现在冶金企业中的高炉炼铁

　　【摘要】现代高炉冶金炼铁是一个系统性的工艺流程，需要各个岗位的配合，在高炉炼铁过程中包含着各项的规章制度，必须按照这些去操作才可以保证生产的顺利进行。

　　其中包括热制度，造渣制度，送风制度和装料制度等等一系列的操作制度。所有这些对于炼铁生产中的没气流分布，炉料运动，产品质量都有着重要的影响。同时也是生产顺利进行的主要保证。

　　【关键词】高炉炼铁;规章制度;工艺流程

　　1高炉炼铁几个重要制度

　　(1)在高炉炼铁的所有规章制度中，送风调节制度最为关键，是决定着生产的首位操作制度，也是保证高炉炉缸内煤气流分布的关键所在。

　　(2)对于炉料的则是由装料制度负责管理。包括装料的顺序，料线的分布和炉料在炉缸内的运动情况。是维持高炉生产顺利进行的重要保证。

　　(3)选择合理的操作制度，应以下部调节为基础，上下部调节相结合。

　　下部调节是选择合适的风口面积和长度，保持适当的鼓风动能，使初始煤气流分布合理，使炉缸工作均匀活跃;上部调节，炉料在炉喉处达到合理分布，使整个高炉煤气流分布合理，高炉冶炼才能稳定顺利进行。

　　(4)正常冶炼情况下，提高冶炼强度，下部调节一般用扩大风口面积，上部调节一般用扩大批重及调整装料顺序或角度。

　　(5)在上下部的调节过程中，还要考虑炉容、炉型、冶炼条件及炉料等因素，各基本操作制度只有做到有机配合，高炉冶炼才能顺利进行。

　　2冶炼制度的调整

　　(1)正常操作时冶炼制度各参数应在灵敏可调的范围内选择，不得处于极限状态。

　　(2)在调节方法上，一般先进行下部调节，其后为上部调节。特殊情况可同时采用上下部调节手段。

　　(3)恢复炉况，首先恢复风量，控制风量与风压对应关系，相应恢复风温和喷吹燃料，最后再调整装料制度。

　　(4)长期不顺的高炉，风量与风压不对应，采用上部调节无效时，应果断采取缩小风口面积，或临时堵部分风口。

　　(5)炉墙侵蚀严重、冷却设备大量破损的高炉，不宜采取任何强化措施，应适当降低炉顶压力和冶炼强度。

　　(6)炉缸周边温度或水温差高的高炉，应及早采用含TiO2炉料护炉，并适当缩小风口面积，或临时堵部分风口，必要时可改炼铸造生铁。

　　(7)矮胖多风口的高炉，适于提高冶炼强度，维持较高的风速或鼓风动能和加重边缘的装料制度。

　　(8)原燃料条件好的高炉，适宜强化冶炼，可维持较高的冶炼强度。反之则相反。

　　3热风炉热工作原理

　　3.1直接式高净化热风炉

　　就是采用燃料直接燃烧，经高净化处理形成热风，而和物料直接接触加热干燥或烘烤。该种方法燃料的消耗量约比用蒸汽式或其他间接加热器减少一半左右。

　　因此，在不影响烘干产品品质的情况下，完全可以使用直接式高净化热风。

　　燃料可分为：

　　①固体燃料，如煤、焦炭。

　　②液体燃料，如柴油、重油

　　③气体燃料，如煤气、天然气、液体气。

　　燃料经燃烧反应后得到的高温燃烧气体进一步与外界空气接触，混合到某一温度后直接进入干燥室或烘烤房，与被干燥物料相接触，加热、蒸发水分，从而获得干燥产品。

　　为了利用这些燃料的燃烧反应热，必须增设一套燃料燃烧装置。如：燃煤燃烧器、燃油燃烧器、煤气烧嘴等。

　　3.2间接式热风炉

　　主要适用于被干燥物料不允许被污染，或应用于温度较低的热敏性物料干燥。如：奶粉、制药、合成树脂、精细化工等。此种加热装置，即是将蒸气、导热油、烟道气等做载体，通过多种形式的热交换器来加热空气。

