《南钢铁前生产概况》PPT课件.ppt

南钢铁前生产概况2013年8月2日,南钢生产工艺流程及设备概述,南钢2002年开始建设现代化的宽中厚板（卷）生产线，以生产优质卷轧宽中（厚）板、造船板、管线板，为此，利用新征的220万m2江边滩涂地配套建设2000m3高炉两座、2500m3高炉一座，以及配套的原料、烧结、焦化等设施。成立了集铁、焦、烧三个工序于一体的炼铁新厂，分三期进行建设。一期建设2座55孔6m焦炉、1台180m2烧结机、1座2000m3高炉；二期建设1座60孔6m焦炉、1台360m2烧结机、1座2500m3高炉、1套140吨和1套75吨干熄焦装置；三期建设1台180m2烧结机、1座2000m3高炉。三座高炉分别于2004年6月30日、2006年8月21日、2010年12月18日投产。至2012年底，3座大高炉共产生铁2982.3万吨。炼铁厂：炼铁厂正在转型发展改造由原2台39平米小烧结、5座小高炉改造为2台180平米 烧结、2座1800 m3大高炉，年产铁水320330万吨。南钢铁前片：燃料供应厂、原料厂（球团车间）、炼铁厂、炼铁新厂 高炉炼铁的主要原燃料：烧结矿、球团矿、块矿或生矿、焦炭、喷吹煤高炉工序的主副产品：生铁、高炉炉渣、高炉煤气 炼钢厂：现有3座30吨转炉，现正在转型升级改造成3座100吨转炉 南钢中厚板(卷)生产线于2001年通过国务院办公会审批，2002年5月18日正式开工建设，2004年6月26日，成功生产出第一块板坯；同年9月28日，成功轧出第一块钢板。该生产线由世界著名钢铁设计公司奥钢联工艺总负责，西门子、西马克、达涅利、斯坦因、川崎等国际一流公司参与项目建设，是中国第一条、世界第三条转炉中等宽板坯连铸卷轧钢板生产线，拥有六项世界第一、三项国内第一，是当今世界上最完整、最紧凑、自动化装备水平最高的现代化板卷生产线。主要产品包括：管线钢、船板、桥梁板、风塔用钢、压力容器板、高强板等十二大类140多个品种。南钢钢后片：炼钢厂（4.7轧机）、中厚卷板厂、电炉厂、中板厂、高线厂、带钢厂、棒材厂炼钢工序的主副产品：钢坯、钢渣、转炉煤气；南钢的主要产品：线材、带钢、棒材、中板、中厚板卷。,南钢生产工艺流程及设备概述,水渣,炼钢,铸铁,喷煤,铁水,高炉,煤气柜,炼铁新厂工艺流程,南钢生产工艺流程及设备概述,南钢生产工艺流程及设备概述,中厚卷板厂工艺流程,转炉冶炼,LF钢包炉精炼,RH真空脱气,连铸,板坯加热,轧制,卷取,精整,检验,入 库,热处理,八、配料基本原则,六、球团的基本原理及原料设备,四、铁矿石的分类及成因,七、高炉冶炼基本原料及装备,五、烧结的基本原理及原料设备,三、化产,二、炼焦配煤原则及炼焦过程,一、煤的成因及分类,南钢铁前简介,一、煤的成因及分类,一、煤的成因及分类1、煤的成因 煤是植物遗体经过生物化学作用，又经过物理化学作用而转变成的沉积有机矿产，是多种高分子化合物和矿物质组成的混合物。从植物死亡、堆积到转变为煤经过一系列复杂的演变过程，这个过程称为成煤作用。成煤作用大致可以分为两个阶段：第一阶段是植物在泥炭沼泽、湖泊或浅海中不断繁殖，其遗体在微生物参与下不断分解、化合、聚集的过程。这个过程起主导作用的是生物地球化学作用。高等植物形成泥炭，因此成煤第一阶段可称为泥炭化阶段。当已经形成的泥炭由于地壳的下沉等原因而被上覆沉积物所掩埋时，成煤作用就转为第二阶段煤化作用阶段，即泥炭在以温度和压力为主的作用下变为煤的过程。成煤第二阶段包括成岩作用和变质作用。在这一阶段中起主导作用的是物理化学作用。在温度和压力的影响下，泥炭进一步变为褐煤（成岩作用），再由褐煤变为烟煤和无烟煤（变质作用）。