現(xiàn)代冶金生產(chǎn)中的高爐煉鐵

時(shí)間：2022-10-05 17:30:46 大專畢業(yè)論文我要投稿

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　　現(xiàn)代冶金生產(chǎn)中的高爐煉鐵【1】

　　【摘要】現(xiàn)代高爐冶金煉鐵是一個(gè)系統(tǒng)性的工藝流程，需要各個(gè)崗位的配合，在高爐煉鐵過程中包含著各項(xiàng)的規(guī)章制度，必須按照這些去操作才可以保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

　　其中包括熱制度，造渣制度，送風(fēng)制度和裝料制度等等一系列的操作制度。

　　所有這些對(duì)于煉鐵生產(chǎn)中的沒氣流分布，爐料運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)品質(zhì)量都有著重要的影響。

　　同時(shí)也是生產(chǎn)順利進(jìn)行的主要保證。

　　【關(guān)鍵詞】高爐煉鐵;規(guī)章制度;工藝流程

　　1高爐煉鐵幾個(gè)重要制度

　�。�1）在高爐煉鐵的所有規(guī)章制度中，送風(fēng)調(diào)節(jié)制度最為關(guān)鍵，是決定著生產(chǎn)的首位操作制度，也是保證高爐爐缸內(nèi)煤氣流分布的關(guān)鍵所在。

　�。�2）對(duì)于爐料的則是由裝料制度負(fù)責(zé)管理。

　　包括裝料的順序，料線的分布和爐料在爐缸內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況。

　　是維持高爐生產(chǎn)順利進(jìn)行的重要保證。

　�。�3）選擇合理的操作制度，應(yīng)以下部調(diào)節(jié)為基礎(chǔ)，上下部調(diào)節(jié)相結(jié)合。

　　下部調(diào)節(jié)是選擇合適的風(fēng)口面積和長(zhǎng)度，保持適當(dāng)?shù)墓娘L(fēng)動(dòng)能，使初始煤氣流分布合理，使?fàn)t缸工作均勻活躍;上部調(diào)節(jié)，爐料在爐喉處達(dá)到合理分布，使整個(gè)高爐煤氣流分布合理，高爐冶煉才能穩(wěn)定順利進(jìn)行。

　�。�4）正常冶煉情況下，提高冶煉強(qiáng)度，下部調(diào)節(jié)一般用擴(kuò)大風(fēng)口面積，上部調(diào)節(jié)一般用擴(kuò)大批重及調(diào)整裝料順序或角度。

　�。�5）在上下部的`調(diào)節(jié)過程中，還要考慮爐容、爐型、冶煉條件及爐料等因素，各基本操作制度只有做到有機(jī)配合，高爐冶煉才能順利進(jìn)行。

　　2冶煉制度的調(diào)整

　�。�1）正常操作時(shí)冶煉制度各參數(shù)應(yīng)在靈敏可調(diào)的范圍內(nèi)選擇，不得處于極限狀態(tài)。

　�。�2）在調(diào)節(jié)方法上，一般先進(jìn)行下部調(diào)節(jié)，其后為上部調(diào)節(jié)。

　　特殊情況可同時(shí)采用上下部調(diào)節(jié)手段。

　�。�3）恢復(fù)爐況，首先恢復(fù)風(fēng)量，控制風(fēng)量與風(fēng)壓對(duì)應(yīng)關(guān)系，相應(yīng)恢復(fù)風(fēng)溫和噴吹燃料，最后再調(diào)整裝料制度。

　�。�4）長(zhǎng)期不順的高爐，風(fēng)量與風(fēng)壓不對(duì)應(yīng)，采用上部調(diào)節(jié)無效時(shí)，應(yīng)果斷采取縮小風(fēng)口面積，或臨時(shí)堵部分風(fēng)口。

　�。�5）爐墻侵蝕嚴(yán)重、冷卻設(shè)備大量破損的高爐，不宜采取任何強(qiáng)化措施，應(yīng)適當(dāng)降低爐頂壓力和冶煉強(qiáng)度。

