高炉炼铁

null5.高炉炼铁 5.高炉炼铁 null高炉冶炼特点高炉冶炼特点1.高炉冶炼是在炉料与煤气流的逆向运动过程中完成各种复杂的化学反应和物理变化，反应气氛是还原性气氛； 2.高炉是一个密闭容器，除了装料、出铁、出渣以及煤气以外，操作人员都无法直接观察到反应过程的状况，只能凭借仪器间接观察； 3.高炉生产过程是连续的，大规模的高温生产过程，机械化和自动化水平较高。null 炼铁：铁矿石（化合态）→铁单质（游离态）（1）基本反应原理：3CO+ Fe2O3=====2Fe+3CO2 高温利用氧化还原反应，在高温下，用还原剂（主要是CO)从铁矿石中还原出铁。（2）设备：高炉（3）原料：铁矿石，燃料（焦炭，喷吹料），熔剂（石灰石等），热空气 null炼铁的主要反应过程①产生还原剂： C+O2=CO2 CO2+C=2CO （空气，焦炭、喷吹的燃料） ②还原铁矿石： Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2 （铁矿石） ③造渣（除脉石）： CaCO3===CO2+CaO CaO+SiO2=CaSiO3 （熔剂：石灰石） 高温高温null高炉结构图基本原料基本原料铁矿石 燃料 鼓风产 品产 品铁水 高炉煤气 高炉渣高炉内型高炉内型主要技术经济指标主要技术经济指标有效容积利用系数 焦比 煤比 喷煤率 综合焦比 冶炼强度 综合冶炼强度 休风率 生铁合格率高炉炼铁的工艺设备高炉本体 供料系统 送风系统 煤气除尘系统 燃料喷吹系统 渣铁处理系统高炉炼铁的工艺设备高炉本体高炉本体1、现代高炉炉型 炉型：高炉的内部工作空间是由炉墙砖砌成的，这个空间的几何形状就是炉型或内型。五段式：炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸钢结构： 作用： 承重 密封煤气 固定冷却器高炉基础高炉基础1.钢筋混凝土 2.耐火砖 3.冷却壁 4.水冷管 5.炉壳 null冷却设备扁水箱 （铸钢）支梁式水箱 A—铸管式 B—隔板式null炉腹、炉腰、炉身下部：冷却壁炉缸和炉底周围：光板式冷却壁（紫铜冷却壁）null炉底：冷却水管宝钢1号高炉炉底水冷管配置图null风口：冷却套1.风口 2.风口二套 3.风口大套 4.直吹管 5.弯管 6.固定弯管 7.围管 8.短管 9.带有窥视孔的弯管 10.拉杆 11.炉壳4、炉壳4、炉壳炉壳作用 ①承受载荷 ②固定冷却设备 ③保证砌体牢固 ④防止煤气逸出 ⑤便于喷水冷却6、高炉承重结构6、高炉承重结构炉缸支柱式 炉缸炉身支柱式 框架式 自立式null5.3.2 供料系统5.3.2 供料系统是指原料运入高炉车间到装入高炉的一系列过程，由两部分组成。 从原料进厂到高炉矿槽 完成卸、堆、取、运输作业，根据需要进行破碎、筛分、混均等过程。 作用：贮存、处理、供应作用 从高炉矿槽到高炉炉顶 按规定原料品种、数量分批向高炉及时供料，根据需要进行筛分。有料车斜桥上料和皮带上料。null料车上料时料车倾倒示意图炉顶装料系统炉顶装料系统“炉顶装料设备”起初就是把料装入到炉内的设备。随着技术的发展，炉顶煤气回收，上部布料调节和炉顶压力的提高，炉顶装料设备不断得到发展和完善。双钟式 无钟式null1.大钟，2.炉顶支圈，3.大料斗，4.煤气封盖，5.小钟，6.受料漏斗，7.均压放散管，8.均压管，9.小钟杆，10.小钟平衡锤，11.大钟平衡锤，12.料车天轮，13. 大钟杆，14.料车，15.小钟杆止推轴承，16.料车曲轨，17.大齿圈，18.托压辊，19.