冶金概论2CH2高炉炼铁1.ppt

1、1、第二章高炉炼铁、人文学院、环境设计201401班、张志浩、2015/6/6，2，主要内容，2.1高炉冶炼用原料(2.1.1主要原料2矿石：在现代技术经济条件下，能以产业规模提取金属、金属化合物或其他产品的矿物称为矿石。3矿石品位：矿石中有用成分的质量占百分比，被称为牙齿矿石的品位。4矸石：矿石中未使用的成分称为矸石，一般需要在冶炼过程中去除。5，5。富光：含50%铁质等级的铁矿石赤铁矿：理论铁含量70%磁铁矿：理论铁含量72.4%马铁光：理论铁含量48。3%褐铁矿：理论铁含量55.260块矿(lump ore)和分光(fine ore)，6，2.1.1.2主要原料，高炉冶炼原料主要是铁矿石

2、(天然浮选和人工浮选)，燃料(flux)()高炉冶炼是一个持续的生产过程，应尽可能提供数量充足、品位高、强度好、粒度均匀的粉末少、有害杂质少、性能稳定的原料。7，铁矿石，磁铁(Fe3O4)-magnettie，赤铁矿(Fe2O3)-hematite，棕铁矿(mFe2O3nH2O)-limonite，菱；中型高炉2540mm；小型高炉1525mm；燃料注入：固体(无烟煤和煤粉)液体(重油、煤焦油)气体(天然气或焦炉煤气)，9，溶剂，溶剂主要使用石灰石(calcite)和白云石(Dolomite)。通量要求：高活性成分含量(Cao MgO)；有害杂质s、p低；粒度均匀，强度好，粉末少。溶剂的作用：

3、帮助熔化，改善流动性，使渣铁易于分离。脱硫(焦炭和矿石中的s)。10，2.1.2烧结(sintering)，将各种粉状铁与适当的燃料和溶剂混合均匀，然后点燃烧结机进行烧结。燃料燃烧产生高温和一系列物理化学变化，在某些混合物颗粒表面发生软化熔化，产生一定量的液体，浸湿其他未熔化的矿石颗粒。冷却后，液体将矿粉颗粒粘合成团。牙齿过程称为烧结，到达的矿称为烧结矿。烧结工艺，12，烧结工艺图表，烧结材料层有明显的层，烧结矿层，燃烧层，预热和干燥层，过冷层，接着消失，最后留下烧结矿层。13，烧结过程的主要反应，燃烧反应：C O2，烧结废气中以C O2为主，少量CO，还有一些游离氧和氮。2co2=2coC

4、O2=CO2分解反应：结晶水分解：褐铁矿(mFe2O3nH2O)高岭土(Al2O3 2SiO22H2O)溶剂分解：CaCO3=CaO CO2(750及以上)MGCO3=MGOCO远离燃料粒子：2fe3o 4 1/2o 2=3fe2o 3；3FeO 1/2O2=Fe3O4。气化反应：脱硫8595。FeS 2 11/2 O2=fe2o 3 4 so 2 2F ES7/2 O2=fe2o 3 2 so 2，15，烧结体的形成，烧结体是由多种矿物组成的复合体。由含铁矿物和脉石矿物组成的液体粘合。含铁矿物包括磁铁矿、方铁矿(或富氏体)、赤铁矿粘合相，主要有铁橄榄石、钙、橄榄石、硅灰石、硅酸钙、硅酸钙、硅

5、酸钙、铁酸钙、钙、石灰石，以及缺乏少量反应的玻璃石英和石灰。16，烧结机，世界90%以上的烧结矿产于挡风带烧结机，主要设备为烧结车。17，2.1.3球团，准备的原料(微细抛光精矿或其他微细粉末材料、添加剂等)按一定比例通过材料，均匀搅拌一定大小的小球，然后使用干燥焙烧或其他方法产生一系列理化变化，凝固的过程是球团生产过程。球团矿山生产工艺通常包括原料准备、材料、混合、制球、干燥和焙烧、冷却、成品、矿山回收处理等工序。18，竖炉球团生产工艺，19，2.2高露炼钢原理，2.2.1高露冶炼工艺及特性2.2.2燃烧反应2.2.3还原反应2.2炉缸部分设有风口、铁球、尾矿，炉颈以上是充电装置和煤气罩及出

