高炉炼铁资料12.1高炉强化冶炼
高炉强化冶炼资料重点
是：燃烧产物煤气量增加；喷吹煤粉气
“高”指入炉矿石含 铁品位要高，焦炭、 烧结矿和球团矿强度 要高，烧结矿的碱度 要高。
王瑞祥
高炉炼铁知识9
6.2 精料
入炉矿含铁品位提高1%，炼铁燃料比降低 2%，产量提高3%，渣量减少30kg/t，允许 多喷煤15 kg/t。
原燃料转鼓强度要高。大高炉对原燃料 的质量要求是高于中小高炉。如宝钢要求 焦炭M40为大于88%，M10为小于6.5%，。
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高炉炼铁知识2
6、高炉强化冶炼
在高炉冶炼的诸多矛盾中，炉料和煤气
的相向运动是主要的矛盾，炉料和煤气
的相向运动的存在和发展，影响着其他
矛盾的存在和发展，因此，处理好料和
煤气的矛盾，也就是要调整好料和风的
关系。实践证明，通过改善料柱透气性，
改善煤气流分布，从而降低料柱压差，
保证炉况顺行，是使此矛盾相统一的关
键。由此，普遍采用的高炉强化冶炼的
主要措施有：精料、高风温、富氧鼓风、
喷吹燃料、低硅生铁冶炼以及高寿命炉
衬等。 2020年10月28日星期三
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高炉炼铁知识3
6.1 提高冶炼强度
√
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6.1 提高冶炼强度
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6.5 喷吹燃料
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6.5 喷吹燃料
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6.5 喷吹燃料
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高炉炼铁
高炉炼铁工艺流程一、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。
二、高炉冶炼主要工艺设备简介高护炼铁设备组成有：①高炉本体；②供料设备；③送风设备；④喷吹设备；⑤煤气处理设备；⑥渣铁处理设备。
通常，辅助系统的建设投资是高炉本体的4~5倍。
生产中，各个系统互相配合、互相制约，形成一个连续的、大规模的高温生产过程。
高炉开炉之后，整个系统必须日以继夜地连续生产，除了计划检修和特殊事故暂时休风外，一般要到一代寿命终了时才停炉。
高炉强化冶炼详解
高炉强化冶炼技术及其进步高炉炼铁生产的原则高炉冶炼生产的目标是在较长的一代炉龄(例如5年或更长)内生产出尽可能多的生铁，而且消耗要低，生铁质量要好，经济效益要高，概括起来就是“优质，低耗，高产，长寿，高效益”。
长期以来，我国乃至世界各国的炼铁工作者对如何处理这五者间的关系进行过，而且还在进行着讨论，讨论的焦点是如何提高产量及焦比与产量的关系。
众所周知，表明高炉冶炼产量与消耗的三个重要指标—有效容积利用系数(%)、冶炼强度(I)和焦比(K)之间有着如下的关系：n Y=i/K显然，利用系数的提高，也即高炉产量的增加，存在着种途径：(1)冶炼强度保持不变，不断地降低焦比；(2)焦比保持不变，冶炼强度逐步提高；(3)随着冶炼强度的逐步提高，焦比有所降低；(4)随着冶炼强度的提高，焦比也有所上升，但焦比上升的幅度不如冶炼强度增长的幅度大。
