煉鐵生產工藝流程(13)課件

1、 煉鐵生產工藝流程2 一、鋼鐵工業(yè)生產工藝流程二、焦化生產工藝流程三、燒結生產工藝流程四、煉鐵生產工藝流程3 一、鋼鐵工業(yè)生產工藝流程圖4 二、焦化生產 5 一 ）焦化設備 公司本部焦化廠現(xiàn)有一座58孔JN84型焦爐和兩座共115孔JN60型焦爐，炭化室高分別為4.3m和6m，年設計生產能力分別為38萬噸和115萬噸。公司與安石集團合資建設的湖南煤化新能源公司,有兩座炭化室高5.5m的搗固焦爐和六座無回收清潔型搗固焦爐,年設計產能分別為130萬噸和15萬噸。煤化公司新焦爐于2009年7月和9月先后投產，因此，公司當前實際焦炭產能為298萬噸，年需煉焦煤415萬噸。 6 二）工藝流程 進廠洗精煤

2、由公司編組站到焦化廠煤管班以后，由1臺卸煤能力為720t/h的翻車機組織卸煤；通過皮帶運輸及堆取料機將煉焦煤送入焦化煤場，通過圓盤給料機和電子皮帶秤按比例進行不同煤種的配合，再送往粉碎機粉碎。有兩臺可逆錘式粉碎機，每臺生產能力300t/h，一開一備。粉碎后的配合煤送入焦爐貯煤塔，裝入焦爐炭化室煉焦。 7 煤在焦爐炭化室內隔絕空氣加熱，焦化4.3m焦爐的設計結焦時間為18h，6m焦爐結焦時間19h。當焦餅中心溫度達到100050時，焦碳成熟，推出炭化室，熄焦后送往篩焦樓，將焦碳篩分成大于40mm，4025mm，2510mm，小于10mm的四種規(guī)格，裝入焦倉后分別送燒結、煉鐵工序。8 焦化生產工藝

3、流程如圖所示。 9 簡單的說焦炭生產過程分為洗煤、配煤、煉焦和產品處理等工序。 洗煤是原煤在煉焦之前，先進行洗選、目的是降低煤中所含的灰分和去除其他雜質。 配煤是將各種結焦性能不同的煤按一定比例配合煉焦，目的是保證焦炭質量的前提下，擴大煉焦用煤的使用范圍，合理地利用國家資源，并盡可能地多得到一些優(yōu)化產品。 10 煉焦是將配合好的煤裝入煉焦爐的炭化室，在隔絕空氣的條件下通過兩側燃燒室加熱干餾，經過一定時間，最后形成焦炭。 煉焦的產品處理是將爐內推出的紅熱焦炭送去熄焦塔熄火，然后進行破碎、篩分、分級、獲得不同粒度的焦炭產品，分別送往高爐及燒結等用戶。 11 12 13 煉焦都是在焦爐內完成的，生產

4、過程如圖所示 。 14 煤在炭化室內的結焦過程。 1、干燥和預熱階段2、部分分解和焦油析出階段3、膠質體形成階段4、膠質體固化半焦形成階段5、半焦轉為焦炭階段 15 煉焦過程除生產焦炭外，還產生大量焦爐煤氣和化學副產品。焦爐煤氣經洗滌冷卻處理后，作為煉焦本身和燒結，煉鐵、煉鋼、軋鋼生產的燃料。 其主要成分見表。 16 二、燒結生產工藝流程 燒結就是將各種粉狀含鐵原料，配入適量的燃料和熔劑，加入適量的水，經混合和造球后在燒結設備上進行燒結的過程。 采用帶式抽風燒結機生產。 燒結廠有360、280、180 、130 m2燒結機各一臺。 燒結生產工藝流程主要包括：燒結料的準備，配料與混合，燒結和產品

5、處理等工序。17 帶式燒結機示意圖18 19 燒結機監(jiān)控畫面2021 22 一）、燒結原料的準備 1、含鐵原料：鐵礦石和鐵精礦是燒結的主要含鐵原料；還有一些工業(yè)副產品如：高爐爐塵、軋鋼皮、鋼渣等。 2、熔劑：要求熔劑中有效CaO含量高，雜質少，成分穩(wěn)定，含水3%左右，粒度小于3mm的占90%以上。3、燃料：燃料主要為焦粉和煤。要求固定碳含量高，灰分低，揮發(fā)份低，含硫低，成分穩(wěn)定，含水小于10%，粒度小于3mm的占95%以上。 一般認為焦粉作燒結燃料最好。23 二）、配料與混合1、配料2、混合 混合的目的是使燒結料的成分均勻，水分合適，易于造球，從而獲得粒度組成良好的燒結混合料，以保證燒結礦的質