支座，20.布料器，21.煤气导出管中心，22.探尺，23.料面 双钟式炉顶null1.受料漏斗，2.液压缸， 3.上密封阀 4.料仓， 5.放散管，6.均压阀 7.波纹管弹性密封， 8.电子称，9.节流阀， 10.下密封阀，11.气封漏斗， 12.波纹管 ， 14.流槽， 13.均压煤气或氮气， 15.布料器传动气密箱， 16.中心喉管，17.蒸汽管 并罐无钟式炉顶null钟式与无钟式布料比较大钟倾角固定（一般50°~ 53°等某一角度），旋转溜槽倾角α可在0°~ 53°任意转动 布料过程：大钟不能转动，将料一次放入 无钟溜槽不停转动，一般V转=8~12圈/min 转速可调，每批料可布=6~12圈 无钟式的特点和优点: 无钟式可以把料直接 布到炉喉的整个料面送风系统送风系统提高风温的效益：降焦、增产、提高生铁质量和喷吹燃料的效率送风系统包括鼓风机、 热风炉、冷热空气管道以及安装在上的各种阀门组成。null1-煤气管道；2-煤气阀； 3-燃烧器；4-燃烧室； 5-热风管道；6-热风阀； 7-大墙；8-炉壳；9-拱顶； 10-蓄热室；11-隔墙； 12-冷风管道；13-冷风阀； 14-烟道阀； 15-炉篦子和支柱。内燃（考贝cowper）式热风炉（hot stove）煤气除尘系统煤气除尘系统①回收物理能（余热、余压）和化学能。 每吨生铁约产生1800m3煤气，CO2:20%、 CO:20~25%、 H22%、发热值3000~3500kJ /m3，炉顶煤气温度150~300℃，常压高炉炉顶煤气压力为（0.012~0.013）MPa,，现代大型高炉炉顶煤气压力为（0.15~0.3）MPa, 。 ②煤气含尘量高，约40~100g/m3，影响热风温度，缩短热风炉寿命，一般工业燃烧器要求煤气含有粉尘要小于5~10mg/ m3 。 ③环境保护，必须除尘。 ④炉尘中含有铁和碳，可回收为原料。 举例：日产10000吨生铁，炉尘100吨/日，价100元/吨， 每日10000元，一年360万元。除尘原因：null煤气系统范围 ：煤气导出管→上升管→下降管→粗除尘→半精细除尘→精细除尘→调压阀组 （或煤气透平TRT)→净煤气管。1、重力除尘器 （粗除尘）当煤气进入除尘器，煤气速度突然↘，并改变方向，从而减少煤气携带灰尘的能力，使尺寸较大的灰尘在重力与惯性作用下与煤气分离。含尘量降为2~10g/Nm3null2、洗涤塔 （半精细除尘）①灰粒和水滴碰撞，将灰粒吸收； ②以灰粒为中心，洗涤中形成的水汽冷凝，促使灰尘粘合。 除尘同时使煤气温度↘ 含尘量降为0.05~1g/Nm3null3、文氏管 （精细除尘）构造：收缩管、喉管、扩张管三部分组成。 原理：水和煤气以极大的速度通过喉口，流体成紊流状，水被高速气流猛烈冲击雾化，气液充分接触，细小水滴把灰粒粘着、 润湿，聚集成大可粒而沉降， 从而分离煤气和灰尘。 含尘量降为0.002~0.1g/Nm3。null4、静电除尘利用电晕电极放电，即在两极间通过高压直流电（15000~80000V)，产生强大不均匀电场。 即： ①气体电离。 ②炉尘荷电作用，使炉尘带电。 ③荷电炉尘向电极移动。 ④运动的荷电离子失去电荷，沉积并被带走。 null5、布袋除尘器依靠织物如玻璃纤维、棉、呢、涤纶等过滤 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 起过滤作用，当煤气通过时，灰尘在布袋上沉积下来，使煤气净化。