其成煤作用阶段划分可用图1表示,一、煤的分类及成因,2、煤的分类1）根据煤化程度由低到高，可分为褐煤、烟煤、无烟煤三大类。2）按照煤炭用途进行划分，可分为炼焦煤、动力煤、化工行业原料用的无烟煤、高炉喷吹用的喷吹煤。3）按照煤的加工过程划分，可分为原煤、精煤。4）按成煤原始物质的不同，可分为腐植煤、腐泥煤。,一、煤的分类及成因,3、炼焦煤的分类及指标 炼焦用煤主要包括：贫瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤、1/3焦煤、气肥煤、气 煤七 种，都属于烟煤大类，详见表。实际生产中，各单位划分标准不完全相同。,一、煤的分类及成因,4、评价炼焦煤的主要指标1）基本指标灰分Ad、硫分St,d、挥发分Vdaf等指标是评价炼焦煤的重要的基本煤质指标。a)灰分对煤的黏结性和结焦性都有不利有影响；b)硫分影响主要体现为转入焦炭中，会恶化高炉操作，降低生铁质量。c)挥发分高低与焦炭和化学产品产率密切相关，也是配煤煤种组成的直接体现。,2）工艺性质指标在我国，胶质最大厚度y、黏结指数G、奥亚膨胀度b是评价炼焦煤最常用的黏结性指标。胶质层最大厚度y主要用于评价煤热解时形成胶质体的数量。黏结指数G主要用于反映试验煤样受热后，煤粒之间及煤粒与惰性物质（标准无烟煤）颗粒间结合牢固程度，与焦炭耐磨强度关系密切。奥亚膨胀度b表示煤样干馏时体积发生膨胀或收缩的程度，其主要指标为最大膨胀度和最大收缩度。,二、炼焦配煤原则及炼焦过程,1、炼焦配煤原则为了保证焦炭质量，又利于生产操作，在确定配煤方案时，需遵循以下几点：1）配合煤的性质与本厂的煤料预处理工艺以及炼焦条件相适应，保证焦炭 质量达到规定的技术质量指标，满足用户的要求。2）符合区域配煤原则，有利于扩大炼焦煤资源，充分利用弱粘结煤。3）有利于增产焦炉煤气及化学产品，控制煤料受热所产生的膨胀压力，避 免难推焦。4）缩短来煤的平均距离，便于车辆调配，避免“逆流”现象。5）来煤数量均衡，质量均匀。6）降低生产成本，有经济效益。,二、炼焦配煤原则及炼焦过程,2、炼焦过程1）过程：炼焦煤料的制备，也简称备煤，是将煤矿运来的分品种堆放在煤场的各种精煤制备成配比准确、粒度适当、质量均一、符合炼焦要求的煤料。一般包括：卸煤、贮存、配合、粉碎，并将制备好的煤料送到焦炉贮煤塔。将已制备好的煤料从煤塔放入装煤车，分别送至各个炭化室装炉。干馏产生的煤气经集气系统，送往产品回收车间加工处理。经过一个结焦周期（即从装炉到推焦所需的时间，视炭化室宽度而定），用推焦机将炼制成熟的焦炭经拦焦机推入熄焦车；熄焦后，对焦炭进行筛分、贮运。,二、炼焦配煤原则及炼焦过程,2）结焦机理 煤的有机质基本结构单元，是以芳香族稠环为主体，周围连接侧链杂环和 官能团的大分子。煤在结焦过程中受热到350480，大分子剧烈分解，断裂后的侧链继续 裂解，其中分子量小的呈气态，分子量适中的呈液态，分子量大的和不熔 组分呈固态，相互渗透的三相物组成胶质体。当温度继续升高到 450550时，液相产物进一步分解，其中一部分又 呈气态析出，剩余部分逐渐变稠，与分散的固相颗粒融成一体，最后缩聚 并固化，形成半焦。在这过程中，气态产物通过胶质体逸出，产生膨胀压 力，使固体颗粒结合得更加牢固。聚积在胶质体中的气态产物则形成气 孔。当温度进一步升高到7001000时，半焦主要析出气体，碳网继续 缩聚，体积变小，焦质变硬，形成多孔的焦炭。这时热解产物已无液相出 现。由于半焦的收缩各点的温度和升温速度不同，使收缩量和收缩速度不 均，产生焦炭裂纹。,二、炼焦配煤原则及炼焦过程,3）熄焦方式熄焦：有湿法熄焦和干法熄焦两种方式。湿法熄焦：用熄焦车将出炉的红焦载往熄焦塔用水喷淋。