　�。�6）爐缸周邊溫度或水溫差高的高爐，應(yīng)及早采用含TiO2爐料護(hù)爐，并適當(dāng)縮小風(fēng)口面積，或臨時(shí)堵部分風(fēng)口，必要時(shí)可改煉鑄造生鐵。

　�。�7）矮胖多風(fēng)口的高爐，適于提高冶煉強(qiáng)度，維持較高的風(fēng)速或鼓風(fēng)動(dòng)能和加重邊緣的裝料制度。

　�。�8）原燃料條件好的高爐，適宜強(qiáng)化冶煉，可維持較高的冶煉強(qiáng)度。

　　反之則相反。

　　3熱風(fēng)爐熱工作原理

　　3。1直接式高凈化熱風(fēng)爐

　　就是采用燃料直接燃燒，經(jīng)高凈化處理形成熱風(fēng)，而和物料直接接觸加熱干燥或烘烤。

　　該種方法燃料的消耗量約比用蒸汽式或其他間接加熱器減少一半左右。

　　因此，在不影響烘干產(chǎn)品品質(zhì)的情況下，完全可以使用直接式高凈化熱風(fēng)。

　　燃料可分為：

　�、俟腆w燃料，如煤、焦炭。

　�、谝后w燃料，如柴油、重油

　�、蹥怏w燃料，如煤氣、天然氣、液體氣。

　　燃料經(jīng)燃燒反應(yīng)后得到的高溫燃燒氣體進(jìn)一步與外界空氣接觸，混合到某一溫度后直接進(jìn)入干燥室或烘烤房，與被干燥物料相接觸，加熱、蒸發(fā)水分，從而獲得干燥產(chǎn)品。

　　為了利用這些燃料的燃燒反應(yīng)熱，必須增設(shè)一套燃料燃燒裝置。

　　如：燃煤燃燒器、燃油燃燒器、煤氣燒嘴等。

　　3。2間接式熱風(fēng)爐

　　主要適用于被干燥物料不允許被污染，或應(yīng)用于溫度較低的熱敏性物料干燥。

　　如：奶粉、制藥、合成樹脂、精細(xì)化工等。

　　此種加熱裝置，即是將蒸氣、導(dǎo)熱油、煙道氣等做載體，通過多種形式的熱交換器來加熱空氣。

　　間接式熱風(fēng)爐的最本質(zhì)問題就是熱交換。

　　熱交換面積越大，熱轉(zhuǎn)換率越高，熱風(fēng)爐的節(jié)能效果越好，爐體及換熱器的壽命越長(zhǎng)。

　　反之，熱交換面積的大小也可以從煙氣溫度上加以識(shí)別。

　　煙溫越低，熱轉(zhuǎn)換率越高，熱交換面積就越大。

　　4影響熱風(fēng)溫度的因素

　　影響熱風(fēng)爐送風(fēng)溫度的因素主要有兩個(gè)：燃料發(fā)熱量大小和熱風(fēng)量大小。

　　前者很簡(jiǎn)單，燃料發(fā)熱量大，熱風(fēng)溫度就應(yīng)該高，但這還要考慮熱風(fēng)爐效率（換熱率）。

　　同樣的燃料燃燒，效率高的爐會(huì)轉(zhuǎn)換出更多的熱量，就會(huì)有更高的風(fēng)溫;后者是因?yàn)闊犸L(fēng)爐送熱量=送風(fēng)溫度x送風(fēng)量x系數(shù)，送熱量一定，較小的送風(fēng)量會(huì)得到較高的送風(fēng)溫度。

　　反之，如果送風(fēng)量不變，加大燃燒室容量，提高總熱量，會(huì)使熱風(fēng)溫度相應(yīng)提高，我們的高溫型熱風(fēng)爐就是以這個(gè)原理設(shè)計(jì)的。