　　间接式热风炉的最本质问题就是热交换。热交换面积越大，热转换率越高，热风炉的节能效果越好，炉体及换热器的寿命越长。反之，热交换面积的大小也可以从烟气温度上加以识别。烟温越低，热转换率越高，热交换面积就越大。

　　4影响热风温度的因素

　　影响热风炉送风温度的因素主要有两个：燃料发热量大小和热风量大小。前者很简单，燃料发热量大，热风温度就应该高，但这还要考虑热风炉效率(换热率)。

　　同样的燃料燃烧，效率高的炉会转换出更多的热量，就会有更高的风温;后者是因为热风炉送热量=送风温度x送风量x系数，送热量一定，较小的送风量会得到较高的送风温度。

　　反之，如果送风量不变，加大燃烧室容量，提高总热量，会使热风温度相应提高，我们的高温型热风炉就是以这个原理设计的。此外，也可以以高温热风混入一定量的常温空气调节最终输出温度

　　4.1拱顶温度

　　限制拱顶温度的因素：①耐火材料理化性能。实际拱顶温度控制在比拱顶耐火砖平均荷重软化点低l00℃左右(也有按拱顶耐火材料最低荷重软化温度低40～50℃控制)。

　　②煤气含尘量。不同含尘量允许的拱顶温度不同。③燃烧产物中腐蚀性介质。为避免发生拱顶钢板的晶间应力腐蚀，必须将拱顶温度控制在不超过l400℃或采取防止晶间应力腐蚀的措施。

　　4.2废气温度

　　允许的废气温度范围：大型高炉废气温度不超过350～400℃，小型高炉不得超过400～450℃。

　　废气温度与热风温度的关系：提高废气温度可以增加热风温度。在废气温度为200～400℃范围内，每提高废气温度100℃约可提高风温40℃。

　　影响废气温度的因素：单位时间燃烧煤气量、燃烧时间、蓄热面积。

　　4.3热风炉工作周期

　　热风炉一个工作周期：燃烧、送风、换炉三个过程自始至终所需的时间。

　　送风时间与热风温度的关系：随着送风时间的延长，风温逐渐降低。

　　合适的工作周期：合适的送风时间最终取决于保证热风炉获得足够的温度水平(表现为拱顶温度)和蓄热量(表现为废气温度)所必要的燃烧时间。

　　4.4蓄热面积与格子砖重量

　　当格子砖重量相同并采用相同工作制度时，蓄热面积大的供热能力大。

　　格子砖重量大，周期风温降小，利于保持较高风温

　　单位风量的格子砖重量增大时，热风炉送风期拱顶温度降减少，即能提高风温水平。

　　单位风量的格子砖重量相同时，蓄热面积大的拱顶温度降小。

　　5热风炉的操作

　　5.1热风炉的燃烧制度

　　热风炉的燃烧制度的种类：固定煤气量，调节空气量;固定空气量，调节煤气量;空气量、煤气量都不固定。

　　燃烧制度的选择的原则：(1)结合热风炉设备的具体情况，充分发挥助燃风机、煤气管网的能力;(2)在允许范围内最大限度地增加热风炉的蓄热量;

　　(3)燃烧完全、热损少，效率高，降低能耗。较优的燃烧制度：固定煤气量调节空气量的快速烧炉法。合理燃烧的判断方法：热风炉操作主要以废气分析法进行控制燃烧;(4)火焰观察法。采用金属套筒燃烧器时，操作人员可观察燃烧器火焰颜色来判断燃烧情况。

　　5.2热风炉检修安全

　　(1)检修热风炉时，应用盲板或其他可靠的切断装置防止煤气从邻近煤气管道窜入，并严格执行操作牌制度;煤气防护人员应在现场监护。

　　(2)进行热风炉内部检修、清理时，应遵守下列规定;

　　1)煤气管道应用盲板隔绝，除烟道阀门外的所有阀门应关死，并切断阀门电源;