干法熄焦：是用惰性气体（N2）逆流穿过红焦层进行热交换，焦炭被冷却到约200，N2则升温到800左右，并送入余热锅炉，生产蒸汽用于发电，冷却后的N2由循环风机重新鼓入干熄炉，N2在封闭的系统内循环使用。4）焦炭的后续处理凉焦 当焦炭采用湿法熄焦时，焦炭卸到倾斜的凉焦台面上进行冷却。在凉焦台上 的停留时间一般要30分钟左右，以蒸发水分，并对少数未熄灭的红焦补行熄 焦。当焦炭采用干法熄焦时，焦炭与N2换热后直接从干熄炉内通过旋转密封阀和 卸料闸门排到皮带机上，进入筛焦楼或者直供用户。筛焦 根据用户要求将混合焦在筛焦楼进行筛分分级。将焦炭筛分成三级，即粒度 大于40毫米为大焦，2510毫米为焦丁，小于10毫米为焦粉。贮、运焦 将筛分处理后的各级焦炭，由胶带输送机直接送给用户。,三、化产,化产炼焦煤在焦炉炭化室内进行高温干馏时,煤质发生了一系列的物理化学变 化,同时也析出了水蒸气和煤气(即荒煤气)。煤气由炭化室出来经上升管到集气管,以循环氨水喷淋使煤气降温、冷却,而分离出焦油和氨水;经吸气管到回收车间的初冷器到鼓风机,煤气经过冷却和用各种吸收剂处理,可提取出焦油、氨、苯等化工产品。净化后的焦炉煤气,部分被送回焦炉加热，其它由能中调配输送至南钢各用户作燃料。,四、铁矿石的分类及成因,含铁原料 主要有：铁矿石、高炉除尘灰瓦斯灰、转炉灰、钢渣粉、氧化铁皮等。铁矿石按种类分可分为两种：天然富矿粉和精矿粉，球团只能使用精矿粉，见下图：,四、铁矿石的分类及成因-磁铁矿,根据铁矿物组成的不同可分为：磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿。1）磁铁矿：主要含铁矿物为磁铁矿，化学式为Fe3O4。在自然界中，纯磁铁矿矿石很少见，在地球表面常受大气的氧化作用。磁铁矿石具有强磁性,颜色及条痕均为铁黑色,坚硬、致密，难于破碎和还原，一般含硫、磷较高，脉石主要为石英，硅酸盐和碳酸盐。金安矿业生产的草楼精粉是磁铁矿，草楼精粉主要用于球团生产。,四、铁矿石的分类及成因-赤铁矿,2）赤铁矿石 主要含铁矿物为赤铁矿，化学式为Fe2O3，理论含铁量为70%，含氧量30%。颜色：结晶者为铁黑色至钢灰色，其它均为红色或暗红色。条痕均为樱红色，借此可与其它铁矿物相区别。赤铁矿仅有弱磁性，一般含硫、磷较低，与磁铁矿相比，结构较软，较易破碎和还原。脉石多为石英和硅酸盐。我厂使用的巴西粉、巴西卡粉、巴西精粉均为赤铁矿。,四、铁矿石的分类及成因褐铁矿,3）褐铁矿 主要含铁矿物为含结晶水的氧化铁，其化学成分m Fe2O3.nH2O，理论含铁量为55.2%66.1%,自然界中的褐铁矿绝大多数以2 Fe2O3.3H2O形态存在。颜色：为黑色到褐色，土状者为黄褐色，条痕为黄褐色。无磁性。质地较松，密度小，含水量大。我厂使用的PB粉、杨迪粉、麦克等澳矿均为褐铁矿,四、铁矿石的分类及成因菱铁矿,4）菱铁矿石 主要含铁成分是FeCO3，理论含铁量48.2%，FeO为62.1%,CO2为37.9%.颜色：为灰色和黄褐色，风化后变为深褐色，条痕为灰色或带黄色，无磁性。通常菱铁矿含铁不高，为30%40%，但经焙烧后，释放出CO2，其含铁量显著增加，矿石也变得疏松多孔，易破碎，还原性能好，硫、磷低。目前我厂没有使用该类型的铁矿。,五、烧结的基本原理及原料设备烧结原理,烧结基本原理 抽风烧结是将准备好的含铁原料、燃料、熔剂经混匀制粒，通过布料器布到烧结台车上，随后点火器在料层点火，点火的同时开始抽风，以台车炉篦下形成一定负压，空气则自上而下通过烧结料层进入下面的风箱。随着料层表面燃料的燃烧，燃烧带逐渐向下移动，当燃烧带到达炉篦时，烧结过程即告终结。