第二章 高炉炼铁-主要物理化学反应与操作工艺
2.2 高炉冶炼过程物理化学及炼铁操作
2.2.1 高炉内部状况
一、高炉炼铁的本质
?传质过程：
O2-(矿）＋CO ?CO2
?矿石中的O2-O2-进入煤气中，实现铁与氧的分离
?传热过程：
?煤气携带的热量传给炉料，使炉料熔化成渣
铁，实现渣铁分离
二、高炉内部状况
?由于矿石与焦炭分批装入炉内，矿石与焦炭在高炉内呈有规律的分层分布，由上到下分为五个区域。
T<1000°C
上缘T:1150~1200℃
矿石开始软化收缩
下缘T: 1400°C,渣铁开始熔融滴落
包括活性焦炭区
和呆滞区
鼓风T为1100~1300℃，在风口前端形成回旋区向炉缸中心延伸，产生大量热量和CO，产生空间使炉料下降
T为1400~1500°C
2.2.2 非铁氧化物的蒸发、分解和气化
一、游离水的蒸发
?主要来源于焦炭（水熄焦）和块矿表面的雨水。
?高炉炉顶煤气温度为150~300℃，游离水加热到105 ℃就会蒸发。
二、结晶水的分解
O3·mH2O）中的结晶水：褐铁矿（nFe
2
200℃开始→400~500 ℃剧烈分解
O3·2H2O）中的结晶水：
高岭土（Al
2
400℃开始→500~600 ℃剧烈分解
大颗粒矿传热慢，尽管矿粒表面温度已达到剧烈分解温度，但内部温度还很低，当内部温度达到剧烈分解温度时，表面温度已很高，分解出来的水会与焦炭反应。
?500~900 ℃ C + 2H2O = CO2+ H2
?D H = +19860 kcal/kmol
?T> 900 ℃ C + H2O = CO + H2
?D H = +131,378 kJ/kmol
?上述反应为强吸热反应并消耗固体碳，加之产生的还原性气体未能得到充分利用，从而导致燃料消耗增加。
?因此当高炉采用含结晶水高的天然矿冶炼时，必须尽可能缩小矿石粒度。
?参加反应的结晶水占分解出的结晶水量的30~50%。
三、焦炭挥发份气化
?焦炭中一般含有0.7~1.3%的挥发份，在500℃以上的区域开始逸出。由于数量少，对高炉煤气组成影响不大。
?一些小高炉使用的焦炭，有时挥发份高达30%以上。
?焦炭挥发份越高，表明生焦多，焦炭强度差。
四、析碳反应——CO分解
1、高炉内存在一定的析碳化学反应
?2CO=CO2+C
?热力学上在400~600℃可进行反应，但动力学速度较慢，在有催化剂时在高炉内有一定程度的发生。
2、析碳反应对高炉冶炼的影响
?渗入碳砖中的CO析碳产生膨胀破坏炉衬
?渗入炉料中的CO因析碳使炉料破碎、产生粉末影响煤气流通过
五、碳酸盐的分解反应
1、碳酸盐的分解反应的热力学
通过差热分析法和热分析法可测碳酸盐的分解温度及分解压。典型碳酸盐分解的热力学关系式如下：
1）碳酸钙的分解
53
.78908)()()()
(2332+-=+=T
gp g CO s CaO s CaCO CaCO CO 大气中CO 2的压力为3*10-4Pa ，相当于CaCO 3在530℃时的分解压，当温度达到900~925℃时CaCO 3的分解压达到1atm
石灰石分解对高炉冶炼的影响
39600kcal
2CO C CO 42500kcal
)()()((223-=+-+=焦石灰石）g CO s CaO s CaCO （1）CaCO 3在高炉中的分解吸热
每100kg CaCO 3分解吸收的热量是6kg 焦炭燃烧产生的热量。
（2）CaCO 3在进入高温区分解产生的CO 2，其中50%参与焦炭溶损反应，该反应900℃开始，1000℃剧烈进行，大量吸热，降低焦炭热强度
（3）CaCO
3在进入高温区分解产生的CO
2
，降低煤
气的还原势
（4）在高炉中大量加入石灰石，易造成炉身结瘤。每减少100kg/t 石灰石，可降低焦比30kg/t。
2）碳酸镁
3）白云石
4）碳酸铁
80
.66210)()()()
(2332+-=+=T
gp g CO s MgO s MgCO MgCO CO 1
432)(1
2322384)
()()()(32
.375.15470
10400)
()()(32-Θ-Θ?-=D +=+++-=?=D +=mol
J H g CO s O Fe g CO s FeO gT T
gp mol
J H g CO s FeO s FeCO m
r CaCO CO m
r C
T g CO s CaO s MgO C T g CO s CaCO s MgO s CaCO MgCO ?=++=?=++=?900)
(2)()(780~720)
()()()(2212333沸沸这些碳酸盐分解发生在低温区，对高炉冶炼影响不大
七、气化
?高炉中可还原的元素如P、As、K、Na、Pb、Zn和S
?还原的中间产物SiO、Na2O和PbO
?在高炉中生成的化合物SiS、CS
?原料中带进的CaF2等
?可在高炉内气化（蒸发或升华）并随煤气上升过程中出现冷凝，从而出现“循环积累”。
2.2.3 氧化物的还原
一、间接还原
1、间接还原
?高炉内主要还原剂有CO 、C 、H 2。
?
不同种类还原剂还原行为及效果差别很大。按还原剂和还原反应产物不同，概括分为间接还原和直接还原两大类。
?