　　2)炉内应通风良好，一氧化碳浓度应在24ppm以下，含氧量应在18%～21%(体积浓度)之间，每2h应分析一次气体成分。

　　3)修补热风炉隔墙时，应用钢材支撑好隔棚，防止上部砖脱落。

　　(3)热风管内部检修时，应打开人孔，严防煤气热风窜入。

　　现代冶金中的高炉炼铁

　　摘要：本文针对高炉炼铁工艺的生产现状进行了其技术性研究，使其高炉炼铁具有规模大、效率高、成本低等诸多优势，随着技术的发展，高炉正朝着大型化、高效化和自动化迈进。

　　实现渣铁分离。

　　已熔化的渣铁之间及与固态焦炭接触过程中，发生诸多反应，最后调整铁液的成分和温度达到终点。

　　关键词： 高炉 炼铁 发展

　　高炉是炼铁的专用设备。

　　虽然近代技术研究了直接还原、熔融技术还原等冶炼工艺，但它们都不能取代高炉，高炉生产是目前获得大量生铁的主要手段。

　　高炉生产是可持续的，他的一代寿命从开炉到大修的工作日一般为7-8年，有的已达到十年或十年以上。

　　高炉炼铁具有规模大、效率高、成本低等诸多优势，随着技术的发展，高炉正朝着大型化、高效化和自动化迈进。

　　一、我国钢铁工业生产现状

　　近代来高炉向大型化发方向发展，目前世界上已有数座5000立方米以上容积的高炉在生产。

　　我过也已经有4300立方米的高炉投入生产，日产生铁万吨以上，日消耗矿石等近2万吨，焦炭等燃料5千吨。

　　这样每天有数万吨的原、燃料运进和产品输出，还需要消耗大量的水、风、电气，生产规模及吞吐量如此之大，是其他企业不可比拟的。

　　二、加入世贸对我国钢铁经济的影响

　　钢铁工业是人类社会活动中占有着极其重要的地位，对发展国民经济起着极其重要的作用。

　　无论工业、农业、交通、建筑及国防均离不开钢铁。

　　一个国家的钢铁生产水平，就直接反映了这个国家的科学技术发展和人民的生活水平。

　　那么自中国加入世贸组织之后， 自2001年底以来，全球钢铁价格已上涨2倍，提升了该行业的盈利水平。

　　同期，由所有上市钢铁公司股价构成的全球钢铁股价格综合指数，表现超过所有上市公司平均股价表现近4倍。

　　2003年，中国钢铁净进口量(进口减去出口)约为3500万吨。

　　但今年，预计中国钢铁净出口量大约为5000万吨。

　　假设这种趋势持续下去，中国钢铁公司出口量的上升，的确有可能影响全球钢铁行业的前景。

　　中国从2006 年开始，从钢净进口国转变为净出口国，2007 年中国粗钢净出口量占中国粗钢产量的11.27%，占全球除中国外粗钢产量的6.47%。

　　今年9 月受美国金融危机的影响，国内钢材出口量减少为667 万吨，较8 月份高点回落101 万吨。

　　Obama上台后誓言要实施自己的金融新政，力争让美国经济在任期内重新好转。

　　而积极的新政，无疑也会为中国钢铁出口带来新的消费希望。

　　三、高炉炼铁工艺技术研究

　　1、工艺技术参数研究

　　高炉冶炼过程是在一个密闭的竖炉内进行的。

　　高炉冶炼过程的特点是，在炉料与煤气逆流运动的过程中完成了多种错综复杂地交织在一起的化学反应和物理变化，且由于高炉是密封的容器，除去投入(装料)及产出(铁、渣及煤气)外，操作人员无法直接观察到反应过程的状况，只能凭借仪器仪表间接观察。

