兰州理工大学钢铁冶金第二章高炉炼铁原料
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高炉炼铁工艺流程及主要设备简介
•28
三、高炉冶炼主要设备简介
振动筛（矿）： 2BTS1330型号： 2BTS1330 电机型号：Y132M-6 处理量：150T/h 安装倾角：18° 筛孔尺寸：12－6mm 振幅：6.5±1mm 功率：2×4kw 振动筛（焦炭） 型号：TZS1330 电机型号：Y132M2-6 处理量：120T/h 安装倾角：18° 筛孔尺寸：20mm 振幅：7±1mm 功率：2×4kw
缺少的重要组成部分。现代热风炉是一种蓄热式换热 器。目前风温水平为1000℃~1200 ℃ ，高的为1250 ℃~1350 ℃ ，最高可达1450 ℃~1550 ℃。我厂现在 使用的热风风温一般在1180 ℃ 。 提高风温可以通过提高煤气热值、优化热风炉及送风 管道结构、预热煤气和助燃空气、改善热风炉操作等 技术措施来实现。理论研究和生产实践表明，采用优 化的热风炉结构、提高热风炉热效率、延长热风炉寿 命是提高风温的有效途径。现在每座高炉配备一套助 燃风机系统，
冷却塔
鼓风机
热风炉
助燃风机
煤气外网管道
重力 除尘
布袋 除尘
调压阀组 TRT发电
渣池 水渣场
渣泵
•3
二、高炉炼铁原理
高炉是一种竖炉型逆流式反应器。高炉冶炼用的铁矿石 和燃料、熔剂等由炉顶的装料设备装入炉内的，并向 下运动；从下部鼓入的空气燃烧燃料，产生大量的高 温还原性气体向上运动；炉料经过加热、还原、熔化、 滴落、造渣、渗碳、脱硫等一系列物理化学过程，最 终生成液态炉渣和生铁。
•10
三、高炉冶炼主要设备简介
受料斗主 要包括： 受料斗篦 子、受料 斗衬板； 受料斗的 最大容积：
16m³
•11
三、高炉冶炼主要设备简介
挡料阀
上密阀
三、高炉冶炼主要设备简介
振动筛（矿）： 2BTS1330型号： 2BTS1330 电机型号：Y132M-6 处理量：150T/h 安装倾角：18° 筛孔尺寸：12－6mm 振幅：6.5±1mm 功率：2×4kw 振动筛（焦炭） 型号：TZS1330 电机型号：Y132M2-6 处理量：120T/h 安装倾角：18° 筛孔尺寸：20mm 振幅：7±1mm 功率：2×4kw
缺少的重要组成部分。现代热风炉是一种蓄热式换热 器。目前风温水平为1000℃~1200 ℃ ，高的为1250 ℃~1350 ℃ ，最高可达1450 ℃~1550 ℃。我厂现在 使用的热风风温一般在1180 ℃ 。 提高风温可以通过提高煤气热值、优化热风炉及送风 管道结构、预热煤气和助燃空气、改善热风炉操作等 技术措施来实现。理论研究和生产实践表明，采用优 化的热风炉结构、提高热风炉热效率、延长热风炉寿 命是提高风温的有效途径。现在每座高炉配备一套助 燃风机系统，
冷却塔
鼓风机
热风炉
助燃风机
煤气外网管道
重力 除尘
布袋 除尘
调压阀组 TRT发电
渣池 水渣场
渣泵
•3
二、高炉炼铁原理
高炉是一种竖炉型逆流式反应器。高炉冶炼用的铁矿石 和燃料、熔剂等由炉顶的装料设备装入炉内的，并向 下运动；从下部鼓入的空气燃烧燃料，产生大量的高 温还原性气体向上运动；炉料经过加热、还原、熔化、 滴落、造渣、渗碳、脱硫等一系列物理化学过程，最 终生成液态炉渣和生铁。
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三、高炉冶炼主要设备简介
