工業煉鐵 電爐煉鋼的工藝流程圖

工業煉鐵 電爐煉鋼的工藝流程圖工業煉鐵(電爐煉鋼工藝流程圖)

(相關資料圖)

高爐煉鐵工藝分為以下幾個部分:高爐煉鐵工藝詳解、高爐煉鐵原理、主要高爐煉鐵工藝設備簡介、高爐煉鐵原料、高爐爐體主要部件介紹、高爐操作知識。

一、高爐煉鐵工藝流程詳解

高爐煉鐵工藝流程詳見下圖:

二、高爐煉鐵的原理

煉鐵本質上是一個將鐵從其天然形式(如礦石等含鐵化合物)中還原出來的過程。

主要煉鐵方法有高爐法、直接還原法、熔融還原法等。其原理是礦石處于特定的大氣中(還原性物質CO、H2、C；適宜溫度等。)通過物化反應得到還原生鐵。除了一小部分生鐵用于鑄造外，大部分用作煉鋼原料。

高爐煉鐵是現代煉鐵的主要方法，是鋼鐵生產的重要環節。這種方法是從古代豎爐煉鐵發展和改進而來的。雖然世界各國研究開發了許多新的煉鐵方法，但高爐煉鐵生產的鐵因其技術經濟指標好、工藝簡單、產量大、勞動生產率高、能耗低，仍占世界鐵總產量的95%以上。

煉鐵過程是含鐵原料(燒結礦、球團礦或鐵礦石)、燃料(焦炭、煤粉等)。)等輔助原料(石灰石、白云石、錳礦等。)按一定比例從高爐頂部裝入高爐，由高爐下部的熱風爐沿爐周風口向高爐內吹入熱風，幫助焦炭燃燒(有的高爐還噴入煤粉、重油、天然氣等輔助燃料)，焦炭中的碳被吹入/高溫吹入。原材料和燃料隨著熔爐的熔煉過程而減少。當下降的爐料遇到上升的煤氣時，依次發生傳熱、還原、熔化和脫碳，生成生鐵。鐵礦石原料中的雜質與加入爐中的熔劑結合形成爐渣。爐底的鐵水間歇地排入鐵水包，送到煉鋼廠。同時，產生高爐煤氣和爐渣兩種副產品。高爐渣鐵的主要礦石中的不可還原雜質與石灰石等熔劑結合，從渣口排出，水淬后全部用作水泥生產的原料。產生的煤氣從爐頂導出，經除塵后用作熱風爐、加熱爐、焦爐、鍋爐等的燃料。煉鐵工藝流程及主要排污節點如上圖所示。

三.高爐冶煉主要工藝設備簡介

高爐煉鐵設備由:①高爐爐體；②加料設備；③供氣設備；④吹氣設備；⑤氣體處理設備；⑥渣鐵處理設備。

輔助系統的建設投資一般是高爐的4~5倍。在生產中，各個系統相互配合、相互制約，形成了連續的、大規模的高溫生產過程。高爐啟動后，整個系統必須晝夜連續生產。除計劃檢修和因特殊事故臨時停爐外，直到一代人壽命結束，才停爐。

簡要介紹高爐煉鐵系統的主要設備(爐體系統、爐渣處理系統、裝料系統、除塵系統和送風系統)。

1.鼓風爐

高爐爐體復雜，本文最后有專門的介紹。

爐殼采用圓形截面鋼板煉鐵豎爐，爐殼內置耐火磚內襯。高爐爐體從上到下分為五個部分:爐喉、爐身、爐腰、爐腹和爐膛。由于高爐煉鐵技術具有經濟指標好、工藝簡單、產量大、勞動生產效率高、能耗低等優點，用這種方法生產的鐵占世界鐵產量的絕大部分。在生產中，鐵礦石、焦炭和造渣劑(石灰石)從高爐頂部裝入，預熱后的/在高溫下，焦炭中的碳(有些高爐還注入煤粉、重油、天然氣等輔助燃料。)與高爐煤氣中的氧氣空燃燒生成一氧化碳和氫氣，鐵礦石中的氧氣在爐內上升的過程中被去除，從而還原得到鐵。鐵水從鐵口流出。鐵礦石中未還原的雜質與石灰石等熔劑結合生成爐渣，爐渣從出渣口排出。產生的氣體從爐頂排出，經除塵后用作熱風爐、加熱爐、焦爐和鍋爐的燃料。高爐冶煉的主要產品是生鐵，以及副產品高爐礦渣和高爐煤氣。

2.高爐除塵器

高爐煤氣除塵設備。高爐使用的除塵器有重力除塵器、離心除塵器、旋風除塵器、洗滌塔、文丘里管、洗滌器、靜電除塵器、袋式除塵器等。粗塵(> 60 ~ 90um)可用重力除塵器、離心除塵器和旋風除塵器去除。細粉塵需要使用空氣洗滌器、靜電除塵器等除塵設備。