6、量和提高產量。 混合作業(yè)包括加水潤濕、混勻和造球，并通入蒸汽以提高混合料的溫度。24 25 360燒結車間一次圓筒混合機26 三）、燒結生產 燒結作業(yè)是燒結生產的中心環(huán)節(jié)，包括：布料、點火、燒結等主要工序。1、布料：布鋪底料和布混合料；2、點火：煤氣條件 點火爐的主要性能3、燒結：在點火后直至燒結整個過程中，對燒結的風量、真空度、料層厚度、機速和燒結終點的準確控制。27 燒結過程由料層表面開始逐漸往下進行，根據各層溫度水平和物理化學變化的不同，可以將正在燒結的料層自上而下分為五層：燒結礦層、燃燒層、預熱層、干燥層和過濕層。如圖所示。 28 29 四）、產品處理1、燒結礦冷卻 2、破碎篩分30

7、31 32 360燒結機脫硫設施33 360M2燒結機環(huán)冷機及余熱回收系統(tǒng)34 五）、 球團工藝與設備 漣鋼由2臺8m2豎爐生產球團。 豎爐單機生產能力小，對原料的選擇一般只限于磁鐵精礦或混合磁、赤鐵精礦，并且要求二價鐵含量不低于20%。 豎爐設備簡單，熱效率高，生產費用低。35 球團生產工藝流程36 圓盤造球機37 豎爐結構示意圖38 四、煉鐵生產工藝流程 鐵礦（燒結礦、球團礦及塊礦）焦炭熔劑（石灰石、白云石）其他高爐除塵高爐煤氣鐵水高爐渣熱風爐噴吹燃料39 40 41 一） 高爐生產工藝過程 高爐冶煉的任務：把鐵礦石冶煉成合格生鐵。要求以最小的投入，獲得最大的產出，即做到優(yōu)質、高產、低耗、

8、長壽、環(huán)保。 高爐生產工藝過程由高爐本體和五個輔助設備系統(tǒng)完成。 1高爐本體 高爐本體包括爐基、爐殼、爐襯、冷卻設備、爐頂裝料設備等。高爐的內部空間叫爐型。從上到下分為五段，即爐喉、爐身、爐腰、爐腹、爐缸。 整個冶煉過程是在高爐內完成的。42 爐喉爐身爐腰爐腹爐缸43 2、輔助設備1）、上料系統(tǒng)：任務是將高爐所需原、燃料通過上料設備裝入高爐內。2）、送風系統(tǒng)：任務是將風機送來的冷風經熱風爐預熱后送進高爐。3）、煤氣凈化系統(tǒng)：任務是將高爐冶煉所產生的荒煤氣進行凈化處理，以獲得合格的氣體燃料。44 45 46 47 3200M3高爐煤氣布袋除塵系統(tǒng)48 49 大高爐比肖夫煤氣系統(tǒng)50 51 4）渣

9、鐵處理系統(tǒng) 渣鐵處理系統(tǒng)包括出鐵場、爐前設備、渣鐵運輸設備、水力沖渣設備等。其任務是將爐內放出的渣、鐵，按要求進行處理。5）噴吹燃料系統(tǒng) 噴吹燃料系統(tǒng)的任務是將按一定要求準備好的燃料噴入爐內。52 53 54 55 56 噴煤車間管帶機57 漣鋼3200M3高爐余壓透平發(fā)電機組58 二）高爐冶煉原料 1、鐵礦石 2、溶劑 3、高爐燃料 591、鐵礦石 1）漣鋼礦石構成 項目計量單位小高爐六高爐七高爐一、含鐵原料1938.5851911.7811901.776燒結礦Kg/t1640.5761665.8211534.419豎爐球團礦Kg/t298.00890.095893100.1323外購球團礦

10、Kg/t011.137870南非塊Kg/t0112.0904243.1539PB塊Kg/t000巴西塊Kg/t000MAC塊Kg/t016.440960洗爐錳礦Kg/t0.19246119.89652大寶塊Kg/t04.17442紐曼塊礦Kg/t106.00240602）高爐冶煉對鐵礦石的要求是： 含鐵量高，脈石少，有害雜質少，化學成分穩(wěn)定，粒度均勻，良好的還原性及一定的機械強度等性能。鐵礦石的品位 指鐵礦石的含鐵量，以TFe表示。 鐵礦石含鐵量高有利于降低焦比和提高產量。一般礦石品位提高1，焦比降低2，產量提高3。品位較低，不能直接入爐的叫貧礦。61 脈石成分 鐵礦石的脈石成分絕大多數為酸性