受料斗主 要包括： 受料斗篦 子、受料 斗衬板； 受料斗的 最大容积：
16m³
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三、高炉冶炼主要设备简介
挡料阀
上密阀
钢铁冶金概论第二章 高炉炼铁-主要物理化学反应与操作工艺
解对高炉冶炼的影响
（1）CaCO3在高炉中的分解吸热
CaCO3 ( s) CaO( s ) CO2 ( g ) 42500kcal
每100kg CaCO3分解吸收的热量是6kg焦炭燃烧产生 的热量。 （2）CaCO3在进入高温区分解产生的CO2，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
高岭土（Al2O3· 2O）中的结晶水： 2H
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。
2013-7-19 6
500~900 ℃
T> 900 ℃
C + 2H2O = CO2 + H2
这些碳酸盐分解 发生在低温区， 对高炉冶炼影响 不大
T沸1 720 ~ 780C T沸2 900C
3）白云石
MgCO3 CaCO3 ( s) MgO( s) CaCO3 ( s) CO2 ( g ) MgO( s) CaO( s) 2CO2 ( g )
4）碳酸铁
2
2013-7-19
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
2013-7-19 3
(FeO) + C焦炭 = [Fe] + CO -36350kcal/kmol
（1）CaCO3在高炉中的分解吸热
CaCO3 ( s) CaO( s ) CO2 ( g ) 42500kcal
每100kg CaCO3分解吸收的热量是6kg焦炭燃烧产生 的热量。 （2）CaCO3在进入高温区分解产生的CO2，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
高岭土（Al2O3· 2O）中的结晶水： 2H
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。
2013-7-19 6
500~900 ℃
T> 900 ℃
C + 2H2O = CO2 + H2
这些碳酸盐分解 发生在低温区， 对高炉冶炼影响 不大
T沸1 720 ~ 780C T沸2 900C
3）白云石
MgCO3 CaCO3 ( s) MgO( s) CaCO3 ( s) CO2 ( g ) MgO( s) CaO( s) 2CO2 ( g )
4）碳酸铁
2
2013-7-19
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
2013-7-19 3
(FeO) + C焦炭 = [Fe] + CO -36350kcal/kmol
高炉炼铁原料的主要成分
高炉炼铁原料的主要成分
高炉炼铁的主要原料包括铁矿石、焦炭和石灰石。
铁矿石是最主要的原料，其中含有铁的化合物，如赤铁矿和磁铁矿。
焦炭是炼铁过程中的还原剂，用于将铁矿石中的氧化铁还原成金属铁。
石灰石用于与炼铁过程中产生的杂质形成渣来帮助去除硫、磷等杂质。
此外，高炉炼铁过程中还需要一定量的燃料和燃烧空气。
这些原料在高炉内经过复杂的化学反应，最终产生熔融铁和炼渣。
这些成分在高炉炼铁过程中起着至关重要的作用，对于生产高质量的铁产品至关重要。