　　此外，也可以以高溫?zé)犸L(fēng)混入一定量的常溫空氣調(diào)節(jié)最終輸出溫度

　　4。1拱頂溫度

　　限制拱頂溫度的因素：①耐火材料理化性能。

　　實(shí)際拱頂溫度控制在比拱頂耐火磚平均荷重軟化點(diǎn)低l00℃左右（也有按拱頂耐火材料最低荷重軟化溫度低40～50℃控制）。

　�、诿簹夂瑝m量。

　　不同含塵量允許的拱頂溫度不同。

　�、廴紵a(chǎn)物中腐蝕性介質(zhì)。

　　為避免發(fā)生拱頂鋼板的晶間應(yīng)力腐蝕，必須將拱頂溫度控制在不超過l400℃或采取防止晶間應(yīng)力腐蝕的措施。

　　4。2廢氣溫度

　　允許的廢氣溫度范圍：大型高爐廢氣溫度不超過350～400℃，小型高爐不得超過400～450℃。

　　廢氣溫度與熱風(fēng)溫度的關(guān)系：提高廢氣溫度可以增加熱風(fēng)溫度。

　　在廢氣溫度為200～400℃范圍內(nèi)，每提高廢氣溫度100℃約可提高風(fēng)溫40℃。

　　影響廢氣溫度的因素：?jiǎn)挝粫r(shí)間燃燒煤氣量、燃燒時(shí)間、蓄熱面積。

　　4。3熱風(fēng)爐工作周期

　　熱風(fēng)爐一個(gè)工作周期：燃燒、送風(fēng)、換爐三個(gè)過程自始至終所需的時(shí)間。

　　送風(fēng)時(shí)間與熱風(fēng)溫度的關(guān)系：隨著送風(fēng)時(shí)間的延長(zhǎng)，風(fēng)溫逐漸降低。

　　合適的工作周期：合適的送風(fēng)時(shí)間最終取決于保證熱風(fēng)爐獲得足夠的溫度水平（表現(xiàn)為拱頂溫度）和蓄熱量（表現(xiàn)為廢氣溫度）所必要的燃燒時(shí)間。

　　4。4蓄熱面積與格子磚重量

　　當(dāng)格子磚重量相同并采用相同工作制度時(shí)，蓄熱面積大的供熱能力大。

　　格子磚重量大，周期風(fēng)溫降小，利于保持較高風(fēng)溫

　　單位風(fēng)量的格子磚重量增大時(shí)，熱風(fēng)爐送風(fēng)期拱頂溫度降減少，即能提高風(fēng)溫水平。

　　單位風(fēng)量的格子磚重量相同時(shí)，蓄熱面積大的拱頂溫度降小。

　　5熱風(fēng)爐的操作

　　5。1熱風(fēng)爐的燃燒制度

　　熱風(fēng)爐的燃燒制度的種類：固定煤氣量，調(diào)節(jié)空氣量;固定空氣量，調(diào)節(jié)煤氣量;空氣量、煤氣量都不固定。

　　燃燒制度的選擇的原則：（1）結(jié)合熱風(fēng)爐設(shè)備的具體情況，充分發(fā)揮助燃風(fēng)機(jī)、煤氣管網(wǎng)的能力;（2）在允許范圍內(nèi)最大限度地增加熱風(fēng)爐的蓄熱量;

　�。�3）燃燒完全、熱損少，效率高，降低能耗。

　　較優(yōu)的燃燒制度：固定煤氣量調(diào)節(jié)空氣量的快速燒爐法。

　　合理燃燒的判斷方法：熱風(fēng)爐操作主要以廢氣分析法進(jìn)行控制燃燒;（4）火焰觀察法。

　　采用金屬套筒燃燒器時(shí)，操作人員可觀察燃燒器火焰顏色來判斷燃燒情況。

　　5。2熱風(fēng)爐檢修安全

　　（1）檢修熱風(fēng)爐時(shí)，應(yīng)用盲板或其他可靠的切斷裝置防止煤氣從鄰近煤氣管道竄入，并嚴(yán)格執(zhí)行操作牌制度;煤氣防護(hù)人員應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)。

　　（2）進(jìn)行熱風(fēng)爐內(nèi)部檢修、清理時(shí)，應(yīng)遵守下列規(guī)定;