高炉冶炼原理高炉冶炼原理1、炉料在高炉中分布状态1、炉料在高炉中分布状态焦 窗null炉料下降 炉料分层加入炉内，开始受热，膨胀 矿石软熔 矿石还原，成液态滴落，焦炭燃烧null煤气上升 回旋区燃烧，生成初始煤气，从风口向上和中心扩散； 穿过滴落带，在软熔带的焦炭夹层之间做横向运动 曲折向上通过块状带在炉料和煤气的逆向运动中发生了：在炉料和煤气的逆向运动中发生了：热量交换 还原反应－－－ 矿石中的O被焦炭或CO夺走，最后还原成液态铁储存在炉缸；煤气中CO含量逐渐降低，CO2含量上升，携带炉尘由煤气上升管排出高炉。null高炉各部位温度分布1400－1500℃ 1800－2000 ℃900－1100 ℃200－400 ℃700－800 ℃2、高炉过程中的反应2、高炉过程中的反应燃料燃烧反应 铁矿石还原反应（铁氧化物） 非铁元素还原（Si，Mn，等） 造渣过程 生铁生成A、燃烧反应A、燃烧反应 燃料的燃烧是高炉的热能和化学能的发源地，决定了炉内煤气流，温度和热量的初始分布，对高炉生产起着至关重要的作用！null焦炭在风口发生燃烧反应： C＋O2 =CO2 ＋33356kJ/kg + C+CO2 =2CO －13794kJ/kg 2C+O2 =2CO ＋9781kJ/kg 煤粉： C+O2 =2CO ＋9781KJ/kg 水蒸气： H2O+C =CO＋H2 - 10356KJ/kg null炉缸煤气成分 风口前碳燃烧的最终产物为：CO 喷吹燃料：CO，H2 水蒸汽：CO，H2 空气中带入的N2不参与反应，所以从高炉中出来的煤气中含有大量的N2 富氧的意义 提高风中的氧气含量： 提高初始煤气CO浓度，强化高炉冶炼，提高高炉产量null回旋区与燃烧带 回旋区：风口通过直吹管进入高炉的热风，速度很高（约200m/s），使风口前端的焦炭形成一个疏松球状区域，焦炭在此区域做高速循环运动，这个区域称为风口循环区，和回旋区。 燃烧带：风口前焦炭燃烧的区域称为燃烧带。 控制燃烧带大小对高炉操作的有重要意义: 1 高温煤气的发源地 2 产生自由空间，为炉料连续下降创造条件nullB、还原反应B、还原反应铁氧化物的还原1.铁氧化物的还原条件 还原反应通式： MeO＋B＝Me＋BO B：还原剂 Me：某种金属 要使反应能够进行，则： Me O B 还原剂B与O的化学亲和力 > Me与O的化学亲和力 在高炉冶炼过程中，满足条件的还原剂是CO和C，还有少量的H2也参与还原二.铁氧化物的还原顺序二.铁氧化物的还原顺序铁氧化物的三种形态 Fe O 理论含氧量 Fe2O3 2 3 30.6% Fe3O4 3 4 27.64% FexO X 1 22.28%FeO0.87~0.95二.铁氧化物的还原顺序二.铁氧化物的还原顺序铁氧化物的还原顺序铁的低价氧化物比高价氧化物稳定还原顺序：从高价铁氧化物逐级还原成低价氧化物， 最后获得金属铁氧化物还原试验铁氧化物还原试验Fe2O3Fe3O4FeOFe原始成分：Fe2O3 气氛：CO三.铁氧化物的还原反应三.铁氧化物的还原反应1.用CO还原铁氧化物T>570 ℃3Fe2O3 +CO=2Fe3O4+CO2+Q1(67240KJ)Fe3O4+CO=3FeO+CO2－Q2(22400KJ)FeO+CO=Fe+CO2+Q3(13190KJ)Fe3O4+CO=3Fe+4CO2+Q4(25290KJ)T<570 ℃3Fe2O3 +CO=2Fe3O4+CO2+Q1(67240KJ)还原剂：CO 反应产物：CO2 间接还原还原剂：CO，C，H2nullCO还原铁氧化物平衡气相图null2.