凡是用CO 或H 2做还原剂，最终气体产物是CO 2或H 2O 的称为间接还原。
2、CO 对铁氧化物的还原过程
1
21
2
431
2433226.2422800)()
()()(16.4035380)()
()(3)(0.4152131)()
()(2)(3C 570-Θ-Θ-Θ?+-=D +=+?-=D +=+?--=D +=+?>mol
J T
III G III CO s Fe CO s FeO mol J T II G II CO s FeO CO s O Fe mol
J T I G I CO s O Fe CO s O Fe m
r m
r m
r ：
时，发生如下还原反应当温度
1
2431
2433258.89832)()()(4
3
)(410.4152131)()
()(2)(3C 570-Θ-Θ?+-=D +=+?--=D +=+? J T IV G IV CO s Fe CO s O Fe mol J T I G I CO s O Fe CO s O Fe m r m r ： 时，发生如下还原反应当温度 3、浮氏体的还原 ?浮氏体 Fe 3O 4 在FeO中形成的固溶体，在570 °C以 上才能稳定存在 ?浮氏体的还原步骤 ?浮氏体内溶解的氧（Fe3O4）与还原剂反应形成FeO ?当溶解的氧达到最小时，浮氏体进一步还原成Fe 二、直接还原——固体碳还原氧化铁 1、直接还原 ?凡用碳作还原剂，最终气体产物是CO的反应称为直接还原。 ?高炉里固体碳是到处存在的，它与矿石中铁氧化物和液相FeO都有直接接触进行直接还原反应的机会。但矿石与焦炭可接触的界面很小，渣中FeO较少，所以，铁氧化物与固体碳直接接触进行还原的数量将是有限的。 ?实际高炉里固体碳参与的直接还原反应，主要是CO还原铁氧化物，生成的CO2再与碳进行气化反应，通过CO这样的传递过程完成的，即直接还原反应是间接还原与碳气化反应叠加而实现的。 本文是我根据我的上传的上一个文库资料继续修改的，以前那个因自己也没有吃透，没有条理性，现在这个是我在基本掌握高炉冶炼的知识之后再次整理的，比上次更具有系统性。同时也增加了一些图片，增加大家的感性认识。希望本文对你有所帮助。 本次将高炉炼铁工艺流程分为以下几部分： 一、高炉炼铁工艺流程详解 二、高炉炼铁原理 三、高炉冶炼主要工艺设备简介 四、高炉炼铁用的原料 附：高炉炉本体主要组成部分介绍以及高炉操作知识 工艺设备相见文库文档： 一、高炉炼铁工艺流程详解 高炉炼铁工艺流程详图如下图所示： 二、高炉炼铁原理 炼铁过程实质上是将铁从其自然形态——矿石等含铁化合物中还原出来的过程。 炼铁方法主要有高炉法、 直接还原法、熔融还原法等，其 原理是矿石在特定的气氛中（还 原物质CO、H2、C；适宜温度 等）通过物化反应获取还原后的 生铁。生铁除了少部分用于铸造 外，绝大部分是作为炼钢原料。 高炉炼铁是现代炼铁的主 要方法，钢铁生产中的重要环节。 这种方法是由古代竖炉炼铁发展、改进而成的。尽管世界各国研究发展了很多新的炼铁法，但由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大,劳动生产率高,能耗低，这种方法生产的铁仍占世界铁总产量的95％以上。 炼铁工艺是是将含铁原料（烧结矿、球团矿或铁矿）、燃料（焦炭、煤粉等）及其它辅助原料（石灰石、白云石、锰矿等）按一定比例自高炉炉顶装入高炉，并由热风炉在高炉下部沿炉周的风口向高炉内鼓入热风助焦炭燃烧（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料），在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧 化碳和氢气。原料、燃料随着炉内熔炼等过程的进行而下降，在炉料下降和上升的煤气相遇，先后发生传热、还原、熔化、脱炭作用而生成生铁，铁矿石原料中的杂质与加入炉内的熔剂相结合而成渣，炉底铁水间断地放出装入铁水罐，送往炼钢厂。同时产生高炉煤气，炉渣两种副产品，高炉渣铁主要矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成，自渣口排出后，经水淬处理后全部作为水泥生产原料；产生的煤气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。炼铁工艺流程和主要排污节点见上图。 ⑴、⑼、(10) ⑵、⑶ ⑷、⑸、⑺ ⑶、⑸、⑹、(10⑵、⑷ ⑴ (13) (14) (16) (15) (18) (17) (19) (19) ⑺ ⑹ (20) 化学物质反应关系规律图 ⑴.金属单质+非金属单质→无氧酸盐 (化合反应) 2Na+Cl 2点燃2NaCl ⑵.金属氧化物+非金属氧化物→含氧酸盐 （化合反应） CaO+SiO 2高温CaSiO 3 (高炉炼铁除去铁矿石中的SiO 2) ⑶.酸+碱性氧化物→盐+水 (复分解反应) 6HCl+Fe 2O 3==2FeCl 3+3H 2O H 2SO 4+CuO ==CuSO 4+H 2O 2HCl+CaO ==CaCl 2+H 2O 3H 2SO 4+ Fe 2O 3==Fe 2(SO 4)3+3H 2O ⑷.碱+酸性氧化物→盐+水 (不属于复分解反应) Ca(OH)2+CO 2==CaCO 3↓+H 2O 2NaOH+SO 2==Na 2SO 3+H 2O 2NaOH+CO 2==Na 2CO 3+H 2O 2NaOH+SO 3==Na 2SO 4+H 2O ⑸.酸+碱→盐+水 (复分解反应) HCl+NaOH ==NaCl+H 2O H 2SO 4+Cu(OH)2==CuSO 4+2H 2O ⑹.酸+盐→新酸+新盐 (复分解反应) HCl +AgNO 3 ==AgCl ↓+HNO 3 2HCl+CaCO 3==CaCl 2+H 2O+CO 2↑ H 2SO 4+BaCl 2==BaSO 4↓+2HCl 2HCl+Na 2CO 3==2NaCl+H 2O+CO 2↑ HCl+NaHCO 3==NaCl+H 2O+CO 2↑ ⑺.碱+盐→新碱+新盐 (复分解反应) 反应物中的碱和盐必须都溶于水 2NaOH+ CuSO 4 ==CuCl 2 +Cu(OH)2↓ Ca(OH)2+ 2NH 4Cl == CaCl 2+2NH 3↑+2H 2O 3NaOH+ FeCl 3 ==3NaCl +Fe(OH)3↓ Ca(OH)2+ Na 2CO 3== CaCO 3↓+2NaOH 第三章高炉内的还原过程 第一节炉料的蒸发、挥发和分解 一、水分的蒸发 炉料中的水以吸附水和化合水两种形式存在。