11、的，Si02含量較高，鐵礦石中Si02含量愈高，將使焦比升高，產量下降。所以要求鐵礦石中含Si02愈低愈好。 脈石中含堿性氧化物(CaO、MgO)較多的礦石，冶煉時可少加或不加石灰石，對降低焦比有利，具有較高的冶煉價值。 62 有害雜質和有益元素的含量 有害元素主要有S、P、Pb、Zn、As、K、Na等。 有益元素有錳(Mn)、鉻(Cr)、鈷(Co)、鎳(Ni)、釩(v)、鈦(Ti)等?？娠@著改善鋼的可加工性，強度和耐磨、耐熱、耐腐蝕等性能。63 鐵礦石的還原性 鐵礦石的還原性是指鐵礦石被還原性氣體CO或H2還原的難易程度。鐵礦石的還原性好，有利于降低焦比。 燒結礦和球團礦還原性一般比天然富礦

12、要好。礦石粒度、機械強度和軟化性 礦石的粒度是指礦石顆粒的直徑。入爐礦石粒度在535mm之間。 礦石的機械強度是指礦石耐沖擊、抗摩擦、抗擠壓的能力，力求強度要高一些為好。 鐵礦石的軟化性包括鐵礦石的軟化溫度和軟化溫度區(qū)間。高爐冶煉要求鐵礦石的軟化溫度要高，軟化溫度區(qū)間要窄。 64 2) 熔劑 熔劑的作用： 熔劑在冶煉過程中的主要作用有兩個：造渣和使渣鐵分離。 熔劑的種類： 按其性質熔劑可分為堿性、酸性和中性三類。65 熔劑的種類 堿性熔劑（普遍使用的） 當礦石中的脈石主要為酸性氧化物時，則使用堿性熔劑。常用的堿性熔劑有石灰石和白云石。酸性熔劑 使用含堿性脈石的礦石冶煉時，可加入酸性熔劑。作為酸

13、性熔劑使用的有石英石、均熱爐渣等。中性熔劑 亦稱高鋁質熔劑。當礦石和焦炭灰分中A1203很少，渣中A1203含量很低，爐渣流動性很差時，在爐料中加入高鋁原料作熔劑。66 對堿性熔劑的質量要求 堿性氧化物(CaO+MgO)含量高，酸性氧化物(Si02+A|203)愈少愈好。 有害雜質硫、磷含量要少。 要有較高的機械強度，粒度均勻，大小適中。 當爐渣黏稠引起爐況失常時，還可短期適量加入螢石(CaF2)，以稀釋爐渣和洗掉爐襯上的堆積物。故把螢石稱做洗爐劑。67 3）高爐燃料 高爐都使用焦炭做燃料，全部從爐頂裝入。 近年來，從風口噴入一些燃料，替代一部分焦炭，只占全部燃料用量的10-30。 焦炭在高爐

14、冶煉中的作用 焦炭在高爐冶煉中主要作為發(fā)熱劑、還原劑，料柱骨架和生鐵的滲碳劑。 高爐冶煉過程中的熱量有7080來自焦炭的燃燒。焦炭燃燒產生的CO及焦炭中的固定碳是鐵礦石的還原劑。 在高爐下部高溫區(qū)只有焦炭是以固體狀態(tài)存在，它對料柱起骨架作用，高爐下部料柱的透氣性完全由焦炭來維持。68 磨煤機69 噴煤制粉系統(tǒng)主監(jiān)控畫面70 噴煤噴吹系統(tǒng)主監(jiān)控畫面71 噴煤分配器監(jiān)控畫面72 高爐冶煉對焦炭質量的要求焦炭的化學成分 固定碳和灰分 要求焦炭中固定碳含量盡量高，灰分盡量低 硫和磷 高爐冶煉過程中的硫有80是由焦炭帶入的。焦炭中含磷一般較少。 揮發(fā)分：一般在0.7-1.2，含量過高，說明焦炭的結焦程度

15、差，生焦多強度差；過低，說明結焦程度過高，易碎。水分：通常為26。水分的波動將引起入爐焦炭量波動，會導致爐缸溫度的波動。73 焦炭的物理性質機械強度 是指焦炭的耐磨性和抗撞擊能力。 高爐冶煉要求焦炭的機械強度要高。粒度均勻，粉末少 大型高爐焦炭粒度范圍為2060mm。74 焦炭的化學性質 焦炭的化學性質包括焦炭的燃燒性和反應性兩方面。 燃燒性是指焦炭在一定溫度下與氧反應生成C02的速度，即燃燒速度。 其反應式為： C+02=C02反應性是指焦炭在一定溫度下和C0，作用生成CO的速度。 反應式為：C+C02=2C0 反應速度快，則表明燃燒性和反應性好。75 三）高爐冶煉原理 爐料從爐頂裝入高爐后