在高炉炼铁的发展史上，这种途径都被应用过，应当指出在最后一种情况下，产量增长很少，而且是在牺牲昂贵的焦炭的消耗中取得的，一旦在冶炼强度提高的过程中，焦比升高的速率超过冶炼强度提高的速率，则产量不但得不到增加，反而会降低。
因此，冶炼强度对焦比的影响，成为高炉冶炼增产的关键。
在高炉冶炼的技术发展过程中，人们通过研究总结出冶炼强度与焦比的关系如图1所示。
图1冶炼强度与产量(I)和焦比(K)的关系美国资料，b 一原西德资料，一前苏联资料在一定的冶炼条件下，存在着一个与最低焦比相对应的最适宜的冶炼强度I适。
当冶炼强度低于或高于I适时，焦比将升高，而产量稍迟后，开始逐渐降低。
这种规律反映了高炉内煤气和炉料两流股间的复杂传热、传质现象。
在冶炼强度很低时，风量及相应产生的煤气量均小，流速低，动压头很小，造成煤气沿炉子截面分布极不均匀，表现为边缘气流过分发展，煤气与矿石不能很好地接触，结果煤气的热能和化学能不能得到充分利用，炉顶煤气中CO，含量低，温度高，而进入高温区的炉料因还原不充分，直接还原发展，消耗了大量宝贵的高温热量，因此焦比很高。
高炉强化冶炼
3.提高风温还可加快风口前焦炭的燃烧速度，提高T理，热 量更集中干炉缸，使高温区域下移，中温区域扩大，有利间 接还原发展，直接还原度rd降低。 4.风温的改变也是调剂炉况的重要手段之一。
高炉接受高风温的条件 凡是能降低炉缸燃烧温度和改善料柱透气性的措施，都 有利高炉接受高风温。 1.改善原燃料条件精料是高炉接受高风温的基本条件。只 有原料强度好，粒度组成均匀、粉未少，才能在高温条件下 保持顺行。 2.喷吹的燃料在风口前燃烧时分解、吸热，使理论燃烧温 度降低，高炉容易接受高风温。为了维持风口燃烧区域具有 足够的温度，需要提高风温进行补偿。 3.加湿鼓风时.因水分解吸热要降低理论燃烧温度，相应提 高风温进行热补偿。 4.搞好上下部调剂。保证高炉顺行的情况下才可提高风温。
• • • • • • • • •
（2）高还原性：低FeO、多气孔低温固结型烧结矿 FeO↓1%——K↓1.5%——产量↑1.5% （3）焦炭固定碳含量高：CS = 100 – A – V A↓——焦炭热值↑——渣量↓ （4）熔剂CaO含量高：CaO有效 = CaO – R×SiO2 （5）高强度：冷态强度——转鼓指数 热态强度——烧结矿低温还原粉化RDI 球团矿还原膨胀RSI 焦炭反应性↓ C + CO2 = CO
• (3) 煤气停留时间延长 • 提高炉顶压力，煤气在炉内停留时间延长，有利于还原反 应进行，也有利于焦比降低。 • (4) 有利稳定顺行 • 提高炉顶压力，由于压头损失降低，流速减慢，作用于炉 料的浮力也相应降低，炉料比较容易下降，因而有利于炉 况稳定顺行。 • (5) 除尘器瓦斯灰量减少 • 炉顶压力由常压转为0.08MPa时，炉尘量降了20％～50％， 现代高炉炉顶压力提高到 0.15 ～ 0.25MPa ，炉尘量常低于 10/kg/t。
高炉强化冶炼
→煤气热能、化学能利用不充分
→焦比升高
I> I适时：煤气流速过大
中心过吹或管道行程
△P↑
炉况恶化→焦比↑
适宜冶炼强度和焦比的关系