3.高爐鼓風機

高爐最重要的動力設備。它不僅直接提供高爐冶煉所需的氧氣，還提供克服高爐爐料柱阻力所需的煤氣動力?，F代和中型高爐使用的鼓風機大多是由汽輪機驅動的離心式鼓風機和軸流式鼓風機。近年來，使用了大容量同步電動鼓風機。這種鼓風機雖然耗電多，但啟動、維護容易，投資少。高爐冶煉需要鼓風機供給一定量的空氣體，保證一定量的碳燃燒；所需風量不僅與爐容成正比，還與高爐的強化程度有關。一般單位爐容風量為2.1 ~ 2.5 m3/min。但實際上，考慮到生產的發展，很多高爐都配備了容量大于這個比例的風機。

5.熱金屬罐車

鐵水罐車用于運輸鐵水，實現鐵水在脫硫段和裝料段之間的轉移，或者放在高爐出鋼的攪拌機或攪拌機下面。

四.高爐煉鐵原料

高爐冶煉的原料主要由鐵礦石、燃料(焦炭)和熔劑(石灰石)組成。

一般冶煉1噸生鐵需要1.5-2.0噸鐵礦石、0.4-0.6噸焦炭、0.2-0.4噸熔劑，總共需要2-3噸原料。為了保證高爐生產的連續性，需要充足的原料。

因此，無論是生鐵廠家還是鋼廠，原材料的采購都顯得尤為重要。

雖然生鐵冶煉原理相同，但由于冶煉方法和冶煉設備不同，工藝流程也不同。下面分別簡單介紹一下。

高爐生產是連續的。第一代高爐(從開爐到大修停爐)可以連續生產幾年到十幾年。在生產過程中，鐵礦石、焦炭和熔劑從高爐頂部連續加料(一般頂部由物料和料斗組成，現代高爐為鐘形閥頂和無料鐘頂)，從高爐下部風口吹入熱空氣(1000 ~ 1300℃)，注入油、煤或天然氣等燃料。裝入高爐的鐵礦石主要是鐵和氧的化合物。在高溫下，焦炭中的碳和注射液中的碳燃燒產生的一氧化碳會將鐵礦石中的氧氣帶走，得到鐵。這個過程叫做還原。鐵礦石被還原成生鐵，鐵水從出鐵口排出。鐵礦石中的脈石、噴吹料中的焦炭和灰分與加入爐內的石灰石等熔劑結合生成爐渣，分別從出鐵口和出渣口排出。氣體從爐頂導出，除塵后作為工業氣體使用。現代高爐還可以利用爐頂的高壓，利用部分出口氣體發電。

生鐵是高爐的產物(指高爐冶煉生鐵)，高爐的產物不僅是生鐵，還有錳鐵，屬于鐵合金產品。錳鐵高爐不參與煉鐵高爐各項指標的計算。在高爐煉鐵過程中，還會產生水渣、渣棉、高爐煤氣等副產品。

高爐煉鐵特點:規模大，高爐容積在其他或不斷擴大。比如寶鋼高爐4063立方米，日產生鐵1萬多噸，爐渣4000多噸，焦炭4000多噸。

目前國內單個生鐵生產廠家的高爐容積已經達到500立方米左右，但大部分還停留在100-300立方米之間，甚至還有100立方米以下的高能耗、高污染的小型高爐。產品質量參差不齊，出版物零散，沒有規模，無法與國際鋼廠相比。

附件:高爐爐體主要部件

高爐爐殼:現代高爐普遍采用焊接鋼板爐殼，只有少數最小的土高爐采用鋼箍加固。爐殼的作用是固定冷卻設備，保證高爐砌筑牢固，密封爐體，部分還承受頂部荷載。爐殼除了承受很大的重力外，還承受熱應力和內部氣體壓力，有時還得抵抗材料坍塌、材料坐封甚至可能發生氣體爆炸的突然沖擊，所以要有足夠的強度。爐殼的外部尺寸應與高爐的內部形狀、爐體各部分的厚度和冷卻設備的結構相適應。

喉部:高爐爐體的最上部，呈圓柱形。爐喉不僅是爐料的入口，也是煤氣的出口。它起到控制和調節爐料和煤氣上層分布的作用。喉部直徑應與爐膛、腰部和鐘的直徑成正比。爐喉高度應允許容納一批以上的爐料，以控制爐料的分布和氣體流量。

爐體:高爐鐵礦石間接還原的主要區域，簡稱圓錐臺，自上而下逐漸擴大。用于防止爐料遇熱體積膨脹后形成拱形，降低爐料下落阻力。爐角對爐料下降和氣流分布有很大影響。

腰部:高爐直徑最大的位置。它在爐膛和爐膛之間進行合理的過渡。由于爐渣在爐腰處形成，粘性的一次爐渣會惡化爐料的透氣性，為了降低氣流的阻力，當爐渣量較大時，爐腰的直徑可以適當擴大，但仍需與其他部位的尺寸保持適當的比例關系，比例的上限是合適的。爐腰高度對高爐冶煉過程影響不大，一般只在小范圍內變化。