吸附水存在于热烧结矿以外的一切炉料中，吸附水一般在l05℃以下即蒸发。吸附水蒸发对高炉冶炼并无坏处，因为炉喉煤气温度通常大于200℃，流速也很高，炉料中的吸附水在炉料入炉后，下降不大的距离就会蒸发完，水的蒸发仅仅利用了煤气的余热，不会增加焦炭的消耗；同时因水分的蒸发吸热，降低了煤气温度，对装料设备和炉顶金属结构的维护还带来好处。此外，煤气温度降低，体积减小，流速也因之降低，炉尘吹出量随之减少。在实际生产中，往往因炉顶温度过高，而向炉料或炉喉内打水以降低煤气温度。 二、碳酸盐分解 炉料中碳酸盐主要来自石灰石(CaC0 3)、白云石(MgC0 3 )，有时也来自碳酸铁(FeCO 3 ) 或碳酸锰(MnCO 3 )。 1．碳酸盐的分解当炉料加热时，碳酸盐按FeCO 3、MnC0 3 、MgCO 3 、CaCO 3 的顺序依次 分解。碳酸盐分解反应通式可写成： MeCO 3 = MeO十CO 2 一Q 反应式中Me代表Ca、Mg、Fe及Mn等元素。 碳酸盐的分解反应是可逆的，随温度升高，其分解压力升高，即有利于碳酸盐的分解。 高炉冶炼最常见的碳酸盐是作为熔剂用的石灰石。石灰石的分解反应为： CaC0 3＝CaO十CO 2 —42500×4.1868kJ 反应发生的条件是：当碳酸钙的分解压力(C0 2分压)PCO 2 大于气氛中C0 2 的分压PCO 2 时，该反应才进行。 CaCO 3在高炉内的分解温度与炉内总压力和煤气中C0 2 分压有关。据测定表明，石灰 石在高炉内加热到700～800℃开始分解，900～1000℃达到化学沸腾。 石灰石的分解速度和它的粒度有很大关系。因为CaCO 3 的分解是由表及里，分解一 定时间后，在表面形成一层石灰(CaO)层，妨害继续分解生成的C0 2 穿过石灰层向外扩散，从而影响分解速度。当大粒度分成若干小块时，比表面积增加，在相同条件下，分解生成的石灰量增多，未分解部分减少，粉状的石灰石在900℃左右即可分解完毕，而块状的要在更高的温度下才能完全分解。粒度愈大，分解结束的温度愈高。此外CaO层的导热性差，内部温度要比表面温度低；粒度愈大，温差愈大。因此，石灰石因块度的影响，分解完成一直要到高温区域。 2．碳酸盐分解对高炉冶炼的影响及其对策 碳酸盐在高炉内若能在较高部位分解，它仅仅消耗高炉上部多余的热量，但如前述 CaCO 3 若在高温区分解，必然影响到燃料的过多消耗。其影响可按以下分析进行估量： (1)CaCO 3分解是吸热反应，1kg CaCO 3 分解吸热425×4．1868kJ，或者每分解出1kgC0 2 吸热956×4．1868kJ。 (2) CaCO 3在高温区分解出的C0 2 ，一般有50％以上与焦炭中的C发生气化(溶损) 反应： C0 2 十C＝2CO一39600×4．1868kJ／kg分子 反应既消耗C又消耗热量。因耗C而减少了风口前燃烧的C量，(两者在数量上是相当的)即减少了C燃烧的热量： C十1/202＝CO十29970x4.1868U／kg分子 两项热量之和为69570×4．1868kJ／kg分子， (3)CaCO 3分解出的CO 2 冲淡还原气氛，影响还原效果。 综上分析，CaCO 3 分解造成热能损失，又影响还原和焦炭强度。据理论计算以及实践经验表明，每增加100KG石灰石，多消耗焦炭30KG左右。 为消除石灰石作熔剂的不良影响，可采取以下措施： a、生产自熔性(特别是熔剂性)烧结矿，使高炉少加或不加熔剂，实现熔剂搬家; b、缩小石灰石粒度，改善石灰石炉内分解条件，使入炉熔剂尽可能在高炉内较高部位完成分解； c、使用生石灰代替石灰石作熔剂. 黄金冶炼工艺流程 我国黄金资源储量丰富，分布较广，黄金冶炼方法很多。其中包括常规的冶炼方法和新技术。冶炼方法、工艺的改进，促进了我国黄金工业的发展。目前我。国黄金产量居世界第五位，成为产金大国之一 黄金的冶炼过程一般为: 预处理、浸取、回收、精炼。 1. 黄金冶炼工艺方法分类 1.1 矿石的预处理方法 分为: 焙烧法、化学氧化法、微生物氧化法、其他预处理方法。 1.2 浸取方法浸取分为物理方法、化学方法两大类。其中，物理方法又分为混汞法、浮选法、重选法。化学方法分为氰化法（又分:氰化助浸工艺、堆浸工艺）与非氰化法（又分: 硫脲法、硫代硫酸盐法、多硫化物法、氯化法、石硫合剂法、硫氰酸盐法、溴化法、碘化法、其他无氰提金法）。 1.3 溶解金的回收方法 分为: 锌置换沉淀法、炭吸附法、离子交换法、其它回收方法。 1.4 精炼方法主要有全湿法，它包括电解法、王水法、液氯法、氯化法、还原法火法、湿法一火法联合法。 2. 矿石的预处理随着金矿的大规模开采，易浸的金矿资源日渐枯竭，难处理金矿将成为今后黄金工业的主要资源。在我国已探明的黄金储量中，有30%为难处理金矿。因此，难处理金矿的预处理方法成为当前黄金工业提金的关键问题。 难处理金矿，通常又称为难浸金矿或顽固金矿，它是指即使经过细磨也不能用常规的氰化法有效地浸出大部分金的矿石。因此，通常所说的难处理金矿是对氰化法而言的。 2.1 焙烧法 焙烧是将砷、锑硫化物分解，使金粒暴露出来，使含碳物质失去活性。它是处理难 浸金矿最经典的方法之一。焙烧法的优点是工艺简单，操作简便，适用性强，缺点是环境污染严重。含金砷黄铁矿一黄铁矿矿石中加石灰石焙烧，可控制砷和硫的污染；加碱焙烧可以有效固定S、As等有毒物质。美国发明的在富氧气氛中氧化焙烧并添加铁化合物使砷等杂质进入非挥发性砷酸盐中，国内研发的用回转窑焙烧脱砷法，哈萨克斯坦研发的用真空脱砷法以及硫化挥发法，微波照射预处理法，俄罗斯研发的球团法等都能有效处理含砷难浸金矿石。 2.2 化学氧化法化学氧化法主要包括常压化学氧化法和加压化学氧化法。 常压化学氧化法是为处理碳质金矿而发展起来的一种方法。常温常压下添加化学试剂进行氧化，如常压加碱氧化，在碱性条件下，将黄铁矿氧化成Fe(SO )，23砷氧化成As(OH)和AsO,后者进一步生成砷酸盐，可以脱除。主要的氧化剂 323 有臭氧、过氧化物、高锰酸盐、氯气、高氯酸盐、次氯酸盐、铁离子和氧等。加压氧化是采用加氧和加热的方法，通过控制化学反应过程来使硫氧化。根据不同的反应过程，可采用酸性或碱性条件。 