高炉炼铁原料
42
2、理化性质
（1）化学成分 主要有：固定碳、灰分、挥发分、硫、水分。 （2）化学性质 焦炭反应性（CRI）：指焦炭与CO2、H2O等 进行化学反应的能力； 焦炭抗碱性：指抵抗碱金属及其盐类作用的 能力。
43
（3） 焦炭转鼓强度
测试方法GB/T 1996-2003 ：转鼓为直径及长度皆为 1m的密闭容器，鼓内平行于轴线方向，每隔90度在内壁 上焊1条长约1000mm，截面为100×50×10mm的角钢 挡板。
46
47
3、冶炼对焦炭要求
（1）应具有较高的强度。
Ⅰ类焦M40 ≥80.0 M10 ≤8.0。 （2）固定碳含量要高、灰分含量低。一般干焦
含（质量分数）85%左右的固定碳，13%左右的灰分， 其余为挥发分及硫。
实践证明：焦炭灰分增加1%，焦比升高2%，产量 下降3%。
尤其对于1000M3以上的高炉，更应注重焦炭质量。
40
（2）有害杂质S、P少。 （3）粒度均匀，粒度范围为20~50mm。入 炉前应筛除粉末及泥土杂质。 目前碱性熔剂主要在铁矿粉烧结工序中加入。
41
2.1.3 高炉燃料
2.1.3.4 焦炭 1、 焦炭在高炉冶炼中的作用
（1）提供冶炼所需热量； （2）是高炉内主要的还原剂； （3）支撑料柱，起骨架作用； （4）铁水渗碳。 冶炼1吨生铁约需250～600Kg焦炭。
9
特点： 1）含铁量为37~55%，吸水性很强； 2）焙烧可去除结晶水，矿石气孔率和含铁量
增加，矿石还原性好； 3）呈浅褐色、深褐色或黑色，脉石常为砂质
粘土。
10
（4）菱铁矿 为碳酸盐铁矿石，化学式为FeCO3，理论含铁
量48.2%。 特点： 1）含铁量不高，焙烧分解CO2后，含铁量提高，
2、理化性质
（1）化学成分 主要有：固定碳、灰分、挥发分、硫、水分。 （2）化学性质 焦炭反应性（CRI）：指焦炭与CO2、H2O等 进行化学反应的能力； 焦炭抗碱性：指抵抗碱金属及其盐类作用的 能力。
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（3） 焦炭转鼓强度
测试方法GB/T 1996-2003 ：转鼓为直径及长度皆为 1m的密闭容器，鼓内平行于轴线方向，每隔90度在内壁 上焊1条长约1000mm，截面为100×50×10mm的角钢 挡板。
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3、冶炼对焦炭要求
（1）应具有较高的强度。
Ⅰ类焦M40 ≥80.0 M10 ≤8.0。 （2）固定碳含量要高、灰分含量低。一般干焦
含（质量分数）85%左右的固定碳，13%左右的灰分， 其余为挥发分及硫。
实践证明：焦炭灰分增加1%，焦比升高2%，产量 下降3%。
尤其对于1000M3以上的高炉，更应注重焦炭质量。
40
（2）有害杂质S、P少。 （3）粒度均匀，粒度范围为20~50mm。入 炉前应筛除粉末及泥土杂质。 目前碱性熔剂主要在铁矿粉烧结工序中加入。
41
2.1.3 高炉燃料
2.1.3.4 焦炭 1、 焦炭在高炉冶炼中的作用
（1）提供冶炼所需热量； （2）是高炉内主要的还原剂； （3）支撑料柱，起骨架作用； （4）铁水渗碳。 冶炼1吨生铁约需250～600Kg焦炭。
9
特点： 1）含铁量为37~55%，吸水性很强； 2）焙烧可去除结晶水，矿石气孔率和含铁量
增加，矿石还原性好； 3）呈浅褐色、深褐色或黑色，脉石常为砂质
粘土。