6、口管道。21，高炉冶炼过程，连续过程，炉从上到下，煤气从下到上徐璐接触过程中完成炉子，按照一定的材料布置在炉顶上装入炉子，在风炉中加热的热风，炉中焦炭引起风口前的氧气和燃烧反应，产生高温和可恢复性气体，在炉内上升过程中缓慢下降的炉子加热，熔渣铁聚集在炉缸中，反应很多上升的高炉煤气流，将能量输送到炉子上，温度继续下降，最终高炉煤气从炉顶排出，整个过程取决于风口前焦炭的燃烧。煤气流和下降炉之间的一系列传热、传质和干燥、蒸发、挥发、分解、还原、熔化、残渣、渗碳、脱硫等物理炉的本质是炉子下降、煤气上升的两个逆流运动的反应器。22，2.2.1高炉冶炼过程和特点，现代高炉生产过程是一个庞大的生产体系，不仅

7、有高炉本外，还有供应、空气供应、煤气净化灰尘清除、燃油喷射、残渣铁处理等系统。高炉炼铁的本质传导过程：矿石中O2- O2-煤气进入，实现铁和氧的分离传热的过程：煤气输送的热量被输送到炉子上，将炉子熔化成渣铁，使炉渣分离，23，高炉生产过程，24，高炉内的炉况和反应，25，2燃烧反应的作用：为高炉冶炼过程提供主要热源在还原反应中提供CO、H2等还原剂。提供炉子下降所需的空间。26、燃烧反应、燃烧反应的机制一般分为两个阶段：风口前的碳燃烧可能是不完全燃烧、CO生成和热释放。北风总是含有一定的水蒸气，因此热C和H2O在C H2O=CO H2 -124390kJ的实际生产条件下，风口前碳燃烧的最终产物

8、是CO、H2、N2。27，旋转区域和燃烧区域，旋转区域：在风口前面生成焦炭和气体流动旋转运动的区域称为旋转区域。旋转区和中间层构成焦炭，在火炉内燃烧反应的区域称为燃烧台。实际上，经常将CO2下降到12的位置定为燃烧带边界。大型高炉的燃烧带长度为10001500mm左右。，28，2 . 2 . 2 . 3还原反应，2.2.3.1基本概念2.2.3.2高炉内氧化铁还原2.2.3.3高炉内有色元素还原，29，2高炉炼铁常用的还原剂主要是CO，H2，固体碳。氧化铁的还原顺序遵循多级还原的原则。温度低于570时，按Fe2O3Fe3O4Fe顺序还原。如果温度大于570，请恢复为Fe2O3Fe3O4 FeO

9、Fe顺序。30，2.2.3.2高炉内氧化铁的还原，用CO和H2还原氧化铁，用CO和H2还原氧化铁，生成CO2和H2O还原反应，称为间接还原。以CO为还原剂的还原反应主要在高炉内低于800的地区进行。以H2为还原剂的还原反应主要在高炉内8001100地区进行。用固体碳还原铁氧化物，用固体碳还原铁氧化物，生成CO的还原反应称为直接还原。在高炉中具有实际意义的只有FeO C=Fe CO的反应。直接还原必须通过气象做出反应，直接还原通常在大于1100的区域上执行，8001100区域是与间接还原同时存在的区域，低于800的区域是间接还原区域。32，2.2.3.3高炉内有色元素的还原，锰的硅还原磷的还原铅

10、，锌，砷的还原，33，锰的还原，高炉内锰氧化物的还原，从高级到低级到金属锰，按顺序间接还原MNO到MnO。将MnO还原为Mn只能通过直接还原获得。MnO的直接还原是吸热反应。高炉温度是还原钚的重要条件，其次，适当提高炉渣的碱度，提高MnO的活动度，有利于钚的直接还原。还原后的钨可以溶于生铁，也可以生成Mn3C，溶于生铁。34，硅还原，硅还原只能在高炉下高温区(1300以上)直接还原。SiO2 2CSi2CO -628297kJ SiO2在还原时需要吸收大量热量，硅在高炉内仅还原少量。还原后的硅可以在生铁中熔化，也可以生成FeSi，在生铁中熔化。炉温高，炉渣低，有利于硅的还原。铁水含硅量可以作为测定炉子温度水平的标志。35，磷的还原，磷酸铁(FeO)3P2O58H2O，又称蓝铁矿SiO2存在，可以加速磷的还原。磷在高炉冶炼条件下均以Fe2P形式溶于生铁。36，铅、锌、砷的还原，还原的铅(密度11.34g/cm3)容易沉积在炉底，渗透到砖缝中，破坏炉底。部分铅在高炉内挥发性上升，遇到CO