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PW:ustbyhb
2014年9月15号~2014年11月12号
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课程目录
1钢铁生产概述
2炼铁生产
4轧钢生产
3炼钢及连铸生产
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2炼铁生产
高炉炼铁是为炼钢提供铁原料的主要方法
高炉在钢铁联合企业中的地位
1、提供炼钢的原料
2、产生的煤气是钢铁企业的二次能源
3、铁矿石、焦炭和能源的巨大消耗者
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炼铁是将含铁氧化物(铁矿石)及含铁原料通过高温冶炼提炼生铁的过程,
将发生一些列的物理和化学反应
铁矿石的主要成分
铁矿石中的铁主要以四种化合物方式存在
赤铁矿(Fe2O3,三氧化二铁)磁铁矿(Fe3O4,四氧化三铁)
菱铁矿(FeCO3,碳酸亚铁)褐铁矿(2Fe2O3·3H2O含水氧化铁)
磁铁矿
赤铁矿
褐铁矿
菱铁矿
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铁矿石的其他成分
铁矿石中还含有其他化合物,统称脉石
酸性脉石:
氧化硅(SiO2)
氧化铝(Al2O3)
碱性脉石:
氧化硅(CaO)
氧化镁(MgO)
铁矿石品位
用含铁量表示铁矿石的品位,是评价铁矿石质量的主要指标
天然铁矿石的含铁量一般在30~60%之间
理论含铁量大于70~90%的富矿可直接入炉(高炉)冶炼
品位较低不能直接入炉的贫矿须经过选矿和造块(烧结)后才能入炉冶炼
炼铁方法
炼铁为还原反应,要在高温下发生,故铁的冶炼属于“火法冶金”
炼铁技术经过了千年的发展
古代炼铁方法
矿石直接还原法(以木炭为燃料)
16世纪高炉想象图
1930年炼铁炉示意图
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现代炼铁方法
高炉(Blastfurnace)炼铁
燃料以焦炭为主,也可喷煤以减少焦炭使用量,碳的燃烧产生高温,本身又是还原剂
产量大、效率高、工艺成熟,是炼铁的主流工艺
非高炉炼铁
不使用焦炭,使用煤、天然气等
规模较小、方法多、但仍处于研究发展中,尚不能取代高炉炼铁
目前常用的二种方法
直接还原
熔融还原
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炼铁原料
铁矿石
天然块矿
人造富矿
由选矿得到的高品位铁精粉与其他材料混合加工制成,主要有
烧结矿
球团矿
燃料
焦炭(Coke)
烟煤在隔绝空气的条件下加热到950-1050℃,煤中挥发性物质以气态逸出(焦炉煤气等),
“固定碳”含量高,发热量高、呈块状,机械强度大(耐压)、杂质少,成本高
煤粉
采用一定量的煤粉可以减少焦炭的用量、降低成本
溶剂
降低矿石中杂质的熔点,并与之结合形成矿渣,与铁分离
石灰石:加热分解(CaCO3CaO+CO2)得到氧化钙
白云石:加热分解(MgCO3MgO+CO2)得到氧化镁
硅石
萤石
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高炉炼铁
矿石+燃料+熔剂→冶炼(还原、造渣)→铁水
高炉原料
铁矿石
熔剂
其他含铁代用品
天然块矿
人造富矿
烧结矿
球团矿
碱性熔剂—石灰、
石灰石、白云石
酸性熔剂—硅石
特殊熔剂—萤石
高炉、转炉炉尘
残铁
轧钢铁皮
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铁的还原反应式
温度低于570℃时
3Fe2O3+CO=3Fe3O4+CO2+Q(放热)
Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2+Q
温度高于570℃时
3Fe2O3+CO=3Fe3O4+CO2+Q(放热)
Fe3O4+CO=3FeO+CO2-Q(吸热)
FeO+CO=Fe+CO2+Q
说明:还原在低温和高温下均可发生,低温时为固态(高炉的上部),称海绵铁,
温度升高,还原加速进行,生成铁水(约1535℃),
可见,炼铁需要还原剂(CO)和热量
还原剂(CO)及热量的产生
C+O=CO+Q(放热)
焦炭经过不完全燃烧,不仅生成了还原剂CO,还产生了热量