加压氧化法具有金回收率高(9O% ~98% )、环境污染小、适应面广等优点，处理大多数含砷硫难处理金矿石或金精矿均能取得满意效果。加压氧化包括高压氧化、低压氧化和高温加压氧化。如加压硝酸氧化法，用硝酸将砷和硫氧化成亚砷酸和硫酸，使包裹金充分解离，金的浸出率在95% 以上，缺点是酸耗较高。 2.3 微生物氧化法微生物氧化又称细菌氧化，它是利用细菌氧化矿石中包裹了金的硫化物和砷化物而将金裸露出来的一种预处理方法。目前，细菌浸出可用于处理矿石和精矿，对精矿一般 采用搅拌浸出，对于低品位矿石则多采用堆浸。 所使用的细菌最适宜的是氧化亚铁硫杆菌，目前已在工业上获得应用。氧化亚铁硫 本次将高炉炼铁工艺流程分为以下几部分： 一、高炉炼铁工艺流程详解 二、高炉炼铁原理 三、高炉冶炼主要工艺设备简介 四、高炉炼铁用的原料 附：高炉炉本体主要组成部分介绍以及高炉操作知识 工艺设备相见文库文档： 一、高炉炼铁工艺流程详解 高炉炼铁工艺流程详图如下图所示： 二、高炉炼铁原理 炼铁过程实质上是将铁从其自然形态——矿石等含铁化合物中 还原出来的过程。 炼铁方法主要有高炉法、直 接还原法、熔融还原法等，其原 理是矿石在特定的气氛中（还原 物质CO、H2、C；适宜温度等） 通过物化反应获取还原后的生 铁。生铁除了少部分用于铸造外， 绝大部分是作为炼钢原料。 高炉炼铁是现代炼铁的主要 方法，钢铁生产中的重要环节。这种方法是由古代竖炉炼铁发展、改进而成的。尽管世界各国研究发展了很多新的炼铁法，但由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大,劳动生产率高,能耗低，这种方法生产的铁仍占世界铁总产量的95％以上。 炼铁工艺是是将含铁原料（烧结矿、球团矿或铁矿）、燃料（焦炭、煤粉等）及其它辅助原料（石灰石、白云石、锰矿等）按一定比例自高炉炉顶装入高炉，并由热风炉在高炉下部沿炉周的风口向高炉内鼓入热风助焦炭燃烧（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料），在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气。原料、燃料随着炉内熔炼等过程的进行而下降，在炉料下降和上升的煤气相遇，先后发生传热、还原、熔化、脱炭作用而生成生铁，铁矿石原料中的杂质与加入炉内的熔剂相结合而成渣，炉底铁水间断地放出装入铁水罐，送往炼钢厂。同时产生高炉煤气，炉渣两种副产品，高炉渣铁主要矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成，自渣口排出后，经水淬处理后全部作为水泥生产原料；产生的煤气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。炼铁工艺流程和主要排污节点见上图。 白云鄂博矿床的物质成分 白云鄂博矿床物质成分极为复杂，已查明有73种元素，170多种矿物。其中，铌、稀土、钛、锆、钍及铁的矿物共近60种，约占总数的35％。主要矿石类型有块状铌稀土铁矿石、条带状铌稀土铁矿石、霓石型铌稀土铁矿石、钠闪石型铌稀土铁矿石、白云石型铌稀土铁矿石、黑云母型铌稀土铁矿石、霓石型铌稀土矿石、白云石型铌稀土矿石和透辉石型铌矿石。 稀土生产工艺流程图 白云鄂博矿 矿石粉碎 弱磁、强磁选矿 铁精矿 强磁中矿、尾矿 稀土精矿 稀土选矿 火法生产线 汽车尾气净化器 永磁电机 节能灯 风力发电机 各种发光标牌 电动汽车 电动 核磁共振 自行车 磁悬浮 磁选机 稀土精矿硫酸法分解(decomposition of rare earth concentrate by suIphuric acid method) 稀土精矿用硫酸处理、生产氯化稀土或其他稀土化合物的稀土精矿分解方法。本法具有对原料适应性强、生产成本低等优点，是稀土精矿工业上常用的分解方法，广泛用于氟碳铈矿精矿、独居石精矿和白云鄂博混合型稀土矿精矿的分解。主要有硫酸化焙烧一溶剂萃取法、硫酸分解一复盐沉淀法、氧化焙烧一硫酸浸出法三种工艺。 硫酸化焙烧-溶剂萃取主要用于分解白云鄂博混合型稀土矿精矿生产氯化稀土。白云鄂博混合型稀土矿精矿成分复杂，属于难处理矿，其典型的主要成分(％)为：RE2O350～55，P2.5～3.5，F7～9，Ca7～8，Ba1～4，Fe3～4，ThO2约0.2。精矿中放射性元素钍和铀含量低，冶炼的防护要求不高，适于用硫酸化焙烧法分解。 原理经瘩细的稀土精矿与浓硫酸混合后加热焙烧到423～673K温度时，稀土和钍均生成水溶性的硫酸盐。氟碳铈矿与硫酸的主要反应为： 2REFCO3+3H2SO4=RE2(SO4)3+3HF↑+2CO2+2H2O 独居石与硫酸的主要反应是： 2REPO4+3H2SO4=RE2(SO4)3+2H3PO4 Th3(PO4)4+6H2SO4=3Th(SO4)2+4H3PO4 铁、钙等杂质也生成相应的硫酸盐。分解产物用精矿质量12倍的水浸出，获得含稀土、铁、磷和钍的硫酸盐溶液。控制不同的焙烧温度、硫酸用量和水浸出的液固比，即可改变分解效果。当硫酸与稀土精矿的量比为1.5～2.5、分解温度503～523K、水浸出液含RE2O350～70g/L时，钍、稀土、磷、铁等同时进入溶液。上述焙烧和浸出条件主要用于独居石精矿和白云鄂博混合型稀土矿精矿的分解。当硫酸与稀土精矿的量比为1.2～1.4、分解温度413～433K、水浸出溶液含游离硫酸50％时，主要是钍进入溶液，大部分稀土则留在渣中。当硫酸与稀土精矿的量比为1.2～1.4、分解温度573～623K、水浸出液含RE2O350g/L时，则稀土进入溶液，钍和铁等留在渣中。通过控制焙烧和浸出条件，就可使稀土与主要伴生元素得以初步分离。 工艺过程从稀土精矿到获得氯化稀土，主要经过硫酸化焙烧、浸出除杂质和溶剂萃取转型等过程。 (1)硫酸化焙烧。白云鄂博混合型稀土矿精矿粉与浓硫酸在螺旋混料机内混合后，送入回转窑进行硫酸化焙烧分解。控制进料端(窑尾)炉气温度493～，523K，焙烧分解过程中炉料慢慢移向窑前高温带，氟碳铈矿和独居石与硫酸作用生成可溶性的硫酸稀土。铁、磷、钍等则形成难溶于水的磷酸盐。炉料随着向高温带移动温度不断升高，过量的硫酸逐渐被蒸发掉。当炉料运行到炉气温度为11’73K左右的窑前出料端时，炉料温度达到623K左右，并形成5～10mm的小粒炉料，称为焙烧料，从燃烧室侧端排出。 (2)浸出除杂质。焙烧料含硫酸3％～7％，直接落入水浸槽中溶出稀土，而杂质几乎全部留在渣中与稀土分离。制得纯净的硫酸稀土溶液含RE2O340g/L、Fe0.03～0.05g/L、P约0.005g/L、Th<0.001g/L，酸0.1～0.15mol/L。用此溶液生产氯化稀土。 (3)溶剂萃取转型。用溶剂萃取法使硫酸稀土转变成为氯化稀土的过程。这种工艺已用于取代传统的硫酸复盐沉淀、碱转化等繁琐转型工艺。这是中国在20世纪80年代稀土提取流程的一次重大革新。溶剂萃取转型采用羧酸类(环烷酸、脂肪酸)萃取剂，预先用氨皂化，然后直接从硫酸稀土溶液中萃取稀土离子，稀土负载有机相用含HCl6mol/L溶液反萃稀土，制得氯化稀土溶液。萃取和反萃取过程采用共流萃取(见溶剂革取)方式。萃余液pH为7.5～8.0，含RE2O310mg/L 左右，稀土萃取率超过99％。盐酸反萃液含RE2O3250～270g/L，含游离酸0.1～0.3mol/L。采用减压浓缩方式将反萃液浓缩制成氯化稀土。氯化稀土的主要成分(质量分数ω/％)为：RE2O3约46，Fe0.01，P0.003，Th0.0002，SO42-<0.01，Ca1.25，NH4+1～2。1982年中国用上述流程在甘肃稀土公司建成一条年产氯化稀土约6000t的生产线，经过近十年的生产实践证明，工艺流程稳定、操作简单、经济效益好。 1.高炉炼铁的产品有哪些?用途有哪些？ 答：(有生铁【铁合金】副产品有炉渣煤气和炉尘.)A.生铁：用一炼钢生铁和铸造生铁90%用一炼钢。B.铁合金：铁铁合金多在电炉中生产少量的锰铁和硅铁合金可在高炉中得到铁合金主要供炼钢脱氧或做合金化济;C.炉渣：a制成水渣，做制砖和制水泥的原料b用蒸汽或压缩炉渣制成渣棉可做绝热材料c冷却后干燥也可制砖和水泥用以铺路;C.高炉煤气：作为热风炉的燃料外还可以供炼钢炼焦烧锅等应用D.炉尘;回收可做烧结的原料近年日本用它成功的生产出了海绵铁; 2.铁矿石中脉石成分有哪些？ 答：sio2 Al2O3 CaO MgO等 3.高炉炉内按状态划分为哪几个带？ 答：A块状带b软绒带c滴落帯d风口袋e渣铁带 4.何为喷吹人了操作？ 答:高炉喷吹燃料是指从风口或其他部位特设的风口喷吹煤粉重油天然气裂化气等燃料已达到提高高炉冶炼强度。 5是比较煤粉，重油，天然气，三中燃料的喷吹效果如何? 答：通常喷吹燃料置换比煤粉0.7-1.0kg/kg 重油1.0-1.35kg/kg 天然气0.5-0.7kg/kg 焦炉煤气0.4-0.5kg/m3所以喷吹效果重油、煤粉、天然气 6.高炉炉内操作的任务是什么？ 答：选择合理的操作制度。 7.高炉有哪几找那种操作制度？根据什么选择合理的操作制度？ 答：1通常的高炉操作制度基本制度包括a炉缸热制度b造渣制度c装料制度e送风制度四方面。2操作制度是根据高炉炉型特点设备条件颜料条件冶炼生铁的品种及优质低耗指标的工作准则。 8.高炉冶炼过程中焦炭有何作用？ 答：高炉冶炼过程中焦炭的作用是：发热剂、还原剂和料柱骨架、渗碳剂，焦炭燃烧放出大量的高炉煤气在煤气上升过程中将热量传给炉料，使高炉内各种物理化学反应得以进行，高炉冶炼所消耗的热量70%~80%来自于焦炭的燃烧。焦炭燃烧产生的C O2焦炭中碳与炉内水蒸气作用产生的H2和CO以及焦炭中未燃烧的碳是铁矿石的还原剂，铁矿石还原所需的还原剂绝大部分由焦炭所供给，焦炭在料柱中大约占三分之一至二分之一的体积，他对料柱的透气性影响较大，在高炉下铁矿石被还原和熔融时只有焦炭起到料柱的骨架作用，支持料柱保持炉内有较好的透气性。另外焦炭又是生铁的渗碳剂，焦炭的燃烧还为炉料的下降提供了自由空间。 9.高炉终渣的化学成分有哪些？其含量的大致范围。 高炉炼铁生产工艺流程简介 [导读]:高炉炼铁生产是冶金(钢铁)工业最主要的环节。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。高炉生产是连续进行的。一代高炉（从开炉到大修停炉为一代）能连续生产几年到十几年。本专题将详细介绍高炉炼铁生产的工艺流程，主要工艺设备的工作原理以及控制要求等信息。由于时间的仓促和编辑水平有限，专题中难免出现遗漏或错误的地方，欢迎大家补充指正。 高炉冶炼目的：将矿石中的铁元素提取出来，生产出来的主要产品为铁水。付产品有：水渣、矿渣棉和高炉煤气等。 高炉冶炼原理简介： 高炉生产是连续进行的。一代高炉（从开炉到大修停炉为一代）能连续生产几年到十几年。生产时，从炉顶（一般炉顶是由料种与料斗组成，现代化高炉是钟阀炉顶和无料钟炉顶）不断地装入铁矿石、焦炭、熔剂，从高炉下部的风口吹进热风（1000～1300摄氏度），喷入油、煤或天然气等燃料。装入高炉中的铁矿石，主要是铁和氧的化合物。在高温下，焦炭中和喷吹物中的碳及碳燃烧生成的一氧化碳将铁矿石中的氧夺取出来，得到铁，这个过程叫做还原。铁矿石通过还原反应炼出生铁，铁水从出铁口放出。铁矿石中的脉石、焦炭及喷吹物中的灰分与加入炉内的石灰石等熔剂结合生成炉渣，从出铁口和出渣口分别排出。煤气从炉顶导出，经除尘后，作为工业用煤气。现代化高炉还可以利用炉顶的高压，用导出的部分煤气发电。 高炉冶炼工艺流程简图： [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。 高炉冶炼工艺--炉前操作 本文是我根据我的上传的上一个文库资料继续修改的， 以前那个因自己也没有吃透，没有条理性，现在这个是我在 基本掌握高炉冶炼的知识之后再次整理的， 比上次更具有系 统性。同时也增加了一些图片，增加大家的感性认识。希望 本文对你有所帮助。 本次将高炉炼铁工艺流程分为以下几部分: 一、高炉炼铁工艺流程详解 二、 高炉炼铁原理 三、 高炉冶炼主要工艺设备简介 四、高炉炼铁用的原料 附：高炉炉本体主要组成部分介绍以及高炉操作知识 工艺设备相见文库文档: 料舛调控阀 炉喉 ?-50012 炉身外壳 炉身< 耐火硅层 ，炉体支杂 炉 /热风管 -140012 环炉热风管 炉腹 -180012 其风咀 一出查口 、高炉炼铁工艺流程详解 高炉炼铁工艺流程详图如下图所示: --- ----- _ _ _ _ _ ---------------------------------------------------- 皆被机 炼钢 煤气清洗 -------- *废水沉淀分隅 早. J I ____ n ___ _□ i 煤气管网 ■ 注*凸策段诊均户咬哽R }jr rp ： / / y^j Hyj j 1 9 u 12 LbJ D 小 5□ ;返矿畋带机] 粉1、 阳t ___________ 〔揪尘等） 制煤粉设番 卜一札收带机 十?