I适是随冶炼条件的改善不断增大的
1
2
冶炼条件改善
3
焦
比
4
5
适宜的 冶炼强度
各类因素之间关系的分析
1) 产量和消耗之间的关系 2) 效益与产量、消耗之间的关系 3) 产量与高炉寿命、效益之间的关系 4) 产量与质量之间的关系
还原、软化熔融等。
散料堆中的粒度分布情况
炉料性质对布料的影响（A）
炉料的粒度
（不同粒度的混合料）
大块炉料易于滚落到堆角 由于堆角处料层薄，相对透气性好；
小块炉料则多集中在堆尖 由于堆尖处料层厚，相对透气性差。
高炉炉顶装料设备
料车－ － 钟式
P·W－ －无钟式
影响炉顶装料状况的因素
固定因素 a、布料设备参数 1、布料器形式 2、炉喉高度和直径 3、大钟与炉喉间隙 4、大钟倾角及速度 5、无钟炉顶参数 b、炉料特性
（一般：下部调剂的反应较快）
6.2 高炉操作制度
高炉四大操作制度
装料制度 送风制度 造渣制度 热制度
3) 造渣制度
★ 控制炉渣各种理化性能的总称
包括
熔化温度、粘度、炉渣成分、 熔化滴落区间、 脱硫性、排碱 性、表面性能等
控制造渣过程和终渣性能
6.2 高炉操作制度
高炉四大操作制度
装料制度 送风制度 造渣制度 热制度
高炉炼铁生产的原则
各类因素之间关系的分析
1) 产量和消耗之间的关系 2) 效益与产量、消耗之间的关系 3) 产量与高炉寿命、效益之间的关系 4) 产量与质量之间的关系
高炉炼铁
3.用固体C还原
高炉冶炼特点
1.高炉冶炼是在炉料与煤气流的逆向运动 过程中完成各种复杂的化学反应和物理变 化，反应气氛是还原性气氛； 2.高炉是一个密闭容器，除了装料、出铁、 出渣以及煤气以外，操作人员都无法直接 观察到反应过程的状况，只能凭借仪器间 接观察； 3.高炉生产过程是连续的，大规模的高温 生产过程，机械化和自动化水平较高。
燃料燃烧反应 铁矿石还原反应（铁氧化物） 非铁元素还原（Si，Mn，等） 造渣过程 生铁生成
A、燃烧反应
放热 燃烧 产生高温还原气体CO 在高炉下部形成空间， 保证炉料持续下降 直接还原（参与化学还原） 溶入生铁（铁水中含有一定量C）
焦炭 （主要燃料）
燃料的燃烧是高炉的热能和化学能的发源 地，决定了炉内煤气流，温度和热量的初始 分布，对高炉生产起着至关重要的作用！
1.钢筋混凝土 2.耐火砖 3.冷却壁 4.水冷管
5.炉壳
冷却设备
支梁式水箱 A—铸管式 B—隔板式
扁水箱 （铸钢）
炉腹、炉腰、炉身下部：冷却壁
炉缸和炉底周围：光板式冷却壁（紫铜冷却壁）
风口：冷却套
1.风口 2.风口二套 3.风口大套 4.直吹管 5.弯管 6.固 定弯管 7.围管 8.短管 9.带有窥视孔的弯管 10.拉杆 11.炉壳
B、还原反应
铁氧化物的还原
1.铁氧化物的还原条件 还原反应通式： MeO＋B＝Me＋BO B：还原剂 Me：某种金属 要使反应能够进行，则： Me O B
还原剂B与O的化学亲和力 > Me与O的化学亲和力 在高炉冶炼过程中，满足条件的还原剂是CO和C，还 有少量的H2也参与还原
二.铁氧化物的还原顺序
焦炭在风口发生燃烧反应： C＋O2 =CO2 ＋33356kJ/kg + C+CO2 =2CO －13794kJ/kg 2C+O2 =2CO ＋9781kJ/kg
高炉炼铁工艺介绍
高炉炼铁工艺介绍1. 简介高炉炼铁是一种重要的冶金工艺，用于将铁矿石转化为生铁的过程。
