文档介绍：高炉炼铁生产工艺流程
炼铁厂
2012年1月18日
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高炉炼铁生产工艺流程
高炉炼铁是用还原剂(焦炭、煤等)在高温下将铁矿石或含铁原料还原成液态生铁的过程。
高炉炼铁系统组成由高炉本体、供料系统、上料系统、送风系统、煤气除尘系统、渣铁处理系统、喷煤系统组成。
1、高炉本体系统
(1)高炉内型
高炉本体是冶炼生铁的主体设备,它是由耐火材料砌筑的竖立式圆筒形炉体,最外层是由钢板制成的炉壳,在炉壳和耐火材料之间有冷却设备。
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五段式高炉内型如下图。
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(2)高炉冶炼的基本过程
高炉生产过程就是将铁矿石在高温下冶炼成生铁的过程。全过程是在炉料自上而下、煤气自下而上的运动、相互接触过程中完成的。
高炉生产所用的原料是含铁的矿石包括烧结矿、球团矿和天然富矿石;燃料主要是焦炭;辅助原料为熔剂和洗炉剂等。通过上料系统和炉顶装料系统按一定料批、装入顺序从炉顶装入炉内,从风口鼓入经热风炉加热到1000~1300℃的热风,炉料中的焦炭在风口前与鼓入热风中的氧发生燃烧反应,产生高温和还原性气体,这些还原性气体在上升过程中加热缓慢下行的炉料,并将铁矿石中的铁氧化物还原成为金属铁
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高炉炼铁工艺流程
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矿石温度升高到软化温度后,已熔融部分的液滴向下滴落,矿石中未被还原的成分形成熔渣,实现渣铁分离。已熔化的渣铁聚集于炉缸内,发生诸多反应,最后调整铁液的成分和温度达到终点,定期从炉内排放熔渣和铁水。上升的高炉煤气流,由于将能量(热能和化学能)传递给炉料而温度逐渐降低,最终形成高炉煤气从炉顶导出管排出。整个过程取决于风口前焦炭的燃烧,上升煤气流与下行炉料间进行的一系列的传热、传质以及干燥、蒸发、挥发、分解、还原、软熔、造渣、渗碳、脱硫等物理化学变化。因此,高炉实质是一个炉料下行、煤气上升两个逆向流运动的反应器。
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1)高炉冶炼过程的五带
高炉冶炼过程可分为五个主要区域,这五个区域称为五带或五层,即:块状带、软熔带、滴落带、风口带及渣铁带(渣铁存储区)。在下行的炉料与上升的煤气流相向运动的过程中,原料的吸热、熔化、还原、渣铁的形成、各种热交换等在五个区域中依次进行。
①块状带:
炉料以块状存在的区域。在炉内料柱的上部,矿石与焦炭始终保持着明显的固态层次而缓缓下行,但层状逐渐趋于水平,且厚度也逐渐变薄。
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②软熔带:
炉料由开始软化到软化终了的区域。此区域是由许多固态焦炭层和粘结在一起的半熔融的矿石层组成,焦炭与矿石相间层次分明。由于矿石呈软熔状透气性极差,上升的煤气流主要从像窗口一样的焦炭层通过,因此又称其为“焦窗”。软熔带的上缘是软化线,即矿石开始软化的温度;下缘是熔化线,即矿石熔化的温度,它和矿石的软熔温度区间相一致;其最高部位称为软熔带顶部,其最低部位与炉墙相连接,称为软熔带的根部。
③滴落带:
矿石熔化后呈液滴状滴落的区域,它位于软熔带之下,矿石熔化后形成的渣铁像雨滴一样穿过固态焦炭层而滴落进入炉缸。
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④风口带:
即风口前端的区域。风口前的焦炭受到鼓风动能的作用在剧烈地回旋运动中燃烧,形成一个半空状态的焦炭回旋区,这个小区域是高炉中唯一存在的氧化性气氛的区域。
⑤渣铁带(渣铁存贮区):
液体渣铁贮存的区域,位于炉缸的下部,主要是液态渣铁以及浸入其中的焦炭。铁滴穿过渣层以及渣铁界面后最终完成必要的渣铁反应,得到合格的生铁。
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高炉内五带示意图
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