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（4）菱铁矿 为碳酸盐铁矿石，化学式为FeCO3，理论含铁
量48.2%。 特点： 1）含铁量不高，焙烧分解CO2后，含铁量提高，
某大学理工钢铁冶金行业及高炉炼铁原料管理知识
下面着重以带式抽风烧结法来论述。
带式抽风烧结机
带式抽风烧结机
液化气体
再循环罩
分离器
气体混合室 分离器
带式抽风烧结机
烧结矿冷却机
1）烧结过程 精矿、粉矿 （0~10mm）
石灰石、白云石 （80~0mm）
碎焦、无烟煤 （25~0mm）
破碎
>3mm
筛分 3~0配mm 料 皮
破碎 3~0mm
带
瓦斯灰、轧钢皮 （10~0mm）
越好
⑶有害杂质和有益元素：S、P、Pb、Zn、As、K、Na、 Cu、 Mn、V、Ni、Cr、Nb
B 强度和粒度 强度↓易粉化影响高炉透气性，不同粒度应分级入炉;
C 还原性： 铁矿石被CO、H2还原的难易程度，影响焦比;
D 化学成分稳定性： TFe波动≤±0.5%，SiO2 ≤±0.03%混匀的重要性（条件： 平铺直取——原料场应足够大）;
铁矿石的准备处理
破碎
粗破
筛分
混匀
焙烧
选矿
造块 磁选机
球磨机 输送机
烧结矿及烧结球团
烧结矿
烧结球团
2.1.2 （助）熔剂
（1）作用：形成低熔点易流动的炉渣、脱S（碱性熔剂）调 整成分。
（2）种类：
性质 碱性 酸性
中性
使用条件及作用
铁矿中脉石为酸性氧化物，包括：石灰石、白云石、石灰
铁矿中脉石为碱性氧化物，主要为：SiO2（只在炉况失常 时使用——（Al2O3）≥18%或排碱时） 高Al熔剂，主要为：含Al2O3高的铁矿（只在降低炉渣流动 性时使用）
• 式中A--试样中小于5mm部分的重量，kg。显然转鼓指数 愈大，烧结矿强度愈好。一般要求烧结矿的转鼓指数大 于75%。
带式抽风烧结机
带式抽风烧结机
液化气体
再循环罩
分离器
气体混合室 分离器
带式抽风烧结机
烧结矿冷却机
1）烧结过程 精矿、粉矿 （0~10mm）
石灰石、白云石 （80~0mm）
碎焦、无烟煤 （25~0mm）
破碎
>3mm
筛分 3~0配mm 料 皮
破碎 3~0mm
带
瓦斯灰、轧钢皮 （10~0mm）
越好
⑶有害杂质和有益元素：S、P、Pb、Zn、As、K、Na、 Cu、 Mn、V、Ni、Cr、Nb
B 强度和粒度 强度↓易粉化影响高炉透气性，不同粒度应分级入炉;
C 还原性： 铁矿石被CO、H2还原的难易程度，影响焦比;
D 化学成分稳定性： TFe波动≤±0.5%，SiO2 ≤±0.03%混匀的重要性（条件： 平铺直取——原料场应足够大）;
铁矿石的准备处理
破碎
粗破
筛分
混匀
焙烧
选矿
造块 磁选机
球磨机 输送机
烧结矿及烧结球团
烧结矿
烧结球团
2.1.2 （助）熔剂
（1）作用：形成低熔点易流动的炉渣、脱S（碱性熔剂）调 整成分。
（2）种类：
性质 碱性 酸性
中性
使用条件及作用
铁矿中脉石为酸性氧化物，包括：石灰石、白云石、石灰
铁矿中脉石为碱性氧化物，主要为：SiO2（只在炉况失常 时使用——（Al2O3）≥18%或排碱时） 高Al熔剂，主要为：含Al2O3高的铁矿（只在降低炉渣流动 性时使用）
• 式中A--试样中小于5mm部分的重量，kg。显然转鼓指数 愈大，烧结矿强度愈好。一般要求烧结矿的转鼓指数大 于75%。
高炉炼铁的原理及工艺流程
高炉炼铁的原理及工艺流程