尘〔乱料系统} 炉顶彼压站、沏滑站 炉顶高压操作设备 均排压设施 炉顶检修设俯 矿石中间漏斗 I ------- 1 I 豉虬机1* 热说炉 泥地、升口机 ttfttaa 机、炉前脱时 摆动涂嘲、炉甫胃生 高炉冷却没备、炉 换炉、燃烧控制 装置各种阀门. 缠水糟耳、余焦 回收装胃 他冥域车 戡水城车 除尘暴 冲渣 |、财法 消水分用 水沧在 热水泉房 土冷却修 炼铁厂质量监视和测量过程 一、高炉系统 （一）工艺流程图（图1） 图 1 （二）监视和测量过程： 1.监控入炉原燃料成分：对焦炭、烧结矿、球团矿、块矿、辅料的粒度、水份、含粉率、化学成分及原料配比进行监控。 2.对喷煤的粒度、水份、化学成分进行监控。 3.对铸块尺寸进行监控。 4.对煤气含尘、含水进行监控。 5.对高炉的生铁中含[Si]、[S]及炉渣碱度进行控制，使生铁质量符合标准要求。 （三）工艺参数： 1．高炉炉缸安全容铁量 炉容：380m3、449m3、329m3、402m3。 安全容铁量：112t、144t、97t、116t。 炉缸存铁量接近安全容铁量时禁止放上渣，并采取相应措施，防止事故发生。 2．炉顶温度不大于500℃，气密箱温度不大于70℃。3．风、渣口冷却水压应高出热风压力0.05Mpa，水压下降低于0.1Mpa时高炉应立即组织休风。 4．铁水罐内最高铁水面应低于罐沿300mm。 6．休风时冷风管道及煤气系统应保持正压。 7．打水空料面时，H2含量应不大于6%，并至少每小时测定一次煤气成分。当H2含量大于6%，O2含量大于2%时，应停止回收煤气。 8．高炉热风压力小于0.05Mpa时，必须关闭混风切断阀。9．煤粉水分＜2%，最好在1%以下； 筛分粒度：粒度级＜60μm＜50% 粒度级＜100μm＜80% 粒度级＜500μm＜20% 粒度级＜200μm＜0% 二、竖炉系统 （一）竖炉系统工艺流程图（图2） 图 2 （二）监视和测量过程： 1．监控生球水分、粒度、抗压强度和落下强度。 2．监控和测量球团矿转鼓指数。 3．监控焙烧过程的焙烧时间和温度，燃烧室温度和压力。4．监控球团矿FeO含量。 （三）工艺参数： 1．燃烧室压力≤19000Pa，压力超标，调整时间不超过15分钟。 1．燃烧室温度900℃～1050℃，温度超标，调整时间不超过60分钟。 1、试分析高炉内碳酸盐的分解对高炉生产的影响及其对策？ 2、何为焦碳反应性？碳的气化反应对铁的氧化物还原有什么影响？ 压力改变对其有什么影响？ 3、试比较气态还原剂CO和H2的特点？如何表示它们的利用率？ 4、何谓直接还原和间接还原？二者对高炉生产的影响有何不同？从 K—r d图示关系分析高炉降低碳素消耗的主要措施？ 5、阐述高炉内铁氧化物还原过程？ 6、在铁氧化物逐级还原的过程中，哪一个阶段最关键，为什么？ 7、碳的气化反应在高炉内起什么作用？其本身有何特点？ 8、阐述高炉内硅的还原过程及如何控制高炉内硅的还原？ 9、就高炉内磷的还原特点说明高炉冶炼为什么不能控制生铁的P含 量？ 10、阐述高炉内H2的还原作用？ 11、试论述高炉内直接还原和间接还原？ 1、简述造渣过程，为什么说“炼好铁就需炼好渣”？ 2、高炉造渣的目的和作用？高炉渣的主要成分有哪些？炉渣碱度是 如何表示的？ 3、高炉造渣过程分哪几个阶段？各阶段炉渣的特点？ 4、炉渣有哪些主要性能？怎样表示？ 5、就硫在高炉内的分配特点，分析降低生铁中硫含量的途径？ 6、写出炉渣脱硫的化学方程式，并分析影响炉渣脱硫的主要因素？ 7、与炼钢过程比较，高炉冶炼的条件对炉渣脱硫反应的利弊如何？ 8、碱金属在高炉内的行为及其危害，如何减少碱金属的危害？ 第六章思考与复习题 1、在无喷吹燃料条件下，计算鼓风湿度为1.8%时，炉缸煤气成分。 2、焦碳和喷吹燃料的燃烧有何区别？二者对高炉生产有何不同影 响？ 3、何谓燃烧带和回旋区？二者是否相同，其大小对高炉冶炼有什么 影响？如何控制燃烧带大小？ 4、何谓鼓风动能？影响鼓风动能的主要因素有那些？ 5、何谓理论燃烧温度？其影响因素有哪些？理论燃烧温度有何指导 意义？ 四、名词解释 1．什么叫高炉炉料结构？ 答案：高炉炉料结构是指高炉炼铁生产使用的含铁炉料构成中烧结矿、球团矿和天然矿的配比组合。 2．什么叫精料？ 答案：精料是指原燃料进入高炉前，采取措施使它们的质量优化，成为满足高炉强化冶炼要求的炉料，在高炉冶炼使用精料后可获得优良的技术经济指标和较高的经济效益。 3．什么叫矿石的冶金性能？ 答案：生产和研究中把含铁炉料（铁矿石、烧结矿、球团矿）在热态及还原条件下的一些物理化学性能：还原性；低温还原粉化；还原膨胀；荷重还原软化和熔滴性称为矿石的冶金性能。 4．矿石还原性 答案：还原气体从铁矿石中排除与铁相结合的氧的难易程度的一种量度，是最重要的高温冶金性能指标。 5．还原性能(RI) 答案：通过间接还原途径从铁矿石氧化铁中夺取氧的容易程度。 6．低温还原粉化性能 答案：矿石在高炉内400—600℃低温区域内还原时，由于Fe2O3还原成Fe3O4和FeO还原成Fe，产生的晶形转变导致体积膨胀．粉化，称为低温还原粉化性能。 7．低温还原粉化率(RDI) 答案：高炉原料，特别是烧结矿，在高炉上部的低温区域严重裂化，粉化，使料柱空隙度降低。一般以粉化后小于3mm所占的比率作为低温还原粉化率。 8．矿石的软熔特性 答案：软熔特性指开始软化的温度和软熔温度区间(即软化开始到软化终了的温度区间)。9．矿石的软化温度 答案：是指铁矿石在一定荷重下加热开始变形的温度。 10．还原剂 答案：就高炉冶炼过程来说，还原剂就是从铁氧化物中夺取氧，使铁氧化物中的铁变为金属铁或铁的低价氧化物的物质。 11．SFCA烧结矿 答案：SFCA烧结矿是指以针状复合铁酸钙为黏结相的高还原性的高碱度烧结矿的简称，复合铁酸钙中有SiO2、Fe2O3、CaO和Al2O3四种矿物组成，用它们符号的第一个字母组合成SFCA。12．均匀烧结 答案：是指台车上整个烧结饼纵截面左中右、上中下各部位的温度制度趋于均匀，最大限度地减少返矿和提高成品烧结矿质量。 13．