,烧结过程是复杂的物理化学反应的综合过程。按照温度变化和烧结过程中所发生的物理化学反应，烧结料层可分为五个带（或五层）：烧结矿带、燃烧带、预热带、干燥带、过湿带。,五、烧结的基本原理及原料设备烧结原理,烧结矿带。这一带的温度在1100C以下，主要反应是液相凝结、矿物结晶、预热空气，此带表层强度差，其原因是：烧结温度低；受空气剧冷作用表层矿物来不及析晶，玻璃质较多，内应力很大，所以性脆，在烧结机卸矿段被击碎而进入返矿，表层厚度一般为40-50mm，只有在烧结机点火器采取保温措施才能改善其表层强度。燃烧带。燃烧带是燃料着火开始，最高温度可达1100-1500C，此外混合料软化、熔融及液相生成。该带厚度为15-50mm，此带队烧结矿产量和质量影响很大。该带过宽会影响料层透气性，导致产量低；过窄烧结温度低，液相量不足，烧结矿粘结不好，强度低。该层的宽度受燃料粒度、抽风量的影响。,五、烧结的基本原理及原料设备烧结原理,五、烧结的基本原理及原料设备烧结原理,预热带。在烧结过程中，预热带的厚度很窄，这一带的温度在150-700C范围内，也就是说燃烧产物通过这一带时，将混合料加热到着火温度。由于温度不断的升高，化合水和部分碳酸盐、硫化物、高价锰氧化物逐步分解。在废气中氧的作用下，部分磁铁矿发生氧化，在预热带只有气相与固相或固相同固相之间的反应，没有液相的生成。干燥带。预热带的下层就是干燥带。它借助于来自上层的燃烧产物带进的热量，是这一层的混合料水分蒸发，混合料中强度较差的小球可能被破坏。过湿带。从干燥带下来的废气含有大量的水蒸汽，这些含水蒸汽的废气遇到冷料时温度突然下降。当这些含水蒸汽的废气温度下降到露点以下时，水蒸汽由气态变为液态，使下层混合料水分不断增加而性成过湿带。该带湿料层透气性变坏，破坏已造好的混合料小球。,五、烧结的基本原理及原料设备烧结过程中的 物理化学变化,混合料水分的蒸发和凝结；碳酸盐的分解；混合料中碳的燃烧；铁氧化物的还原与氧化；低熔点矿物的生成，熔化和固结。,五、烧结的基本原理及原料设备液相烧结,烧结液相的作用1）将未熔的固体颗粒粘结成块，保证烧结矿具有一定的粒度；2）润湿未熔的矿粒表面，产生一定的表面张力将矿粒拉紧，使其冷凝后具有强度；3）从液相中形成并析出烧结料中所没有的新的矿物，这种新矿物有利于改善烧结矿的强度和还原性等。,影响液相生产的因素1）烧结温度 温度越高，液相量越多2）烧结矿碱度 液相随碱度的提高而增加，碱度是影响液相量和液相类型的主要因素3）烧结气氛 还原性气氛越强，FeO增加，熔点下降，易生成液相4）化学成份 主要是SiO2、Al2O3、MgO的影响。,五、烧结的基本原理及原料设备液相烧结,烧结过程的主要液相1、铁氧体系（FeO-Fe3O4）在烧结磁铁矿粉时，部分Fe3O4转变为FeO，二者形成固熔体，在烧结高品位铁矿时更为重要。2、硅酸铁（FeO-SiO2）体系 主要以铁橄榄石（2FeO.SiO2）形式出现，是生产非熔剂性烧结矿的主要黏结相，需要较高的烧结温度和还原性气氛，且SiO2含量要高。3、硅酸钙（CaO-SiO2）体系 其存在形式较多，有硅灰石（CaO.SiO2）、硅钙石（3 CaO.2SiO2）、正硅酸钙（2CaO.SiO2）、硅酸三钙（3CaO.SiO2）等，其中正硅酸钙在降温过程中会发生晶变，从体向体转变量体积增大10，导致烧结矿在冷却时自行粉碎。-2CaO.SiO2 1436-2CaO.SiO2 675-2CaO.SiO2,五、烧结的基本原理及原料设备液相烧结,烧结过程的主要液相4、铁酸钙体系（CaO-Fe2O3）主要铁酸二钙、铁酸一钙、二铁酸钙等，其具有熔化温度低、生成速度快、液相强度高、还原性好、流动性好等特点，是生产碱性烧结矿的主要黏结相，也是生产高碱度烧结矿所追求的最理想的黏结相。