16、，自上而下運動。被上升的煤氣流加熱，發(fā)生了吸附水的蒸發(fā)、結晶水的分解、碳酸鹽的分解、焦炭中揮發(fā)分的揮發(fā)等反應。76 1、高爐爐內的狀況 按爐料物理狀態(tài)，高爐內大致可分為五個區(qū)域或稱五個帶： 1）、爐料仍保持塊狀狀態(tài)的塊狀帶； 2）、礦石從開始軟化到完全軟化的軟熔帶； 3）、已熔化的鐵水和爐渣沿焦炭之間的縫隙下降的滴落帶； 4）、焦炭作回旋運動的風口帶； 5）、風口以下，貯存渣鐵完成必要渣鐵反應的渣鐵帶。77 78 2、水分的蒸發(fā)與結晶水的分解 在高爐爐料中，水以吸附水與結晶水兩種形式存在。1）吸附水（也稱物理水） 以游離狀態(tài)存在于爐料中。常壓操作時，吸附水一般在105即蒸發(fā)（高爐爐頂溫度常在2

17、50）。2）結晶水（也稱化合水） 以化合物形態(tài)存在于爐料中。結晶水在高爐內大量分解的溫度在400600。 水的分解都是吸熱反應，消耗高爐內的熱量。79 3、揮發(fā)物的揮發(fā) 除燃料中揮發(fā)物外，高爐內還有許多化合物和元素進行少量揮發(fā)(也稱氣化)，如S、P、K、Na、Zn、Pb、Mn和SiO2、PbO、K20、Na20等，這些元素和化合物的揮發(fā)對高爐爐況和爐襯都有影響。80 4、碳酸鹽的分解 爐料中的碳酸鹽主要來自石灰石(CaC03)和白云石(CaC03MgC03)。CaC03的分解溫度約910，且是吸熱反應，對高爐冶煉影響較大。 CaC03的分解反應式為：CaC03=CaO+C02 178000kJ

18、 此反應既消耗熱量又耗碳素，使焦比升高。81 高爐煉鐵的目的，是將鐵礦石中的鐵和一些有用元素還原出來，所以還原反應是高爐內最基本的化學反應。 82 5、鐵礦石的還原1）還原反應（通式為MeO+x=Me+XO） 還原反應是還原劑X奪取金屬氧化物MeO中的氧，使之變?yōu)榻饘倩蛟摻饘俚蛢r氧化物的反應。高爐煉鐵常用的還原劑主要有CO、H2和固體碳。 2）高爐內鐵氧化物的還原 氧化物的分解順序是由高級向低級逐漸轉化的。還原順序為：F203Fe304FeOFe 83 用CO和H2還原鐵氧化物 入爐礦石在溫度未超過9001000時，鐵氧化物中的氧是被煤氣中的CO和H2奪取而產生C02和H20的；這種還原不直接

19、用焦炭中碳素作還原劑，所以叫間接還原。 如：Fe0+CO=C02 用CO作還原劑的還原反應主要在高爐內小于800的區(qū)域進行；用H2作還原劑的還原反應主要在高爐內8001100的區(qū)域進行。 84 用固體碳還原鐵氧化物 用固體碳還原鐵氧化物，生成CO的還原反應叫鐵的直接還原。 如：FeO+C=Fe+CO 直接還原一般在1100的區(qū)域進行；8001100區(qū)域為直接還原與間接還原同時存在區(qū)，800的區(qū)域是間接還原區(qū)。85 高爐內非鐵元素的還原 高爐內除鐵元素之外，還有錳、硅、磷等其他元素的還原。其中銅、砷、鈷、鎳在高爐內幾乎全部被還原；錳、釩、硅、鈦等較難還原，只有部分還原進入生鐵。86 87 生鐵的生成與滲碳過程 生鐵的生成，主要是滲碳和已還原的元素進入生鐵中，最終得到含F(xiàn)e、C、Si、Mn、P、s等元素的生鐵。 礦石在加入高爐內即開始還原，在高爐爐身部位，就已有部分鐵礦石在固態(tài)時被還原成金屬鐵。這種鐵叫海綿鐵。 88 當溫度升高到727以上時，固體海綿鐵發(fā)生滲碳過程： 3Fe液+C焦=Fe3C液經初步滲碳的金屬鐵在1400左右時，與熾熱的焦炭繼續(xù)進行固相滲碳，才開始熔化成鐵水，穿過焦炭滴入爐缸，熔化后的金屬鐵與焦炭接觸改善，滲碳反應加快，