　　1）煤氣管道應(yīng)用盲板隔絕，除煙道閥門外的所有閥門應(yīng)關(guān)死，并切斷閥門電源;

　　2）爐內(nèi)應(yīng)通風(fēng)良好，一氧化碳濃度應(yīng)在24ppm以下，含氧量應(yīng)在18%～21%（體積濃度）之間，每2h應(yīng)分析一次氣體成分。

　　3）修補(bǔ)熱風(fēng)爐隔墻時(shí)，應(yīng)用鋼材支撐好隔棚，防止上部磚脫落。

　�。�3）熱風(fēng)管內(nèi)部檢修時(shí)，應(yīng)打開人孔，嚴(yán)防煤氣熱風(fēng)竄入。

　　現(xiàn)代冶金中的高爐煉鐵【2】

　　摘要：本文針對(duì)高爐煉鐵工藝的生產(chǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行了其技術(shù)性研究，使其高爐煉鐵具有規(guī)模大、效率高、成本低等諸多優(yōu)勢(shì)，隨著技術(shù)的發(fā)展，高爐正朝著大型化、高效化和自動(dòng)化邁進(jìn)。

　　實(shí)現(xiàn)渣鐵分離。

　　已熔化的渣鐵之間及與固態(tài)焦炭接觸過程中，發(fā)生諸多反應(yīng)，最后調(diào)整鐵液的成分和溫度達(dá)到終點(diǎn)。

　　關(guān)鍵詞：高爐煉鐵發(fā)展

　　高爐是煉鐵的專用設(shè)備。

　　雖然近代技術(shù)研究了直接還原、熔融技術(shù)還原等冶煉工藝，但它們都不能取代高爐，高爐生產(chǎn)是目前獲得大量生鐵的主要手段。

　　高爐生產(chǎn)是可持續(xù)的，他的一代壽命從開爐到大修的工作日一般為7—8年，有的已達(dá)到十年或十年以上。

　　高爐煉鐵具有規(guī)模大、效率高、成本低等諸多優(yōu)勢(shì)，隨著技術(shù)的發(fā)展，高爐正朝著大型化、高效化和自動(dòng)化邁進(jìn)。

　　一、我國鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀

　　近代來高爐向大型化發(fā)方向發(fā)展，目前世界上已有數(shù)座5000立方米以上容積的高爐在生產(chǎn)。

　　我過也已經(jīng)有4300立方米的高爐投入生產(chǎn)，日產(chǎn)生鐵萬噸以上，日消耗礦石等近2萬噸，焦炭等燃料5千噸。

　　這樣每天有數(shù)萬噸的原、燃料運(yùn)進(jìn)和產(chǎn)品輸出，還需要消耗大量的水、風(fēng)、電氣，生產(chǎn)規(guī)模及吞吐量如此之大，是其他企業(yè)不可比擬的。

　　二、加入世貿(mào)對(duì)我國鋼鐵經(jīng)濟(jì)的影響

　　鋼鐵工業(yè)是人類社會(huì)活動(dòng)中占有著極其重要的地位，對(duì)發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)起著極其重要的作用。

　　無論工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、建筑及國防均離不開鋼鐵。

　　一個(gè)國家的鋼鐵生產(chǎn)水平，就直接反映了這個(gè)國家的科學(xué)技術(shù)發(fā)展和人民的生活水平。

　　那么自中國加入世貿(mào)組織之后，自2001年底以來，全球鋼鐵價(jià)格已上漲2倍，提升了該行業(yè)的盈利水平。

　　同期，由所有上市鋼鐵公司股價(jià)構(gòu)成的全球鋼鐵股價(jià)格綜合指數(shù)，表現(xiàn)超過所有上市公司平均股價(jià)表現(xiàn)近4倍。

