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行业动态

华益技术:高炉冶炼的工艺及高炉炼铁燃料的选择

[ 时间:2018-12-28 点击:125 ]

2018-12-28

高炉冶炼工艺

高炉生产流程是将铁矿石、焦炭及助熔剂由高炉顶部加入,再由下部风口鼓入高温热空气,焦炭在风口前与热空气混合后燃烧产生还原气体,还原气体上升,与下降的铁矿石接触并还原铁矿石,产生熔融铁水与熔渣,炼铁工艺生产的主产品是铁水,副产品包括高炉渣、煤气和除尘灰(如图1-3-1所示为高炉系统断面图)。炼铁厂一般都建有:a.高炉;b.煤气除尘系统(旋风除尘式或洗涤除尘式);a出铁场;d.料仓、料斗和上料装置;e.热风炉(考贝式)和热风围管;f.炉顶煤气收集和除尘装置;g.装卸和运输设备。

 

图1高炉系统断面图

高炉炼铁工艺流程,包括煤粉喷吹系统、供风系统、高炉本体系统、煤气洗涤系统和渣铁处理系统,如图1-3-2所示。

 

高炉炼铁工艺流程图

高炉炼铁用原燃料

1)燃料

高炉冶炼最常用的燃料有:焦炭、煤粉、油或煤气等,燃料是用来产生炼铁需要的还原气体,促进铁矿石的熔化与还原,最终生产出铁。

焦炭是高炉炼铁最重要的还原剂,它是利用焦煤和非焦煤进行配合,在焦炉中隔绝空气进行高温干馏后,将其中的挥发物质去除,得到的灰黑色的物质。焦煤在焦化生产中会产生焦炉煤气、焦油和氨等物质,并可作为焦化副产品进行回收利用。焦炉煤气可做燃料,焦油可用于化工工业,图1-3-3所示为6m焦炉外貌。

煤粉在焦炉的碳化室内在900℃~1100℃中进行高温碳化,每座焦炉有很多碳化室,碳化室呈现高而狭窄的形状,每次焦化时间为16~20h,焦化结束后,推焦机将碳化的焦炭推进焦车,送到冷却塔进行冷却,焦炉生产工艺具体流程如图1-3-4所示。

 

炼焦生产工艺流程图

焦炭在炼铁工艺中的作用首先是作为还原剂,其通过与热风中的氧发生放热的气化反应,起到提供热能的作用;其次是为高炉炉身内的炉料提供支撑作用。焦炭的粒度大于矿石、烧结矿或球团矿,因此焦炭相互间产生大量的空隙,从而为高炉炉料提供了良好的透气性。焦炭的特性与日常检测性能,包括强度、粒度、CSR(其与CO2反应后的强度)和CRI值(焦炭反应性能指数)。焦炭应尽量控制灰分、硫、碱和水的含量。另外,焦炭特性的变异性范围越小越好,以便保证炉内顺行,最大限度地提高高炉利用系数,降低燃料消耗量。

高炉冶炼工艺中,可以采用通过高炉风口向炉内喷油、喷煤或煤气的技术来降低焦炭的消耗量。不过,由于焦炭在冶炼过程中起着其他任何燃料都无法替代的物理支撑功能,因此,高炉冶炼可以降低焦炭消耗,但绝对不能完全取代焦炭。

用于高炉喷吹的煤粉,应能满足高炉冶炼工艺的要求,有利于扩大喷煤量和提高置换机。为此要求煤粉的发热值高,易磨(即哈氏可磨性低)和燃烧性能好,灰分和硫分含量低。

3)辅助材料

铁矿中的脉石和焦炭中的灰分熔点很高,根据其不同的含量和成分,熔点可高达1700℃~2000℃。由于高炉正常运行温度无法使它们熔化,因此,高炉冶炼工艺需要添加辅料,将这些杂质的熔点降低到1300℃~1400℃,降低炉渣的黏度。

辅料中最主要的有:石灰或石灰石、氢氧化钙(消石灰)、橄榄石和白云石。辅料还包括矾土、萤石和石英石。

辅料的添加量必须按照入炉料和还原剂成分进行严格控制,以便满足造渣条件(低黏度和有效吸收杂质)。