　　为了弄清楚这些反应和变化的规律，首先应对冶炼的全过程有个总体和概括的了解，这体现在能正确地描绘出运行中的高炉的纵剖面和不同高度上横截面的图像。

　　这将有助于正确地理解和把握各种单一过程和因素间的相互关系。

　　高炉冶炼过程的主要目的是用铁矿石经济而高效率地得到温度和成分合乎要求的液态生铁。

　　为此，一方面要实现矿石中金属元素(主要为Fe)和氧元素的化学分离――即还原过程;另一方面还要实现已被还原的金属与脉石的机械分离――即熔化与造渣过程。

　　最后控制温度和液态渣铁之间的交互作用得到温度和化学成分合格的铁液。

　　全过程是在炉料自上而下、煤气自下而上的相互紧密接触过程中完成的。

　　低温的矿石在下降的过程中被煤气由外向内逐渐夺去氧而还原，同时又自高温煤气得到热量。

　　矿石升到一定的温度界限时先软化，后熔融滴落，实现渣铁分离。

　　已熔化的渣铁之间及与固态焦炭接触过程中，发生诸多反应，最后调整铁液的成分和温度达到终点。

　　故保证炉料均匀稳定的下降，控制煤气流均匀合理分布是高质量完成冶炼过程的关键。

　　2、上料系统的工艺

　　高炉供上料系统由贮矿槽、贮焦槽、槽下筛分、称量运输和向炉顶上料装置等组成。

　　其作用是将来自原料场，烧结厂及焦化厂的原燃料和冶金辅料，经由贮矿槽、槽下筛分、称量和运输、炉料装入料车或皮带机，最后装入高炉炉顶。

　　随着炼铁技术的发展，中小型高炉的强化、大型高炉和无钟顶的出现，对上料系统设备的作业连续性、自动化控制等提出来更高的要求，以此来保证高炉的正常生产。

　　3、炼铁工艺

　　高炉炼铁的原料：铁矿石、燃料、熔剂

　　3.1、铁矿石

　　铁都是以化合物的状态存在于自然界中，尤其是以氧化铁的状态存在的量特别多。

　　现在将几种比较重要的铁矿石提出来说明：

　　(1)磁铁矿(Magnetite)是一种氧化铁的矿石，主要成份为Fe3O4，是Fe2O3和 FeO 的复合物，呈黑灰色，比重大约5.15左右，含Fe72.4%，O 27.6%，具有磁性。

　　在选矿(Beneficiation)时可利用磁选法，处理非常方便;但是由于其结构细密，故被还原性较差。

　　经过长期风化作用后即变成赤铁矿。

　　(2)赤铁矿(Hematite)也是一种氧化铁的矿石，主要成份为Fe2O3，呈暗红色，比重大约为5.26，含Fe70%，O 30%，是最主要的铁矿石。

　　由其本身结构状况的不同又可分成很多类别，如赤色赤铁矿(Red hematite)、镜铁矿(Specularhematite)、云母铁矿(Micaceous hematite)、粘土质赤铁(Red Ocher)等。

　　(3)褐铁矿(Limonite)这是含有氢氧化铁的矿石。

　　它是针铁矿(Goethite)HFeO2和鳞铁矿(Lepidocrocite)FeO(OH)两种不同结构矿石的统称，也有人把它主要成份的化学式写成mFe2O3.nH2O，呈现土黄或棕色，含有Fe约62%，O 27%，H2O 11%，比重约为3.6～4.0，多半是附存在其它铁矿石之中。

　　(4)菱铁矿(Siderite)是含有碳酸铁的矿石，主要成份为FeCO3，呈现青灰色，比重在3.8左右。

　　这种矿石多半含有相当多数量的钙盐和镁盐。

　　由于碳酸根在高温约800～900℃时会吸收大量的热而放出二氧化碳，所以我们多半先把这一类矿石加以焙烧之后再加入鼓风炉。

　　另外还有铁的硅酸盐矿(Silicate Iron)硫化铁矿(Sulphide iron)

　　3.2燃料

　　炼铁的主要燃料是焦炭。

　　烟煤在隔绝空气的条件下，加热到950-1050℃，经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段最终制成焦炭，这一过程叫高温炼焦(高温干馏)。

　　其作用是熔化炉料并使铁水过热，支撑料柱保持其良好的透气性。

　　因此，铸造焦应具备块度大、反应性低、气孔率小、具有足够的抗冲击破碎强度、灰分和硫分低等特点。

　　高炉工作者应努力防止各种事故的发生，保证联合企业的生产进行。

　　目前上料系统多采用皮带上料，电子计算机，工业电视等，但必须保证其可持续作业。

　　高炉从开炉投产到停炉中，此期间连续不间断生产，仅在设备检修或发生时候是才停产。

　　参考文献：

　　1. 李士玲主编 炼铁工艺

　　2. 韩志进主编 赵育新副主编 高炉炼铁实习

　　3.陈坤楠主编 炼铁设备