它是钢铁工业的核心环节之一，用于生产各种钢材。
2. 高炉炼铁的基本原理高炉炼铁的基本原理是将铁矿石与焦炭等还原剂混合后，在高温下进行还原反应，将铁矿石中的氧化铁还原为金属铁。
同时，炉内的温度和化学反应条件还可以使一部分其他有害物质被除去。
3. 高炉炼铁的工艺流程3.1 高炉炉缸高炉炉缸是高炉的主要部分，通常由炉壳、炉缸和炉缸衬板组成。
炉缸衬板由耐火材料制成，以承受高温和化学侵蚀。
3.2 上料系统上料系统的主要作用是将矿石、焦炭、燃料及其他辅助材料送入高炉。
通常，这些原料需要经过破碎、筛分、称重等处理。
3.3 炉冰炉冰是指在高炉顶部装置的冷却设备，用于冷却进入高炉的热气体。
这样可以减少热能的损失，并为高炉提供所需的煤气流动动力。
3.4 高炉通气系统高炉通气系统主要包括风机和风口。
高炉顶部的风机通过送风管将空气送入高炉，从而维持高炉的氧气供应。
风口是位于炉缸底部的通气装置，用于引入煤气和空气，同时也是控制和调节高炉燃烧的关键。
3.5 高炉冷却系统高炉冷却系统主要用于冷却高炉的各个部位，包括炉缸、炉壁和炉顶。
这些部位会受到高温的侵蚀，而冷却系统可以降低温度，延长高炉使用寿命。
3.6 出铁系统出铁系统用于从高炉底部将生铁和渣铁分离出来。
通常通过出铁口将液态金属铁和渣铁分别引出，然后进一步处理。
3.7 气体处理系统高炉产生的煤气会通过气体处理系统进行处理。
其中一种常见的处理方法是将煤气用作燃料，同时采用高炉煤气洗涤的方式除去其中的尘埃和硫化物等有害物质。
4. 高炉炼铁的优缺点4.1 优点•高炉炼铁工艺稳定，适合大规模生产。
•可以利用多种铁矿石和煤炭，适应不同的原料条件。
•高炉炼铁可以同时除去一部分有害物质，对环境保护有一定的效果。
4.2 缺点•高炉炼铁能耗较高，对资源消耗较大。
•高炉炼铁产生的煤气和废渣需要进一步处理，处理过程中会产生一定的环境污染物。
高炉强化冶炼的手段
高炉强化冶炼的手段首先，高炉强化冶炼的手段之一是优化炉料配比。
通过合理的炉料配比，可以提高高炉的冶炼效率和产能。
合理的炉料配比包括铁矿石、焦炭、石灰石等原料的比例和质量控制。
炉料配比的优化可以减少炉渣的产生，提高炉渣的碱度，从而有利于炉渣的脱硫和脱磷。
其次，高炉强化冶炼的手段还包括改进炉况管理。
炉况管理是指通过调整高炉的操作参数和工艺条件，使高炉运行在最佳状态。
例如，合理控制高炉的炉温、风温、风速等参数，可以提高高炉的冶炼效率和燃烧效率。
此外，还可以通过优化炉况管理，减少结焦和结渣现象，提高高炉的稳定性和可靠性。
第三，高炉强化冶炼的手段还包括改进炉渣性能。
炉渣是高炉冶炼过程中的重要组成部分，对冶炼过程和产品质量有着重要影响。
通过改变炉渣的成分和性能，可以提高高炉的冶炼效率和产品质量。
例如，通过增加炉渣的碱度，可以促进炉渣中的脱硫和脱磷反应，从而减少炉渣中的硫和磷含量。
第四，高炉强化冶炼的手段还包括改进煤气利用。
高炉冶炼过程中产生的煤气含有可利用的热能和化学能。
通过改进煤气的利用方式，可以提高高炉的能源利用效率。
例如，可以采用煤气发电、煤气热解等技术，将煤气中的能源转化为电能或其他形式的能源，提高能源利用效率。
最后，高炉强化冶炼的手段还包括改进炉外工艺。
炉外工艺是指高炉冶炼过程中与高炉相配套的其他工艺环节。
通过改进炉外工艺，可以提高高炉的冶炼效率和产品质量。