高炉炼铁是钢铁生产中最常见的一种方式，其原理主要在于利用高炉内部燃烧的煤气在高温下和铁矿石发生反应，最终得到铁和炉渣两种产物，从而实现炼铁的目的。
下面将详细介绍高炉炼铁的工艺流程和部分原理。
原料准备
高炉炼铁的原料主要有三种，即铁矿石、焦炭和石灰石。
这些原料在高炉内部经过一系列的化学反应，最终生成熔融的铁和炉渣。
其中铁矿石是主要原料，焦炭用作还原剂和燃料，石灰石则用于与炉渣反应形成石灰渣。
高炉炼铁的工艺流程
1.炼铁原料的装入在炼铁过程中，将铁矿石、焦炭和石灰石按一定的
配比装入高炉中，同时通过风口进风，使炉内火焰熊熊燃烧，产生高温环境。
2.还原反应在高温下，焦炭发生还原反应，将铁矿石中的氧化铁还原
为金属铁，并释放出一定量的一氧化碳。
还原反应主要是以下几个反应：–Fe₂O₃ + 3C → 2Fe + 3CO
–Fe₃O₄ + 4C → 3Fe + 4CO
3.炉渣过程在高炉中，石灰石和炉渣发生反应，形成石灰渣，同时起
到熔化炉渣、减少粘度、保护炉壁等作用。
4.铁水的收取熔化的铁在炉底逐渐积聚形成铁水，通过铁口和排渣口
将铁水和炉渣分离，最终得到熔融的铁水。
5.炉渣处理在高炉炼铁过程中，会产生大量的炉渣，炉渣中含有较多
的有用金属成分，因此需要对炉渣进行回收和处置，以充分利用资源。
结语
高炉炼铁是钢铁生产中不可或缺的重要环节，它通过将铁矿石等原料在高温环境下进行还原反应，最终得到纯净的铁水。
虽然高炉炼铁的工艺流程复杂，但是在工程实践中已得到广泛应用，为钢铁产业的发展提供了坚实的基础。
《高炉炼铁》课件
高炉炼铁
汇报人：PPT
单击输入目录标题 高炉炼铁概述 高炉炼铁的原料 高炉炼铁的过程 高炉炼铁的设备 高炉炼铁的环境影响与治理措施
添加章节标题
高炉炼铁概述
高炉炼铁的定义
高炉炼铁是一种 将铁矿石、焦炭 等原料在高炉内 进行冶炼，生产 出铁水的过程。
高炉炼铁是现代 钢铁工业中最重 要的生产工艺之 一，也是钢铁生 产的主要环节。
为黑色，硬度高，含有钒和钛元素
焦炭的种类和作用
焦炭种类：气焦、 半焦、全焦等
作用：提供热量， 使铁矿石熔化
作用：作为还原 剂，将铁矿石中 的铁还原为铁
作用：作为骨架， 支撑炉料，防止 炉料坍塌
熔剂的种类和作用
石灰石：作为熔剂，可以降低铁矿石的熔 点，提高铁的产量和质量
硅石：作为熔剂，可以降低铁矿石的熔点， 提高铁的产量和质量
高炉炼铁的原料
铁矿石的种类和特点
磁铁矿：主要成分为Fe3O4，具有磁性，易被磁选 赤铁矿：主要成分为Fe2O3，颜色为红色或褐色，硬度高 褐铁矿：主要成分为Fe2O3·nH2O，颜色为褐色，硬度低 菱铁矿：主要成分为FeCO3，颜色为灰白色，硬度低 钛铁矿：主要成分为FeTiO3，颜色为黑色，硬度高 钒钛磁铁矿：主要成分为Fe3O4·2Fe2O3·V2O5，颜色
矿石筛分： 将破碎后的 矿石进行筛 分，去除杂 质和过大颗 粒
矿石预热： 将筛分后的 矿石进行预 热，提高矿 石温度，降 低还原反应 温度
矿石还原： 将预热后的 矿石放入高 炉中，通过 高温还原反 应，将矿石 中的铁元素 还原出来， 形成铁水
铁水冷却： 将铁水冷却， 形成固态铁 块，便于后 续加工处理
高炉炼铁的主要 设备是高炉，其 结构复杂，操作 难度大，需要严 格的工艺控制。
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单击输入目录标题 高炉炼铁概述 高炉炼铁的原料 高炉炼铁的过程 高炉炼铁的设备 高炉炼铁的环境影响与治理措施