　　2003年，中國鋼鐵凈進(jìn)口量（進(jìn)口減去出口）約為3500萬噸。

　　但今年，預(yù)計(jì)中國鋼鐵凈出口量大約為5000萬噸。

　　假設(shè)這種趨勢(shì)持續(xù)下去，中國鋼鐵公司出口量的上升，的確有可能影響全球鋼鐵行業(yè)的前景。

　　中國從2006 年開始，從鋼凈進(jìn)口國轉(zhuǎn)變?yōu)閮舫隹趪?007 年中國粗鋼凈出口量占中國粗鋼產(chǎn)量的11。27%，占全球除中國外粗鋼產(chǎn)量的6。47%。

　　今年9 月受美國金融危機(jī)的影響，國內(nèi)鋼材出口量減少為667 萬噸，較8 月份高點(diǎn)回落101 萬噸。

　　奧巴x上臺(tái)后誓言要實(shí)施自己的金融新政，力爭(zhēng)讓美國經(jīng)濟(jì)在任期內(nèi)重新好轉(zhuǎn)。

　　而積極的新政，無疑也會(huì)為中國鋼鐵出口帶來新的消費(fèi)希望。

　　三、高爐煉鐵工藝技術(shù)研究

　　1、工藝技術(shù)參數(shù)研究

　　高爐冶煉過程是在一個(gè)密閉的豎爐內(nèi)進(jìn)行的。

　　高爐冶煉過程的特點(diǎn)是，在爐料與煤氣逆流運(yùn)動(dòng)的過程中完成了多種錯(cuò)綜復(fù)雜地交織在一起的化學(xué)反應(yīng)和物理變化，且由于高爐是密封的容器，除去投入（裝料）及產(chǎn)出（鐵、渣及煤氣）外，操作人員無法直接觀察到反應(yīng)過程的狀況，只能憑借儀器儀表間接觀察。

　　為了弄清楚這些反應(yīng)和變化的規(guī)律，首先應(yīng)對(duì)冶煉的全過程有個(gè)總體和概括的了解，這體現(xiàn)在能正確地描繪出運(yùn)行中的高爐的縱剖面和不同高度上橫截面的圖像。

　　這將有助于正確地理解和把握各種單一過程和因素間的相互關(guān)系。

　　高爐冶煉過程的主要目的是用鐵礦石經(jīng)濟(jì)而高效率地得到溫度和成分合乎要求的液態(tài)生鐵。

　　為此，一方面要實(shí)現(xiàn)礦石中金屬元素（主要為Fe）和氧元素的化學(xué)分離――即還原過程;另一方面還要實(shí)現(xiàn)已被還原的金屬與脈石的機(jī)械分離――即熔化與造渣過程。

　　最后控制溫度和液態(tài)渣鐵之間的交互作用得到溫度和化學(xué)成分合格的鐵液。

　　全過程是在爐料自上而下、煤氣自下而上的相互緊密接觸過程中完成的。

　　低溫的礦石在下降的`過程中被煤氣由外向內(nèi)逐漸奪去氧而還原，同時(shí)又自高溫煤氣得到熱量。

　　礦石升到一定的溫度界限時(shí)先軟化，后熔融滴落，實(shí)現(xiàn)渣鐵分離。

　　已熔化的渣鐵之間及與固態(tài)焦炭接觸過程中，發(fā)生諸多反應(yīng)，最后調(diào)整鐵液的成分和溫度達(dá)到終點(diǎn)。

　　故保證爐料均勻穩(wěn)定的下降，控制煤氣流均勻合理分布是高質(zhì)量完成冶煉過程的關(guān)鍵。

　　2、上料系統(tǒng)的工藝

　　高爐供上料系統(tǒng)由貯礦槽、貯焦槽、槽下篩分、稱量運(yùn)輸和向爐頂上料裝置等組成。

　　其作用是將來自原料場(chǎng)，燒結(jié)廠及焦化廠的原燃料和冶金輔料，經(jīng)由貯礦槽、槽下篩分、稱量和運(yùn)輸、爐料裝入料車或皮帶機(jī)，最后裝入高爐爐頂。