5、钙铁橄榄石（CaO-FeO-SiO2）体系 生产熔剂性烧结矿、当燃料配比较多，烧结温度较高、还原性气氛强时，可形成较多的此种液相，此体系的液相液相黏度较小、流动性好，有利于改善透气性，但烧结矿较脆。是我们生产低碱度烧结矿的主要液相。6、钙镁橄榄石（CaO-MgO-SiO2）体系 生产含镁的烧结矿时会出现此类液相，适当的MgO可降低硅酸盐的熔化温度、减少玻璃质、阻止正硅酸钙的晶变。7、铁钙铝的硅酸盐（CaO-SiO2-Al2O3-FeO）体系 当矿粉中的Al2O3含量较高时，可形成含铁的硅酸盐矿物，适量的有利于降低熔化温度、降低黏度、促进铁酸钙的生成，有利于改善烧结矿强度，但过高后会引起液相强度降低，烧结矿粒度变差，理论上一般将烧结矿中的Al2O3与SiO2比例（铝硅比）控制在0.150.35倍之间为宜。,五、烧结的基本原理及原料设备烧结配料,2013年烧结混匀料配比：35%左右澳粉，10%左右巴西粉，12%进口氧化铁皮，15%铁精粉，10%非洲富粉，10%非主流富粉，8%循环物料。,五、烧结的基本原理及原料设备工艺流程装备,2004年6月炼铁新厂1#180烧结机投产2006年8月炼铁新厂2#360烧结机顺利投产2010年11月炼铁新厂3#180烧结机顺利投产2012年烧结入炉产量：676.5万吨,六、球团的基本原理及原料设备球团原理,球团是人造块状原料的一种方法。它是将精矿加适量的水分和粘结剂（有时还需熔剂和燃料）在成球设备中制成粒度均匀、具有足够强度的生球，经干燥、预热后在氧化气氛中焙烧，使生球固结成型，形成具有良好冶金性质的优良人造块状原料（球团矿），供给钢铁冶炼或其他下一步加工的需要。,六、球团的基本原理及原料设备球团原理,球团矿焙烧过程 分为5个过程：1）干燥（200400）1段：水分蒸发，部分结晶水分解；2）预热（9001000）2段：脱除少量水，磁铁矿氧化成Fe2O3，碳酸盐硫化物分解，氧化，固 相反应；3）焙烧带（12001300）3段：铁氧化物的结晶和再结晶，晶粒长大，固相反应，部 分液相形成，球团矿体积收缩及结构致密化；4）均热带 4段：温度低于焙烧带，并保持一定时间使内部晶体长大，尽可能发育完善，矿物组成均匀化，消除部分内应力；5）冷却：5段：1000下降到100200，冷却后便于皮带运输，冷却过程中，尚未氧化的Fe3O4 Fe2O3.。,六、球团的基本原理及原料设备固相粘结,球团矿的原料主要是Fe3O4，也有赤铁矿，磁铁矿氧化为 Fe2O3对球团固结有重要意义。1）磁铁矿充分氧化成Fe2O3对球团固结的意义 Fe3O4氧化成Fe2O3时晶体结构变化 由等轴晶系六方晶系，新生晶体表面原子有较高的迁 移能力，有利于颗粒间形成晶桥。为放热反应，放出的热量几乎相当于焙烧球团矿总热量 的一半，所以充分氧化有利于节能。不利影响：氧化不充分时，有剩余Fe3O4进入高温焙烧带，易形成（与SiO2）低熔点物质，在球团内部出现液态渣相，冷 却时收缩，使球团内部出现同心裂纹，导致强度，还 原性恶化。,六、球团的基本原理及原料设备固相粘结,2)氧化机理 氧化阶段及其产物 从2001000，分为两个阶段进行 第一阶段：4Fe3O4+O2 6r-Fe2O3(200400）第二阶段：r-Fe2O3 a-Fe2O3（4001000）氧化途径 成层状由表面向球中心进行，符合化学反应的吸附扩散学说 大气中O2被Fe3O4颗粒吸附时，Fe2+Fe3+e，导致O2电 离，O2+e 2O2-，上述反应引起Fe3+扩散。氧化反应起主要作用的是Fe3+、Fe2+、O2-在固相层内的扩 散，其中O2-扩散最慢。