欢迎来到天天文库
浏览记录
ID:11245938
大小:103.00 KB
页数:7页
时间:2018-07-11
《高炉工艺]高炉冶炼过程》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、高炉工艺]高炉冶炼过程 高炉冶炼是把铁矿石还原成生铁的连续生产过程。铁矿石、焦炭和熔剂等固体原料按规定配料比由炉顶装料装置分批送入高炉,并使炉喉料面保持一定的高度。焦炭和矿石在炉内形成交替分层结构。矿石料在下降过程中逐步被还原、熔化成铁和渣,聚集在炉缸中,定期从铁口、渣口放出。 鼓风机送出的冷空气在热风炉加热到800~1350℃以后,经风口连续而稳定地进入炉缸,热风使风口前的焦炭燃烧,产生2000℃以上的炽热还原性煤气。上升的高温煤气流加热铁矿石和熔剂,使成为液态;并使铁矿石完成一系列物理化学变化,煤气流则逐渐冷却。下降料柱与上升煤气流之间进行剧烈的传
2、热、传质和传动量的过程。 下降炉料中的毛细水分当受热到100~200℃即蒸发,褐铁矿和某些脉石中的结晶水要到500~800℃才分解蒸发。主要的熔剂石灰石和白云石,以及其他碳酸盐和硫酸盐,也在炉中受热分解。石灰石中CaCO3和白云石中MgCO3的分解温度分别为900~1000℃和740~900℃。铁矿石在高炉中于400℃或稍低温度下开始还原。部分氧化铁是在下部高温区先熔于炉渣,然后再从渣中还原出铁。 焦炭在高炉中不熔化,只是到风口前才燃烧气化,少部分焦炭在还原氧化物时气化成CO。而矿石在部分还原并升温到1000~1100℃时就开始软化;到1350~140
3、0℃时完全熔化;超过1400℃就滴落。焦炭和矿石在下降过程中,一直保持交替分层的结构。由于高炉中的逆流热交换,形成了温度分布不同的几个区域。在图1中,①区是矿石与焦炭分层的干区,称块状带,没有液体;②区为由软熔层和焦炭夹层组成的软熔带,矿石开始软化到完全熔化;③区是液态渣、铁的滴落带,带内只有焦炭仍是固体;④风口前有一个袋形的焦炭回旋区,在这里,焦炭强烈地回旋和燃烧,是炉内热量和气体还原剂的主要产生地。 液态渣铁积聚于炉缸底部,由于比重不同,渣液浮于铁液之上,定时从炉缸放出。铁水出炉温度一般为1400~1550℃,渣温比铁温一般高30~70℃。 煤气流
4、沿高炉断面合理均匀地分布上升,能改善煤气与炉料之间的传热和传质过程,顺利地完成加热、还原铁矿石和熔化渣、铁等过程,达到高产、低耗、优质的要求。 高炉中铁的还原 高炉中主要被还原的是铁的氧化物:Fe2O3(赤铁矿),Fe3O4(磁铁矿)和Fe1-yO(浮氏体,y从0.04到0.125)等。每得到1000公斤金属铁,通过还原被除去的氧量为:赤铁矿429公斤,磁铁矿382公斤,浮氏体(按FeO计算)286公斤。 主要还原剂 焦炭中的碳和鼓风中的氧燃烧生成的CO气体,以及鼓风和燃料在炉内反应生成的H2是高炉中的主要还原剂。约从400℃开始,氧化铁逐步从高价铁还
5、原成低价铁,一直到金属铁。 间接还原 氧化铁由CO还原生成CO2或由H2还原生成H2O的过程。还原顺序为:Fe2O3─→Fe3O4─→FeO─→Fe(低于570℃时,FeO不稳定,还原顺序为:Fe2O3─→Fe3O4─→Fe)。从图2可看到各级氧化铁与气相的平衡关系。 氧化铁还原的主要还原反应为: 3Fe2O3+CO─→2Fe3O4+CO2+8870千卡 Fe3O4+CO─→3FeO+CO2-4990千卡 FeO+CO─→Fe+CO2+3250千卡 以及3Fe2O3+H2─→2Fe3O4+H2O-1000千卡 Fe3O4+H2─→3FeO+H
6、2O-14860千卡 FeO+H2─→Fe+H2O-6620千卡 H2和CO同时作为还原剂存在时,受水煤气反应的制约: H2+CO2─→H2O+CO-9870千卡 注:式内反应热从工程习惯按公斤分子计。 直接还原 在高温区(约850℃开始)因有大量焦炭存在,生成的CO2和H2O立即与焦炭反应,转化成CO和H2:CO2+C─→2CO-39600千卡H2O+C─→H2+CO-29730千卡 所以从全过程看,可认为是由碳素直接还原氧化铁生成CO和铁:FeO+C─→Fe+CO-36350千卡 这种高温还原叫做直接还原。因为直接还原比间接还原耗
7、热大得多,所以在高炉内应尽可能提高中温区的间接还原率,以降低焦比和燃料比。 影响还原速度的因素 气体还原铁矿石的速度受到许多因素的影响:矿石的性质(例如粒度,气孔度,气孔表面积),是难还原的磁铁矿还是易还原的褐铁矿,煤气的成分和流速以及还原温度等。气-固还原过程包括以下基本环节:①还原气体通过矿粒表面的气膜向矿石表面扩散;②还原气体通过已还原金属层向矿石内部扩散;③金属铁-浮氏体两相界面上的化学反应;④还原气体产物通过已还原金属层向外扩散;⑤还原气体通过附面气膜向外扩散。 还原模式有两种:当矿石结构致密,还原金属层是自外表逐步向矿粒中心扩展,中心未反应
8、的核心部分逐步缩小,可称为“未反应核”还原模式;如果矿石多孔疏松,
此文档下载收益归作者所有