　　隨著煉鐵技術(shù)的發(fā)展，中小型高爐的強(qiáng)化、大型高爐和無鐘頂?shù)某霈F(xiàn)，對(duì)上料系統(tǒng)設(shè)備的作業(yè)連續(xù)性、自動(dòng)化控制等提出來更高的要求，以此來保證高爐的正常生產(chǎn)。

　　3、煉鐵工藝

　　高爐煉鐵的原料：鐵礦石、燃料、熔劑

　　3。1、鐵礦石

　　鐵都是以化合物的狀態(tài)存在于自然界中，尤其是以氧化鐵的狀態(tài)存在的量特別多。

　　現(xiàn)在將幾種比較重要的鐵礦石提出來說明：

　�。�1）磁鐵礦（Magnetite）是一種氧化鐵的礦石，主要成份為Fe3O4，是Fe2O3和 FeO 的復(fù)合物，呈黑灰色，比重大約5。15左右，含F(xiàn)e72。4%，O 27。6%，具有磁性。

　　在選礦（Beneficiation）時(shí)可利用磁選法，處理非常方便;但是由于其結(jié)構(gòu)細(xì)密，故被還原性較差。

　　經(jīng)過長(zhǎng)期風(fēng)化作用后即變成赤鐵礦。

　�。�2）赤鐵礦（Hematite）也是一種氧化鐵的礦石，主要成份為Fe2O3，呈暗紅色，比重大約為5。26，含F(xiàn)e70%，O 30%，是最主要的鐵礦石。

　　由其本身結(jié)構(gòu)狀況的不同又可分成很多類別，如赤色赤鐵礦（Red hematite）、鏡鐵礦（Specularhematite）、云母鐵礦（Micaceous hematite）、粘土質(zhì)赤鐵（Red Ocher）等。

　�。�3）褐鐵礦（Limonite）這是含有氫氧化鐵的礦石。

　　它是針鐵礦（Goethite）HFeO2和鱗鐵礦（Lepidocrocite）FeO（OH）兩種不同結(jié)構(gòu)礦石的統(tǒng)稱，也有人把它主要成份的化學(xué)式寫成mFe2O3。nH2O，呈現(xiàn)土黃或棕色，含有Fe約62%，O 27%，H2O 11%，比重約為3。6～4。0，多半是附存在其它鐵礦石之中。

　�。�4）菱鐵礦（Siderite）是含有碳酸鐵的礦石，主要成份為FeCO3，呈現(xiàn)青灰色，比重在3。8左右。

　　這種礦石多半含有相當(dāng)多數(shù)量的鈣鹽和鎂鹽。

　　由于碳酸根在高溫約800～900℃時(shí)會(huì)吸收大量的熱而放出二氧化碳，所以我們多半先把這一類礦石加以焙燒之后再加入鼓風(fēng)爐。

　　另外還有鐵的硅酸鹽礦（Silicate Iron）硫化鐵礦（Sulphide iron）

　　3。2燃料

　　煉鐵的主要燃料是焦炭。

　　煙煤在隔絕空氣的條件下，加熱到950—1050℃，經(jīng)過干燥、熱解、熔融、粘結(jié)、固化、收縮等階段最終制成焦炭，這一過程叫高溫?zé)捊梗ǜ邷馗绅s）。

　　其作用是熔化爐料并使鐵水過熱，支撐料柱保持其良好的透氣性。

　　因此，鑄造焦應(yīng)具備塊度大、反應(yīng)性低、氣孔率小、具有足夠的抗沖擊破碎強(qiáng)度、灰分和硫分低等特點(diǎn)。

　　高爐工作者應(yīng)努力防止各種事故的發(fā)生，保證聯(lián)合企業(yè)的生產(chǎn)進(jìn)行。

　　目前上料系統(tǒng)多采用皮帶上料，電子計(jì)算機(jī)，工業(yè)電視等，但必須保證其可持續(xù)作業(yè)。

　　高爐從開爐投產(chǎn)到停爐中，此期間連續(xù)不間斷生產(chǎn)，僅在設(shè)備檢修或發(fā)生時(shí)候是才停產(chǎn)。