O2-失去电子变为原子，又不断与电 子结合变为O2-的交换方式扩散。每次由O2-O的瞬间，在晶 格结点间移动一段距离。,六、球团的基本原理及原料设备球团用料,2013年球团精粉配比：60%左右草楼精粉，12%左右冶山精粉，5%巴西精粉，8%智利精粉，8秘鲁精粉，7%其他精粉。,六、球团的基本原理及原料设备球团工艺设备,1995年原料厂1#8平米竖炉投产2000年原料厂2#8平米竖炉投产2006年原料厂3#10平米竖炉投产2012年球团产量：160.8万吨,七、高炉冶炼基本原理及装备,炉料在炉内的物理化学变化 炉料从炉顶装入高炉后，自上而下运动。被上升的煤气流加热，发生了吸附水的蒸发、结晶水的分解、碳酸盐的分解、焦炭中挥发分的挥发等反应。1、高炉炉内的状况 按炉料物理状态，高炉内大致可分为五 个区域或称五个带：1)炉料仍保持装料前块状状态的块状带；2)矿石从开始软化到完全软化的软熔带；3)已熔化的铁水和炉渣沿焦炭之间的缝隙下降的滴落带；4)由于鼓风动能的作用，焦炭作回旋运动的风口带；5)风口以下，贮存渣铁完成必要渣铁反应的渣铁带。软熔带的形状和位置对高炉内的热交换还原过程和 透气性有着极大的影响。,七、高炉冶炼基本原理及装备,2、水分的蒸发与结晶水的分解 在高炉炉料中，水以吸附水与结晶水两种形式存在。吸附水 吸附水也称物理水，以游离状态存在于炉料中。常压操作时，吸附水一般在 105以下即蒸发，高炉炉顶温度常在250左右，炉内煤气流速很快，因此吸附水在高炉上部就会蒸发完。蒸发时消耗的热量是高炉煤气的余热。所以不会增加焦炭的消耗。相反，由于吸附水蒸发吸热，使煤气的温度降低，体积缩小，煤气流速降低，一方面减少了炉尘的吹出量，另一方面对装料设备和炉顶金属结构的维护还带来好处。结晶水 结晶水也称化合水，以化合物形态存在于炉料中。炉料中的结晶水一般存在于褐铁矿(nFe203mH20)和高岭土(A12032Si022H20)中，结晶水在高炉内大量分解的温度在400600。3、挥发物的挥发挥发物的挥发，包括燃料挥发物的挥发和高炉内其他物质的挥发。1）燃料挥发物的挥发挥发分存在于焦炭及煤粉中。焦炭中挥发分质量分数为0.7l.3。焦炭在高炉内到达风口前已被加热到l4001600，挥发分全部挥发。由于挥发分数量少，对煤气成分和冶炼过程影响不大。煤粉中挥发分含量高，引起炉缸煤气成分的变化，对还原反应有一定的影响。,七、高炉冶炼基本原理及装备,2)高炉内其他物质的挥发高炉内化合物，如Si0、Pb0、K20、Na20等和元素，如S、P、As、K、Na、Zn、Pb、Mn等进行少量挥发(也称气化)。这些元素和化合物的挥发对高炉炉况和炉衬都有影响。4、碳酸盐的分解 炉料中的碳酸盐主要来自石灰石(CaC03)和白云石(CaC03MgC03)，有时也来自碳酸铁(FeC03)和碳酸锰(MnC03)。1）MnC03、FeC03和MgC03的分解温度较低，一般在高炉上部分解完毕，对高炉冶炼影响不大。2）CaC03的分解温度较高约910，且是吸热反应，对高炉冶炼影响较大。既消耗热量又消耗碳素，使焦比升高。使用熔剂性烧结矿，减少石灰石用量，缩小石灰石的粒度等措施可降低焦比。5、还原过程和生铁的形成1）基本概念 a、还原反应还原剂夺取金属氧化物中的氧，使之变为金属或该金属低价氧化物的反应。高炉炼铁常用的还原剂主要有C0、H2和固体碳。,七、高炉冶炼基本原理及装备,b、铁氧化物的还原顺序 遵循逐级还原的原则。当温度小于570时，按Fe203Fe304Fe的顺序还原。当温度大于570时，按Fe203Fe304Fe0Fe的顺序还原。