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高炉炼铁概述
高炉炼铁的定义
高炉炼铁是一种 将铁矿石、焦炭 等原料在高炉内 进行冶炼，生产 出铁水的过程。
高炉炼铁是现代 钢铁工业中最重 要的生产工艺之 一，也是钢铁生 产的主要环节。
为黑色，硬度高，含有钒和钛元素
焦炭的种类和作用
焦炭种类：气焦、 半焦、全焦等
作用：提供热量， 使铁矿石熔化
作用：作为还原 剂，将铁矿石中 的铁还原为铁
作用：作为骨架， 支撑炉料，防止 炉料坍塌
熔剂的种类和作用
石灰石：作为熔剂，可以降低铁矿石的熔 点，提高铁的产量和质量
硅石：作为熔剂，可以降低铁矿石的熔点， 提高铁的产量和质量
高炉炼铁的原料
铁矿石的种类和特点
磁铁矿：主要成分为Fe3O4，具有磁性，易被磁选 赤铁矿：主要成分为Fe2O3，颜色为红色或褐色，硬度高 褐铁矿：主要成分为Fe2O3·nH2O，颜色为褐色，硬度低 菱铁矿：主要成分为FeCO3，颜色为灰白色，硬度低 钛铁矿：主要成分为FeTiO3，颜色为黑色，硬度高 钒钛磁铁矿：主要成分为Fe3O4·2Fe2O3·V2O5，颜色
矿石筛分： 将破碎后的 矿石进行筛 分，去除杂 质和过大颗 粒
矿石预热： 将筛分后的 矿石进行预 热，提高矿 石温度，降 低还原反应 温度
矿石还原： 将预热后的 矿石放入高 炉中，通过 高温还原反 应，将矿石 中的铁元素 还原出来， 形成铁水
铁水冷却： 将铁水冷却， 形成固态铁 块，便于后 续加工处理
高炉炼铁的主要 设备是高炉，其 结构复杂，操作 难度大，需要严 格的工艺控制。
冶金概论3-高炉冶炼用原料(二)
现代焦炭生产过程分为洗煤、配煤、炼 焦、熄焦及煤气和化工产品回收处理等工 序，生产工艺流程见图。
炼焦工艺：现代焦炭生产过程分为洗煤、配煤、炼焦、熄焦 及煤气和化工产品回收处理等工序，生产工艺流程见图2-10。
• (1)洗煤
•
原煤在炼焦前洗选，目的是降低煤中灰分和洗除
其它杂质。
• (2)配煤 • 可用于炼焦的煤主要有气煤、肥煤、焦煤和瘦 煤等。配煤是将上述各种结焦性不同的煤经洗选后， 按一定比例配合炼焦。目的是在保证焦炭质量的前 提下，节约日趋减少的主焦煤，扩大炼焦用煤源，
在烧结过程中还能去除其它有害元素，如As、Pb、
Zn、K、Na等。这些均为有毒气体，所以对烧结 废气应作净化处理。
• （3）烧结矿形成
• 烧结矿的成矿机理，包括烧结过程的固相反应、
液相形成及结晶过程。
•
在烧结料中主要矿物都是高熔点的，在烧结
温度下大多不能熔化。当物料加热到一定温度时， 各组分之间进行固相反应，生成熔点较低的新化 合物，使它们在较低温度下生成液相，并将周围 物料浸润和熔融。
水制成8 ～ 15mm的圆球。这种圆球经过干燥、焙烧
成为强度很高的球团矿。
(1)球团矿生产工艺 (P17 ～ 18，图2-6) (2)生球形成(P18，图2-7) (3)球团焙烧固结 (4)球团焙烧设备
4 球团矿与烧结矿的比较
• ①球团矿生产适合于使用细磨精矿粉。 烧结矿主要依靠液相固结，而球团矿主 要依据铁矿物的再结晶和结晶长大固结。 因而精矿品位越高、粒度越细、越有利 于球团生产。 细精矿粉如用于烧结，料层透气性明显 变差．将影响烧结生产率。
•
3FeO＋1/2O2＝Fe3O4
• 4)去硫反应： 烧结过程是一个有效的脱硫过程，
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选或浮选得到的高品位细 粉状矿石 （TFe60~68%）