球团矿的抗压强度 答案：取规定直径9(一般为12.5mm)的球团矿在压力实验机上测定每个球的抗压强度，即破碎前的最大压力，用N/个球表示。 14．硫负荷(S料) 答案：冶炼每吨生铁炉料带入硫的千克数。 15．用公式表示生铁[S] 熔炼工艺流程及简介 1 熔炼炉生产概况 熔炼炉是制铁工艺流程的主体，它是由耐火砖砌筑的竖立圆筒炉体，外壳钢枝制作，外壳与耐火砖之间有冷却设备，我公司450m3熔炼炉冷却壁共有348块，共分12层冷却壁；一层冷却板；1-3层为光板冷却壁、材质耐热铸铁冷却壁；4-12层为镶砖冷却壁材质是铁素体球墨铸铁冷却壁；6-7层冷却壁之间有一层冷却板，炉喉有18块水冷炉喉钢砖，炉缸有一个铁口、2个渣口、14个风口；从其上部装入矿石，熔剂和燃料向下运动，下部鼓入被加热的空气。熔炼炉生产的主要产品是生铁，副产品有炉渣和煤气，炉渣可用来制作水泥，保温材料、建筑材料和肥料，煤气可以做为燃料供给各用户。 1.1熔炼炉生产的主要工艺过程： 1.1.1供料 熔炼炉冶炼用的主要原燃料：块矿、烧结矿、石灰石、焦炭，有K1、J1皮带机把原燃料送到1#转运站，经K2、J2皮带机、分料车运到指定的矿槽。 1.1.2上料 由料仓输出的原料，燃料和熔剂，经仓下给料机、振动筛、经筛分、称量后，用料车按一定比例一批一批有序地送到熔炼炉炉顶，并卸入炉顶受料斗。 1.1.3装料 炉顶装料设备的任务就是把提升到炉顶的炉料，按一定的工作制度装入熔炼炉炉喉。 1.1.4冶炼 熔炼炉冶炼主要是还原过程，把铁氧化物还原成含有碳、硅、锰、硫、磷、镍、铬等杂质的铁合金。由鼓风机连续不断地把冷风送到热风炉加热到1100~1250℃，再通过炉缸周围的风口进入熔炼炉，由炉顶加入的焦炭和风口鼓入的热空气燃烧燃料，产生大量的煤气和热量，使矿石源源不断地熔化还原，产生的铁水和熔渣贮存在熔炼炉炉缸内，定期地由铁口和渣口排出。 1.1.5产品处理 在渣铁处理中，出铁前先从渣口放出溶渣，流入冲渣沟进行粒化后，以脱水器脱水，有皮带运到渣仓。设有一个应急用干渣坑，出铁时，用液压开口机打开铁口，使铁水流入铁水罐车运到铸铁机铸成铁块，出完铁后用液压泥炮把铁口堵上。 经熔炼炉顶部导出的煤气通过重力除尘器、布袋除尘过滤后，经调压阀组调压后输往各煤气用户使用，从重力除尘器、布袋除尘器排出的炉尘，经过处理回收运往焙烧厂作为烧结原料。 高炉炼铁工艺流程 本文是我根据我的上传的上一个文库资料继续修 改的，以前那个因自己也没有吃透，没有条理性，现在这个是我在基本掌握高炉冶炼的知识之后再 次整理的，比上次更具有系统性。同时也增加了一些图片，增加大家的感性认识。希望本文对你有所帮助。 本次将高炉炼铁工艺流程分为以下几部分： 一、高炉炼铁工艺流程详解 二、高炉炼铁原理 三、高炉冶炼主要工艺设备简介 四、高炉炼铁用的原料 附：高炉炉本体主要组成部分介绍以及高炉操作知识 高炉炼铁工艺流程 工艺设备相见文库文档： 一、高炉炼铁工艺流程详解高炉炼铁工艺流程详图如下图所示：高炉炼铁工艺流程 二、高炉炼铁原理 炼铁过程实质上是将铁从其自然形态——矿石等含铁化合物中还原出来的过程。 炼铁方法主要有高炉法、直接还原法、熔融还原法等，其原理是矿石在特定的气氛中（还原物质CO、H2、C；适宜温度等）通过物化反应获取还原后的生铁。生铁除了少部分用于铸造外，绝大部分是作为炼钢原料。 高炉炼铁是现代炼铁的主要方法，钢铁生产中的重要环节。这种方法是由古代竖炉炼铁发展、改进而成的。尽管世界各国研究发展了很多新的炼铁法，但由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大,劳动生产率高,能耗低，这种方法生产的铁仍占世界铁总产量的95％以上。 炼铁工艺是是将含铁原料（烧结矿、球团矿或铁矿）、燃料（焦炭、煤粉等）及其它辅助原料（石灰石、xx、锰矿等）按一定比例自的风口向高炉内xx高炉炉顶装入高炉，并由热风炉在高炉下部沿炉． 高炉炼铁工艺流程 鼓入热风助焦炭燃烧（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料），在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气。原料、燃料随着炉内熔炼等过程的进行而下降，在炉料下降和上升的煤气相遇，先后发生传热、还原、熔化、脱炭作用而生成生铁，铁矿石原料中的杂质与加入炉内的熔剂相结合而成渣，炉底铁水间断 。 高炉炼铁的原料：铁矿石、燃料、熔剂 一、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） 二、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。 1、焦炭分布 从我国焦炭产量分布情况看，我国炼焦企业地域分布不平衡，主要分布于华北、华东和东北地区。 2、焦炭主要用于高炉炼铁和用于铜、铅、锌、钛、锑、汞等有色金属的鼓风炉冶炼，起还原剂、发热剂和料柱骨架作用。 3、焦炭的物理性质 焦炭物理性质包括焦炭筛分组成、焦炭散密度、焦炭真相对密度、焦炭视相对密度、焦炭气孔率、焦炭比热容、焦炭热导率、焦炭热应力、焦炭着火温度、焦炭热膨胀系数、焦炭收缩率、焦炭电阻率和焦炭透气性等。 焦炭的物理性质与其常温机械强度和热强度及化学性质密切相关。焦炭的主要物理性质如下： 真密度为1.8-1.95g/cm3； 视密度为0.88-1.08g/cm3； 【本章学习要点】本章学习炉料在高炉内的物理化学变化,高炉内铁氧化物的还原反应，高炉内非铁元素的还原，生铁的生成与渗碳过程，高炉炉渣的成分与作用，硫的分布情况，炉渣脱硫反应及其条件，高炉内燃烧反应的作用，影响燃烧带大小的因素，炉料和煤气运动情况。 第一节炉料在炉内的物理化学变化 炉料从炉顶装入高炉后，自上而下运动。被上升的煤气流加热，发生了吸附水的蒸发、结晶水的分解、碳酸盐的分解、焦炭中挥发分的挥发等反应。 图3-1 炉内的状况 一、高炉炉内的状况 通过国内外高炉解剖研究得到如图3—1所示的典型炉内状况。按炉料物理状态，高炉内大致可分为五个区域或称五个带： 1)炉料仍保持装料前块状状态的块状带； 2)矿石从开始软化到完全软化的软熔带； 3)已熔化的铁水和炉渣沿焦炭之间的缝隙下降的滴落带； 4)由于鼓风动能的作用，焦炭作回旋运动的风口带； 5)风口以下，贮存渣铁完成必要渣铁反应的渣铁带。 高炉解剖肯定了软熔带的存在。软熔带的形状和位置对高炉内的热交换，还原过程和透气性有着极大的影响。 