2)高炉内铁氧化物的还原a、用C0和H2还原铁氧化物 用C0和H2还原铁氧化物，生成C02和H2O还原反应叫间接还原。用C0作还原剂的还原反应主要在高炉内小于800的区域进行。用H2作还原剂的还原反应主要在高炉内8001100的区域进行。b用固体碳还原铁氧化物 用固体碳还原铁氧化物，生成C0的还原反应叫直接还原。在高炉内具有实际意义的只有FeO+C=Fe+C0的反应。直接还原要通过气相进行反应，其反应过程如下：直接还原一般在大于ll00的区域进行，8001100区域为直接还原与间接还原同时存在区，低于800的区域是间接还原区。,七、高炉冶炼基本原理及装备,6、高炉内非铁元素的还原 1）锰的还原 高炉内锰氧化物的还原由高级向低级逐级还原直到金属锰，顺序为：从Mn02到Mn0可通过间接还原进行还原反应。Mn0还原成Mn只能靠直接还原取得。Mn0的直接还原是吸热反应。高炉炉温是锰还原的重要条件，其次适当提高炉渣碱度，增加Mn0的活度，也有利于锰的直接还原。还原出来的锰可溶于生铁或生成Mn3C溶于生铁。冶炼普通生铁时，有4060的锰进入生铁，5l0的锰挥发进入煤气，其余进入炉渣。2）硅的还原硅的还原只能在高炉下部高温区(1300以上)以直接还原的形式进行：Si02在还原时要吸收大量热量，硅在高炉内只有少量被还原。还原出来的硅可溶于生铁或生成FeSi再溶于生铁。较高的炉温和较低的炉渣碱度有利于硅的还原。铁水中的含硅量可作为衡量炉温水平的标志。,七、高炉冶炼基本原理及装备,3)磷的还原磷酸铁(FeO)3P2058H20又称蓝铁矿，蓝铁矿的结晶水分解后，形成多微孔的结构较易还原，反应式为：磷酸钙在高炉内首先进入炉渣，在11001300时用碳作还原剂还原磷，其还原率能达60；当有Si02存在时，可以加速磷的还原：磷在高炉冶炼条件下，全部被还原以Fe2P形态溶于生铁。4)铅、锌、砷的还原还原出来的铅易沉积于炉底，渗入砖缝，破坏炉底；部分铅在高炉内易挥发上升，遇到C02和H20将被氧化，随炉料一起下降时又被还原，在炉内循环。还原出来的锌，在炉内挥发、氧化、体积增大使炉墙破坏，或凝附于炉墙形成炉瘤。还原出来的砷，与铁化合影响钢铁性能，使钢冷脆，焊接性能大大降低。,七、高炉冶炼基本原理及装备,7、生铁的生成与渗碳过程1)生铁的生成 渗碳和已还原的元素进入生铁中，得到含Fe、C、Si、Mn、P、S等元素的生铁。2)渗碳过程 固体海绵铁发生如下渗碳过程：在1400左右时，与炽热的焦炭继续进行固相渗碳。熔化后的金属铁与焦炭发生渗碳反应：3Fe液+C焦=Fe3C液。生铁的最终含碳量与生铁中合金元素的含量有着密切关系。能与碳生成碳化物的元 素，有助于增加生铁中的含碳量；能与铁生成化合物的元素，促使生铁的含碳量降低。钢铁中均含有少量合金元素和杂质的铁碳合金，按含碳量不同可分为：生铁含碳为2.04.5%，钢含碳为0.052.0%，熟铁含碳小于0.05%,七、高炉冶炼基本原理及装备,高炉为横断面为圆形的炼铁竖炉，用钢板作炉壳，壳内砌耐火砖内衬；高炉本体自上而下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸5部分,七、高炉冶炼基本原理及装备,现新铁厂有3座大高炉年产铁水572万吨（2013年计划），按矿耗1.66需铁矿950万吨；老铁厂2013年底将投产2座大高炉年产铁水335万吨（设计），按矿耗1.66需铁矿556万吨；将来公司铁前共计年产铁水907万吨，年需铁矿1506万吨。现新铁厂高炉用料结构：烧结矿68%+球团17%+块矿15%（其中低品质块矿2%3%），老铁厂大高炉投产后，球团产能（2012年160万吨）将满足不了新铁厂现有用料结构，将来若不购买球团新铁厂高炉用料结构：烧结矿70%+球团11%+块矿19%，老铁厂高炉用料结构：烧结矿75%+球团11%+块矿14%。