用H2还原T>570 ℃3Fe2O3 +H2=2Fe3O4+H2O+Q1(21810KJ)Fe3O4+ H2 =3FeO+ H2O －Q2(63600KJ)FeO+ H2 =Fe+ H2O －Q3(28010KJ)Fe3O4+ H2 =3Fe+4 H2O －Q4(20520KJ)T<570 ℃3Fe2O3 + H2 =2Fe3O4+ H2O +Q1(21810KJ)反应的平衡常数： Kp＝PCO2/PCO Kp=CO2%/CO% ＝（1－CO%）/CO% Kp＝PH2O/PH2 Kp=H2O%/H2% = (1－H2%)/H2% 请看平衡成分图lgKp=f(T)nullH2还原铁氧化物平衡气相图nullCO与H2还原铁氧化物平衡气相图比较null说明： 1、曲线将之分成4个区域，即Fe，FeO，Fe3O4，Fe2O3稳定区。不在曲线上的点，表示体系处于非稳定区，反应将向着区域内稳定存在的物质方向转化。 2、曲线的斜率与反应的热效率有关， 斜率为正，曲线向上，表示反应为放热反应 斜率为负，曲线向下，表示反应为吸热反应 3、曲线的位置越高，表示反应越难进行。 4、将CO和H2还原铁氧化物的平衡气相图重叠起来，如图3－12可以看出，CO和H2还原的曲线斜率不同，相交于810 ℃。 当温度<810 ℃，CO的还原能力>H2的还原能力 当温度>810 ℃，CO的还原能力1100 ℃ ）热量由碳素燃烧反应提供，直接还原的多少，影响了高炉冶炼消耗的碳量铁的直接还原度：反应直接还原发展的程度铁的直接还原度铁的直接还原度Rd＝Fe直/Fe还原总铁量 ＝ Fe直/Fe生铁产量－入炉金属铁量铁的间接还原度Ri＝Fe间/Fe还原总铁量 ＝ Fe间/Fe生铁产量－入炉金属铁量Rd＋Ri＝1 降低铁的直接还原度，降低焦炭消耗措施：高风温、富氧、喷吹燃料、精料等C 高炉内非铁元素的还原－－SiC 高炉内非铁元素的还原－－Si逐级进行：SiO2SiOSiSiO2+C=SiO+CO SiO+C=Si+COSiO2+2C=Si+2CO -628397KJ强吸热！高炉解剖 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 表明：Si的还原主要发生在滴落带高温区！冶炼炼钢生铁时，Si的去向：溶入铁水：2－10％ 进入炉渣（SiO2）：98－90％高炉内非铁元素的还原－－Mn高炉内非铁元素的还原－－Mn逐级进行：MnO2Mn2O3Mn3O4MnOMn间接还原：直接还原：2MnO2＋CO＝Mn2O3＋CO2 ＋Q1 3Mn2O3＋CO＝2Mn3O4＋CO2＋Q2 Mn3O4＋CO＝3MnO＋CO2＋Q3（MnO）＋C＝[Mn]＋CO－QMn的去向： 进入生铁：40－60％ 进入煤气（挥发）：5－10％ 进入炉渣（MnO）：其余高炉内非铁元素的还原－－P高炉内非铁元素的还原－－P来源：磷酸钙 (CaO)3·P2O5 or Ca3(PO4)2(CaO)3·P2O5+3SiO2=3CaO·SiO2 + 2P2O5 -Q 2P2O5+10C=4P+10CO(CaO)3·P2O5+3SiO2+ 10C =3CaO·SiO2 + 4P+10CO -Q几乎100％溶入生铁，形成Fe3P高炉内非铁元素的还原－ K、Na、Ti、V高炉内非铁元素的还原－ K、Na、Ti、VK、Na等碱金属：一部分还原后挥发，随煤气溢出； 一部分氧化后沉积在炉料表面； 造成循环富集Ti：TiO2Ti2O3TiOTiTi的去向：进入生铁 形成TiC、TiN2V： V2O5＋C＝2V＋5CO80％进入生铁D 造渣过程D 造渣过程1、炉渣的作用渣铁分离，使炉渣具备良好的流动性； 脱S能力强，尽可能降低生铁含S量； 调整生铁成分，保证生铁质量； 形成渣皮，保护炉衬2、高炉造渣过程2、高炉造渣过程固相反应和矿石软化 矿石开始软化温度：700－1200 ℃ 初渣形成:炉身下部或炉腹上部 中间渣：成分不断变化的渣 终渣：通过风口平面聚集在炉缸中的渣3、炉渣的主要性质3、炉渣的主要性质熔化性：表示炉渣熔化的难易程度 熔化温度：炉渣由固相完全转变为均匀液相时的温度，即液相线温度 熔化性温度：炉渣从不能流动转为能自由流动时的温度，它把熔化温度和流动性统一起来。