爐膛:高爐熔化造渣的主要部分，呈倒錐形。為適應爐料熔化后體積收縮的特點，其直徑自上而下逐漸減小，形成一定的腹角。機腹的存在使燃燒區處于合適的位置，有利于氣流的均勻分布。爐腹高度視高爐容積而定，但不能過高或過低，一般為3.0 ~ 3.6m，爐腹包角一般為79 ~ 82°；過大不利于氣流分布；如果太小，不利于負擔的平穩運行。

爐膛:高爐燃料燃燒、渣鐵反應、儲存和排放的圓柱形區域。出鐵口、渣口和風口都位于爐膛內，因此也是承受高溫煤氣和渣鐵最劇烈的物理化學侵蝕的部位，對高爐煤氣的初始分布、熱態、生鐵質量和品種都有非常重要的影響。

爐底:高爐爐底砌體不僅承受爐料、渣液和鐵水的靜壓，還承受1400 ~ 4600℃的高溫、機械和化學侵蝕，其侵蝕程度決定了高爐的第一代壽命。只有當砌體表面溫度降至其接觸的渣鐵凝固溫度，表面形成渣皮(或鐵殼)時，才能防止其進一步侵蝕，因此需要對爐底進行冷卻。通常是風冷或水冷。目前國內大部分大中型高爐采用全碳磚爐底或碳磚和高鋁磚的綜合爐底，大大提高了爐底的散熱能力。

爐基礎:它的作用是根據地層的承載力，將集中的重量均勻地傳遞到地層上，所以它的形狀向下擴展。而高爐底座的總重量往往是高爐容積的10-18倍(噸)。不允許爐底下沉不均勻，一般爐底的傾斜值不大于0.1% ~ 0.5%。高爐底座應具有足夠的強度和耐熱性，以防止在各種應力下產生裂紋。爐底常做成圓形或多邊形，以減少熱應力的不均勻分布。

內襯:高爐的內襯構成高爐的工作間空，起到減少高爐熱損失，保護爐殼等金屬結構免受熱應力和化學侵蝕的作用。爐襯由耐高溫的耐火材料制成。爐襯的損壞受多種因素影響，不同部位的工作條件不同，損壞機理也不同，因此必須根據部位、冷卻和高爐操作選擇不同的耐火材料。

護喉板:在爐料的頻繁沖擊和高溫氣流的沖刷下，爐喉處于非常惡劣的工作狀態。保持其圓柱形不被破壞是高爐上部調整的前提。因此，在爐喉處設置了保護板(鋼磚)。小型高爐的護喉板可以用鑄鐵做成開盒狀；大型高爐護喉板由100 ~ 150 mm厚的鑄鋼制成。爐喉護板主要有塊狀、條狀、變徑等幾種形式。還原爐的護喉也起到調節爐料分布和氣體流量的作用。

高爐解體

為了從技術上正確處理高爐冶煉中的復雜現象，有必要了解爐內情況。停爐、注水冷卻或注氮冷卻后，在盡可能保持高爐原有生產狀態的同時，對從爐喉到爐底的積鐵進行詳細的解體調查，稱為高爐解體調查。雖然它不能完全了解高爐生產的動態情況，但對了解高爐過程、強化高爐冶煉有很大的參考價值。

高爐冷卻裝置

高爐爐襯內部溫度高達1400℃，耐火磚通常會軟化變形。高爐冷卻裝置是為延長磚襯壽命而設置的，用于傳遞磚襯中的熱量，將磚襯上的爐渣凝結成高爐下部的一層保護渣皮。根據結構不同，高爐冷卻裝置大致可分為外噴水冷卻、風口渣口冷卻、冷卻壁及冷卻水箱、風冷(水冷)爐底等裝置。

高爐灰

又稱爐灰，是高爐煤氣帶出的爐料粉。其數量不僅與高爐冶煉強度和頂壓有關，還與爐料性質密切相關。爐料粉越多，爐塵量越大。目前，每噸煉鐵約有10 ~ 10 ~ 100公斤高爐灰。高爐灰通常含有約40%的鐵，并含有更多的碳和堿性氧化物。它的主要成分是焦粉和礦粉。在燒結料中加入部分高爐灰可以節約熔劑，降低燃料消耗。

高爐基本操作系統

1、爐膛運行的任務

(1)利用專用設備和出鋼機、泥槍、堵渣機等各種工具，按規定時間分別開出渣口和鐵口，然后通過渣鐵溝將渣鐵分別排入渣鐵鍋，出渣鐵后堵住渣鐵口，保證高爐連續生產。

②完成爐前爐渣、鐵口及各種專用設備的維護。

③制作并修復撇渣器、主出鐵槽、渣鐵槽。

④與出渣出鐵相關的一系列工作，如更換鼓風機、出渣口等冷卻設備，清理渣鐵輸送線等。

2.高爐爐況穩定順行:一般指爐內爐料隨煤氣流量上升而均勻下降，爐溫穩定充裕，生鐵合格，產量高低。

3.操作系統:根據高爐具體情況(如爐型、設備水平、原料條件、生產計劃、品種指標要求)制定的高爐操作規程。

4.高爐基本操作系統:裝料系統、送風系統、爐膛加熱系統和造渣系統。

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責任編輯：Rex_12