二、水分的蒸发与结晶水的分解 在高炉炉料中，水以吸附水与结晶水两种形式存在。 1．吸附水 吸附水也称物理水，以游离状态存在于炉料中。常压操作时，吸附水一般在105℃以下即蒸发，高炉炉顶温度常在250℃左右，炉内煤气流速很快，因此吸附水在高炉上部就会蒸发完。蒸发时消耗的热量是高炉煤气的余热。所以不会增加焦炭的消耗。相反，由于吸附水蒸发吸热，使煤气的温度降低，体积缩小，煤气流速降低，一方面减少了炉尘的吹出量，另一方面对装料设备和炉顶金属结构的维护还带来好处。 2．结晶水 结晶水也称化合水，以化合物形态存在于炉料中。高炉炉料中的结晶水一般存在于褐 铁矿(nFe 20 3 ·mH 2 0)和高岭土(A1 2 3 ·2Si0 2 ·2H 2 0)中，结晶水在高炉内大量分解的温度在400～ 600℃，分解反应如下： 这些反应都是吸热反应，消耗高炉内的热量。 三、挥发物的挥发 挥发物的挥发，包括燃料挥发物的挥发和高炉内其他物质的挥发。 燃料中的挥发分存在于焦炭及煤粉中，焦炭中挥发分质量分数为0.7％～l.3％。焦炭在高炉内到达风口前已被加热到l400～1600℃，挥发分全部挥发。由于挥发分数量少，对煤气成分和冶炼过程影响不大。但在高炉喷吹燃料的条件下，由于煤粉中挥发分含量高，则引起炉缸煤气成分的变化，对还原反应有一定的影响。 除燃料中挥发物外，高炉内还有许多化合物和元素进行少量挥发(也称气化)，如S、P、 As、K、Na、Zn、Pb、Mn和Si0、Pb0、K 20、Na 2 0等。这些元素和化合物的挥发对高炉炉况和 炉衬都有影响。 四、碳酸盐的分解 炉料中的碳酸盐主要来自石灰石(CaC0 3)和白云石(CaC0 3 ·MgC0 3 )，有时也来自碳酸铁 (FeC0 3)和碳酸锰(MnC0 3 )。 其中MnC0 3、FeC0 3 和MgC0 3 的分解温度较低，一般在高炉上部分解完毕，对高炉冶炼影 响不大，CaC0 3的分解温度较高约910℃，且是吸热反应，对高炉冶炼影响较大。CaC0 3 的分解 反应式为： CaC0 3=CaO+C0 2 —178000kJ 若部分石灰石来不及分解而进入高温区则石灰石分解生成的C0 2 在高温区与焦炭作用： C0 2 +C=2C0 —165800kJ 此反应既消耗热量又消耗碳素，使焦比升高。为此，目前多采用使用自熔性或熔剂性烧结矿，减少石灰石用量，缩小石灰石的粒度等措施来降低焦比。 第二节还原过程和生铁的形成 高炉炼铁的目的，是将铁矿石中的铁和一些有用元素还原出来，所以还原反应是高炉内最基本的化学反应。 一、基本概念 1．还原反应 还原反应的通式为MeO＋X=Me+X0。还原反应是还原剂X夺取金属氧化物Me0中的氧， 使之变为金属或该金属低价氧化物的反应。高炉炼铁常用的还原剂主要有C0、H 2 和固体碳。 2．铁氧化物的还原顺序 氧化物的分解顺序是由高级向低级逐渐转化的，还原顺序与分解顺序相同，遵循逐级还原的原则，从高级氧化物逐级还原到低级氧化物，最后获得单质。因此，铁氧化物的还原顺序为： 当温度小于570℃时，按Fe 20 3 →Fe 3 4 →Fe的顺序还原。 当温度大于570℃时，按Fe 20 3 →Fe 3 4 →Fe0→Fe的顺序还原。 二、高炉内铁氧化物的还原1．用C0和H 2 还原铁氧化物 详细到哭！高炉炼铁工艺的系统组成！10大系统让你更了解 高炉！ 高炉炼铁工艺的系统组成：原料系统、上料系统、炉顶系统、炉体系统、粗煤气及煤气清洗系统、风口平台及出铁场系统、渣处理系统、热风炉系统、煤粉制备及喷吹系统、辅助系统(铸铁机室及铁水罐修理库和碾泥机室)。高炉炼铁主要工艺流程如图1-1所示。 一.原料系统 (1)原料系统的主要任务。负责高炉冶炼所需的各种矿石及焦炭的贮存、配料、筛分、称量，并把矿石和焦炭送至料车和主皮带。原料系统主要分矿槽、焦槽两大部分。矿槽的作用是贮存各种矿石，主要包括烧结矿、块矿、球团矿、熔剂等，其矿槽槽数及大小应根据各矿种配比及贮存时间确定，一般烧结矿贮存时间不小于10h，块矿、球团矿、熔剂等贮存时间相对更长一些。贮焦槽的作用是贮存焦炭，其槽数及大小根据焦比和贮存时间确定，一般焦炭贮存时间在8?12h。(2)矿槽和焦槽的形状及结构。一般上部为正方体或长方体钢筋混凝土结构，下部为平截锥体钢筋混凝土结构或钢结构。也有的厂矿槽和焦槽为全钢结构。焦矿槽一般设有耐磨衬板，主要有铸铁衬板、铸钢衬板、合金衬板、陶瓷橡胶衬板、铸石衬板等。其中，铸石衬板采用的最为广泛。(3)原料来源及 槽上运输方式。烧结矿、球团矿、焦炭分别来自烧结厂、球团厂、焦化厂，块矿、熔剂等来自原料厂，运输方式有胶带运输机、汽车、火车和吊车等，后两者已很少见了，用胶带运输机的高炉最多。(4)原料系统的工艺流程。焦炭、烧结矿等原料应根据高炉炉料的配比及贮存时间的要求由皮带机 等输送到焦、矿槽，焦、矿槽槽下根据高炉料批按程序组织供料，供料时，槽下给料机将炉料输送至振动筛进行筛分，合格粒度的炉料进入称量漏斗称量，返矿、返焦，由皮带或小车输送到返矿槽或返焦槽，再由皮带机或汽车运至烧结厂或焦化厂。炉料在称量斗按料批大小进行称量后，由主供矿、供焦皮带输送至料车或主皮带，再输送至炉内。为了节约焦炭资源，返焦一般还进行二次筛分，将5mm以上的焦丁回收利用，随烧结矿一起进入炉内，代替部分焦炭。(5)焦、矿槽的布置形式。焦、矿槽的布置形式多种多样，采用斜桥料车上料的高炉其焦槽与矿槽一般采用一列式布置，也可以是并列式布置。采用皮带上料的高炉，其焦槽、矿槽之间一般采用并列式布置，各自形成独立系统。就焦槽、矿槽本身而言，可以是一列式，也可以是共柱并列式，实际情况以一列式布置为主。(6)现代高炉焦矿槽的技术特点：1)完善的筛分设施，槽下设置高效的筛分系统，不但焦炭、烧结矿槽下设置振动筛，许多高炉甚至在球团和块矿槽下也设置有振动筛，尽量减少粉矿、粉焦进入炉内给高炉带来不利影响。2)高炉炼铁工艺流程(经典)61411
初中化学物质间反应关系规律总结(呕心沥血之作)
第三章高炉内的还原过程
黄金冶炼工艺流程
高炉炼铁炼钢工艺
稀土分离冶炼工艺流程图
高炉炼铁学中重点
高炉炼铁生产工艺流程简介
高炉炼铁工艺流程(经典)
炼铁工艺流程图
安工大炼铁学 复习题
高炉炼铁名词解释
炼铁工艺流程图描述
高炉炼铁工艺流程
高炉炼铁工艺流程
炉料在高炉中的化学反应
详细到哭 高炉炼铁工艺的系统组成 大系统让你更了解高炉