例如，可以改进铁矿石的预处理工艺，提高铁矿石的还原性能；可以改进炼铁工艺，提高铁水的质量和纯度。
综上所述，高炉强化冶炼的手段包括优化炉料配比、改进炉况管理、改进炉渣性能、改进煤气利用和改进炉外工艺等多个方面。
这些手段可以提高高炉的冶炼效率和产品质量，实现高炉的强化冶炼。
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[课堂小结]
1、高炉强化冶炼的基本途径和方针； 2、高炉强化冶炼的主要措施；
产量
x
量
焦
比
I适
I
对一个实际高炉而言 存在与最低焦比相适宜的冶炼强度I适
12.1.4高强度冶炼的操作特点和技术措施
1.操作特点 （1）扩大料批 （2）增加倒装比例。 （3）适当提高料线。 （4）扩大风口直径或缩短风口伸入炉内的长度。
2.技术措施
·采用新技术
文
文
·设计合理炉型
文
文
字
字
字
字
文
文
文
文
字
·改善原料
字
字
字
·及时放好渣铁
实践证明，通过改善料柱透气性，改善煤气流分布，从而降低料柱 压差△P，保证炉况顺行，是达到高炉强化冶炼的的关键。
高炉强化冶炼主要措施有：精料、高压操作、高风温、富氧鼓风、 喷吹燃料、低硅生铁冶炼以及高寿命炉衬等。这些措施的使用大大强 化了高炉冶炼，促进了炼铁生产工艺的进步。
5
为了使高炉产量↑有4种途径： ηv ＝ I / K
☆ I不变，K↓ ☆ K不变，I↑ ☆ 随I↑，K有所↓ ☆ 随I↑，K有所↑(一般不采用)
6
2）产量与高炉寿命、效益之间的关系
产量↑↑，意味着冶炼强度 I ↑↑ 高炉设备的寿命↓ → 修理费用↑ → 效益↓
故提高一代高炉寿命是很重要的
提高高炉寿命的对策
高炉炼铁技术
项目12 ---- 高炉强化冶炼
任务12.1高炉强化冶炼的基本途径
[学习任务]
•分析高炉强 化冶炼的基本 途径及影响因 素
•分析提高冶 炼强度对高炉 冶炼进程的影 响
•高强度冶炼 的操作特点和 技术措施
12.1.1高炉强化冶炼的基本途径
高炉强化冶炼 定义：
在保证高炉的顺行基础上，使高炉在单位时间内能鼓入 更多的风量（氧量），提高冶炼强度，以便获得高的利用 系数和低的焦比。
• （2）增加下料速度。下料速度加快，单位时间 内燃烧的焦炭增多。
• （3）加大燃烧强度。燃烧强度是指每小时每平 方米炉缸截面积燃烧的焦炭量。
12.1.3提高冶炼强度对高炉冶炼进程的影响
I适是随冶炼条件的改善不断增大的
1
焦
2 3
冶炼条件改善
比
4
5
适宜的 冶炼强度
冶炼强度和焦比之间的关系
焦比
Ima 产
1、采用高质量炉衬(碳砖、碳化硅砖等) 2、改进高炉冷却设备和采取先进的冷却技术 3、采用钒钛炉渣护炉技术 4、提高高炉的操作水平
3、产量与质量之间的关系
铁水质量的主要指标 • 铁水含硫 • 铁水温度
I过高时，炉料停留时间↓
脱硫反应能力↓ 加热不充分
[S] ↑ T铁↓
9
12.1.2提高冶炼强度
• （1）增加入炉风量。增加高炉每分钟鼓入的风 量，高炉燃烧焦炭越多，即冶炼强度越高。
目的：提高产量，即提高高炉利用系数。
• 提要：高炉利用系数 I K
• √1、高炉强化冶炼两种途径： 1）提高冶炼强度， 2）降低焦比。
• √ 2、强化冶炼的基本方针：高产、优质、低耗、长寿、安 全与环保
各类因素之间关系的分析
1、 产量和消耗之间的关系 2、 产量与高炉寿命、效益之间的关系 3、产量与质量之间的关系