Limonite
各类铁矿石图
褐铁矿
Hematite
赤铁矿
Magnetite
Siderite
磁铁矿
菱铁矿
Goethite
Pyrite
针铁矿(Fe2O3*H2O)
黄铁矿
各类铁矿石含量及冶炼性能
铁矿石
理论含 铁量(%)
贫富界限 实际品位 (%)
我国铁矿石 最低工业品 位(%）
冶炼性能
赤铁矿（Fe2O3）
70
磁铁矿（Fe3O4）
72.4
菱铁矿（FeCO3）
48.3
褐铁矿
55.2～
（2Fe2O3·3H2O）
66.1
49
50.68 33.74
38.64～ 46.27
30～35 30 25
30
P，S↓易还原
P，S↑难还原 P，S↓焙烧后易还
原
↑易还原
高碱度(2.0～3.0) 超高碱度(3.0～4.0)烧结矿。
为了改善炉渣的流动性和稳定性，烧结矿中常含有 MgO(如2～3%或更高)，使渣中MgO含量达到7～8%或更高，促 进高炉顺行。
2.2.2 烧结反应过程
• 鼓风烧结法（平地吹土烧法、烧结锅 、带式烧结 机）
• 抽风烧结法 （间隙式 固定式及移动式烧结盘） ( 连续式 环式及带式抽风烧结机） 目前世界各国90%以上的烧结矿由抽风带式 烧结机生产，其他烧结方法有回转窑烧结，悬浮 烧结，抽风或鼓风盘式烧结和土法烧结等。各法 生产工艺和设备尽管有所不同，但烧结基本原理 基本相同。
CaO（有效）= CaO（石灰石）- R×SiO2（石灰石）
②S、P↓ S（0.01~0.08%），P（0.001~0.03%）
③减少CaCO3入炉： 原因：a. 高温分解吸热 b. CO2+C=2CO c. CO2会冲淡CO浓度造成焦比K增加。
2.1.3 高炉燃料
A.焦炭
①主要作用： 作为高炉热量主要来源的60～80%，其它热风提供 提供还原剂C、CO 料柱骨架，保证透气性、透液性
第二章高炉炼铁原料
2.1 铁矿石和燃料 2.2 烧结矿 2.3 球团矿 2.4其它固结方法
2.1 铁矿石和燃料
2.1.1 铁矿石
• 几个基本概念 • 1）富 矿：含铁品位>50%的铁矿石； • 2）贫矿：实际含铁量低于理论含铁量70%
的铁矿石称贫矿（必须经过选矿后使用）。 • 3）块矿和粉矿 • 4）精矿：贫矿经过破碎、细磨，并通过磁
生产烧结矿
2.2.1 烧结矿质量评价
对烧结矿质量的要求是：品位高，强度好，成分稳定， 还原性好，粒度均匀，粉末少，碱度适宜，有害杂质少。 1）强度和粒度 国内外多采用标准转鼓的鉴定方法来确定烧结矿强度。 取粒度25～150mm的烧结矿试样20kg，置于直径1.0m， 长0.65m的转鼓中
转鼓指数=(1-A/20) ×100%
②质量要求： 含炭量：C↑灰份↓→→渣量↓、强度↑、反应性↓ →→焦比↓ 含S量：生铁中[S]80%±来源于焦碳 强 度：M40、M10(转鼓指数)
③成分稳定（特指水分）： 干熄焦技术（宝钢） ④焦炭反应性：
C+CO2=2CO（H2O或O2）
开始反应位置的高低快慢→影响间接还原区的范围，从而影响焦比。
铁矿石被CO、H2还原的难易程度，影响焦比; D 化学成分稳定性：
TFe波动≤±0.5%，SiO2 ≤±0.03%混匀的重要性（条件： 平铺直取——原料场应足够大）;
铁矿石的准备处理
破碎
粗破
筛分
混匀
焙烧
选矿
造块 磁选机
球磨机 输送机
烧结矿及烧结球团
烧结矿
烧结球团
2.1.2 （助）熔剂
（1）作用：形成低熔点易流动的炉渣、脱S（碱性熔剂）调 整成分。