目前一般为1250－1400 ℃ 炉渣粘度：随温度升高而降低，粘度越低，流动性越好4、炉渣脱S4、炉渣脱SS的来源：焦炭（60－80％）、煤粉、矿石、熔剂 S负荷: 4～8kg/吨生铁S的存在形式：硫化物、硫酸盐、有机S 矿石和熔剂：FeS2、CaSO4 烧结矿：FeS、CaS 焦炭：有机S、硫化物如FeS 、硫酸盐如Ca(SO4) nullS在高炉中的行为：有机S：50－75％挥发到煤气中，S，SO2，H2S 其余在风口前燃烧成SO2，部分被C还原 SO2＋2C＝2CO+S 部分与C、H等作用生成CS、CS2、HS、H2S等S化物：>565 ℃ FeS2＝FeS＋S FeS+10Fe2O3=7Fe3O4+SO2 3FeS+4H2O=Fe3O4+3H2S+H2硫酸盐：CaSO4＋SiO2＝CaSiO3＋SO3 反应生成的S、H2S、SO2、SO3等都进入煤气nullS在高炉中的分配：随煤气逸出：<10% 进入生铁：<5％ 进入炉渣：85％S平衡：S料＝S气＋S铁＋S渣 ＝ S气＋W铁水×[S] ＋ W渣 (S)冶炼100kg生铁，则： S料＝ S气＋ [S] ＋ n(S)N＝ W渣 / W铁水=约0.35 Ls＝（S）/[S](S料-S气)则：[S]=1+nLsS分配系数null(S料-S气)[S]=1+nLs降低生铁中S含量的措施： 1、降低S负荷 2、增加S的挥发量－－－不可行 3、增加渣量－－－不可行 4、提高S分配系数Ls炉渣脱S反应:在渣铁界面上进行炉渣脱S反应:在渣铁界面上进行1、铁水中的FeS扩散到炉渣中 [FeS]=(FeS)2、在渣中与CaO作用 (FeS)＋（CaO）＝（CaS）＋（FeO）3、渣中FeO被C还原 （FeO）＋C＝[Fe]+CO总的脱S反应为： [FeS]＋C＋（CaO）＝(CaS)+[Fe]+CO -Q提高脱S能力的措施： 1、提高炉渣碱度 2、提高温度 3、低FeO生铁形成过程生铁形成过程生铁成分： Fe Si Mn P S C 94.95 0.5 0.327 0.049 0.028 4.146渗C反应：主要发生在炉腹区 3Fe液＋C＝Fe3C计算C含量经验 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 ： [C]=1.34+2.54*10-3t-0.03[Si]-0.35[P]+0.04[Mn]-0.54[S]C在生铁中盘能够的存在形式： 化合碳：如Fe3C，Mn3C 断口银白色 石墨碳：如C 断口暗灰色白口铁灰口铁作 业作 业1 通过查阅资料，请简述硫元素对钢铁产生的危害，并论述钢铁中硫的来源、存在形式以及采取哪些措施可以降低硫的含量！ 2 请叙述对煤气进行除尘的意义，并且举出煤气净化除尘系统中的几个主要除尘装置，并说明除尘的工作原理。 以单页张的形式 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 写上交，写明姓名、学号。 作为大家平时成绩的重要部分！ 截止时间第9周末