高炉冶炼是把铁矿石还原成生铁的连续生产过程，铁矿石、焦炭和熔剂（钙质：石灰石、生石灰；镁质：白云石粉、轻烧白云石粉；硅质：硅石；另洗炉剂有锰矿、萤石等）固体原料按规定配料比由炉顶装料装置分批送入高炉，并使炉喉料面保持一定的高度。焦炭和矿石在炉内形成交替分层结构。矿石料在下降过程中逐步被还原、熔化成铁和渣，聚集在炉缸中，定期从铁口放出。高品位的块矿是高炉使用的重要含铁原料之一,它与高碱度烧结矿、酸性氧化球团矿一起构成高炉的含铁炉料结构。焦炭在高炉内起四个作用：热源:风口前燃烧放热；还原剂:焦炭中C是直接还原的还原剂，高温氧化成的CO是间接还原的还原剂；料柱的骨架:特别是在软熔带及其以下的区域，焦炭是煤气流通过的唯一通道，是下部料柱的主体；渗碳:溶入生铁。高炉入炉矿品位57.55%，烧结矿转鼓指数(+6.3mm)76%，球团抗压强度（N/个球）2100、膨胀率15%，块矿+6.3mm 92%。,七、高炉冶炼基本原理及装备,高炉的基本制度的选择:上部为主导、下部为基础的基本原则。送风制度：风速、风压、压差（上、中、下）、风口面积、风口个数、风口长 度、鼓风调湿。冷却制度：进出水温度、进出水量、补水次数、齿轮箱温度、炉缸二段水温差 炉身温度、炉腰温度、炉腹温度、炉缸侧壁温度、炉底温度。装入制度：批重、装入顺序、角度、环数、料线高度。热制度：SI、S、铁水温度、热风温度。喷吹制度：喷吹量、富氧量、理论燃烧温度。造渣制度：装入碱度、终渣碱度、(s)、R(二元/三元/四元碱度)。渣铁排放制度：出铁次数、铁口号、出铁时间、铁口角度、铁口深度、见渣铁 量。,七、高炉冶炼基本原理及装备,8#高炉流程图,七、高炉冶炼基本原理及装备,八、配料基本原则,1、烧结球团配矿要综合考虑铁矿石资源到货情况，包括资源的数量和质量。2、考虑各种铁矿的全分析化学成分和粒度组成，配料后混匀料烧结性能，烧结球团 矿的产量和质量，以及能源消耗。3、考虑高炉生产需求，保证高炉稳定顺行（主要是烧结矿MgO、Al2O3含量和烧 结矿强度、粒度要求）。4、考虑高炉入炉有害元素负荷控制要求（包括S、P、As、Cu、Pb、Zn和碱金属 等），保证铁水质量，满足炼钢需求。5、考虑各种铁矿的价格，铁水成本最低化。,烧结优化配矿原理 铁矿粉的自身特性各不相同；铁矿粉的烧结行为亦有差别；铁矿粉的自身特性可以互补；调整混合料的烧结特性有利于优化烧结过程。,谢谢,培训检测题,一、填空题1、高炉炼铁的主要原燃料有：、等。（烧结矿、球团矿、块矿或生矿、焦炭、喷吹煤）2、高炉工序的主副产品有：、等。（生铁、高炉炉渣、高炉煤气）3、炼钢工序的主副产品有：、等。（钢坯、钢渣、转炉煤气）4、南钢铁前工序的主体生产设备有：、等。（焦炉、烧结机、竖炉球团、高炉）5、南钢炼钢工序的主体生产设备有：、等。（转炉、电炉、精炼炉、连铸机）,培训检测题,二、简答题1、钢和铁的区别？（钢铁中均含有少量合金元素和杂质的铁碳合金，按含碳量不同可分 为：生铁含碳为2.04.5%，钢含碳为0.052.0%，熟铁含 碳小于0.05%）2、高炉本体自上而下分为那五部分？（炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸）3、高炉利用系数的含义？（高炉单位有效炉容单位时间的铁产量，单位为t/m3.d）4、焦炭在高炉内起四个作用？（热源、还原剂、料柱的骨架、渗碳）5、高炉炉内的状况可分为五个区域或称五个带？（块状带、软熔带、滴落带、风口带、渣铁带）6、南钢的主要产品？（线材、带钢、棒材、中板、中厚板卷等）,