炼铁专业基础知识

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1、炼铁专业基础知识讲座（提纲）1前言自然界的铁是以铁氧化物的形态存在于各种铁矿石之中，如赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿（Fe3O4）、菱铁矿（FeCO3）、褐铁矿（nFe2O3mH2O）等，炼铁就是用还原的方法从上述矿石中提取铁。高炉炼铁已有三千多年的历史，是传统的炼铁方法。随着科学技术的发展，直接还原法炼铁、熔融还原法炼铁以及粒铁法等非高炉法炼铁也已经相继出现。直接还原法是一种在相对较低温度下，固态还原金属铁的方法，根据还原剂的形态又可分为气基直接还原和煤基直接还原；Midrex工艺就是气基直接还原法中较成熟的一种工艺。熔融还原法则是在

2、熔融状态下，液态还原金属铁的方法，根据反应器的数量又可分为一步还原法和二步还原法；COREX工艺是二步还原法中较成熟的一种工艺。粒铁法是介于直接还原法与熔融还原法之间的炼铁法，其典型工艺是回转窑炼铁法。由于直接还原法、熔融还原法及粒铁法的生产历史较短，至今只有三、四十年的时间，尚未形成一套完整的体系，因此本文介绍的内容主要是讲高炉炼铁法的内容。2基础知识2.1生铁的化学组成及用途在中国民间，人们对具有良好韧性和强度的钢称之为“熟铁”，而对硬且脆又无法压制成型的铁则叫作“生铁”。其实钢和铁都是铁元素（Fe）与碳、硅及其它元素构成的合金，

3、只是含量不同而已；但钢是铁通过氧化的方法冶炼而成，铁则是矿石还原得到的。生铁主要用于炼钢，但高硅生铁铸造性能极佳，所以有少部分生铁也用于制作铸件。铁和钢的化学组成如下（％）。CSiMnPS其它元素制钢铁4.0-4.50.3-0.8～0.4≤0.12≤0.04微量铸造铁2.5-4.51.0-6.00.4-1.30.08-1.00.03-0.06微量普碳钢0.05-0.50.01-0.40.2-1.0≤0.06≤0.04另行添加2.2高炉炼铁2.2.1原料主料：烧结矿、球团矿、精块矿、（钛添加料）；辅料：白云石、石灰石、硅石、锰矿、萤石；

4、燃料：焦炭、（煤粉、重油、天然气、焦炉煤气）。2.2.2产品主产品：铁水（铁块）；副产品：水渣、干渣、高炉灰、高炉煤气、电。2.2.3炼铁工艺流程参见工艺流程图2.3几项主要指标2.3.1高炉容积表示高炉大小的指标，是一个空间概念，计量单位为m3。根据各个国家的不同习惯，同一座高炉可以有3种不同的容积表达方式，即有效容积、内容积和工作容积。前苏联采用的是有效容积（大钟开启下沿至铁口中心线之间的空间），我国的一些老厂如鞍钢、本钢等，最初都是由苏联援建的，因此就延用了有效容积的概念；日本人则愿意使用内容积（炉喉上沿至铁口中心线之间的空间）

5、，宝钢是新日铁帮助建设的，所以跟着使用了内容积的概念；但是欧洲人更习惯使用工作容积（炉喉上沿至风口中心线之间的空间）这一概念。以宝钢1高炉为例：其内容积为4063m3，有效容积就是4134m3,工作容积则为3461m3，虽然三组数据不尽相同，但都是指同一座高炉。俄罗斯切列伯维茨钢厂5高炉，有效容积为5500m3，曾经是世界上最大的高炉，有“高炉王”之称。但不久前新日铁君津4高炉大修时以创记录的5555m3成为新一代“高炉王”。宝钢3高炉（内容积为4350m3）在世界上可以排入前二十位之内。到2000年年底止，我国的高炉结构组成参见下表

6、。高炉类级（m3）>20002000-10001000-500500-200200-100<100总计炉容范围（m3）4350-20001800-1000983-544380-203175-10094-8高炉座数（座）1829231065230003228总容积（m3）4906436907160473307860921256002667882.3.2利用系数表示高炉产铁能力的指标，计量单位为t/m3.d，即每昼夜，每立方米炉容所冶炼的铁水量。该值与高炉容积、原燃料质量、操业水平有关，在我国有效容积利用系数值通常为1.5－2.5，个别炉

7、容较小、原燃料质量好、操业水平高的炉子高炉利用系数可达3.0以上。一般讲，当炉容差异不大且原燃料质量和操业水平相同时，利用系数对产能的影响要大于炉容对产能的影响。如前文所提5500m3的“高炉王”，设计年产量为400万吨；而比其略小的君津4高炉（5151m3）和大分2高炉（5245m3）的设计年产量却可达432万吨和450万吨。新设计的宝钢4高炉（4350m3）年产量为350万吨，年均利用系数2.2t/m3.d。2.3.3燃料比每冶炼1吨铁水所用燃料（焦炭、煤粉、重油、天然气等〕的数量，是表示燃料消耗的指标，计量单位为kg/t-p。其

8、中焦炭是基本燃料，其余为喷吹燃料，可以单独喷吹，也可以多种燃料同时喷吹。燃料比自然是越低越好，目前我国重点企业高炉焦比的平均指标（不包括宝钢）约为380－420kg，煤比约为100－140kg；世界平均指标则分别为300