• 式中A--试样中小于5mm部分的重量，kg。显然转鼓指数 愈大，烧结矿强度愈好。一般要求烧结矿的转鼓指数大 于75%。
2）还原性 生产中习惯用烧结矿中的FeO含量表示还原性。
3）碱度 烧结矿碱度一般用R=CaO/SiO2表示,按照碱度的不同,烧
结矿可分为三类： A)酸性(或普通)烧结矿 碱度(如R＜0.9)低于炉渣碱度。 B)自熔性烧结矿 碱度(1.0～1.4)等于或接近炉渣碱度。 C)熔剂性烧结矿 碱度(＞1.4)明显高于炉渣碱度
下面着重以带式抽风烧结法来论述。
带式抽风烧结机
带式抽风烧结机
液化气体
再循环罩
分离器
气体混合室 分离器
带式抽风烧结机
烧结矿冷却机
1）烧结过程
精矿、粉矿
（0~10mm）
石灰石、白云石 （80~0mm）
碎焦、无烟煤 （25~0mm）
破碎
>3mm
筛分 3~0配mm 料 皮
（2）种类：
性质 碱性 酸性
中性
使用条件及作用 铁矿中脉石为酸性氧化物，包括：石灰石、白云石、石灰 铁矿中脉石为碱性氧化物，主要为：SiO2（只在炉况失常 时使用——（Al2O3）≥18%或排碱时） 高Al熔剂，主要为：含Al2O3高的铁矿（只在降低炉渣流动 性时使用）
(3)熔剂的质量要求
①碱性氧化物含量（CaO+MgO≥52%） 概念：石灰石有效熔剂性能用CaO（有效）表示
铁矿石的评价
A 成分 ⑴品位：含铁量，理论上品位↑1%，焦比↓2%，产量↑ 3% ⑵脉石成分：SiO2、Al2O3↓越低（须重视Al2O3 ），MgO ↑
越好 ⑶有害杂质和有益元素：S、P、Pb、Zn、As、K、Na、 Cu、
Mn、V、Ni、Cr、Nb B 强度和粒度
强度↓易粉化影响高炉透气性，不同粒度应分级入炉; C 吹燃料
焦煤减少，价格上升，寻找替代能源
（1）气体燃料 天然气、焦炉煤气、热转化气（裂化石油气、重油裂
化气等） （2）液体燃料
重油、柴油、焦油 （3）固体燃料
煤---无烟煤、烟煤、褐煤
2.2 烧结矿
富矿粉和贫矿富选后得到的精矿粉都不能直接入炉冶 炼，必须将其重新造块，烧结是最重要最基本的造块方法 之一。通过烧结得到的烧结矿具有许多优于天然富矿的冶 炼性能，如高温强度高,还原性好,含有一定的CaO、MgO， 具有足够的碱度,高炉可不加或少加石灰石。通过烧结可 除去矿石中的S、Zn、Pb、As、K、Na等有害杂质，减少其 对高炉的危害。高炉使用冶炼性能优越的烧结矿后，基本 上解除了天然矿冶炼中常出现的结瘤故障；同时极大地改 善了高炉冶炼效果。烧结中可广泛利用各种含铁粉尘和废 料，扩大了矿石资源,又改善了环境。
Limonite
各类铁矿石图
褐铁矿
Hematite
赤铁矿
Magnetite
Siderite
磁铁矿
菱铁矿
Goethite
Pyrite
针铁矿(Fe2O3*H2O)
黄铁矿
各类铁矿石含量及冶炼性能
铁矿石
理论含 铁量(%)
贫富界限 实际品位 (%)
我国铁矿石 最低工业品 位(%）
冶炼性能
赤铁矿（Fe2O3）
70
磁铁矿（Fe3O4）
72.4
菱铁矿（FeCO3）
48.3
褐铁矿
55.2～
（2Fe2O3·3H2O）
66.1
49
50.68 33.74
38.64～ 46.27
30～35 30 25
30
P，S↓易还原
P，S↑难还原 P，S↓焙烧后易还
原
↑易还原
高碱度(2.0～3.0) 超高碱度(3.0～4.0)烧结矿。
为了改善炉渣的流动性和稳定性，烧结矿中常含有 MgO(如2～3%或更高)，使渣中MgO含量达到7～8%或更高，促 进高炉顺行。
2.2.2 烧结反应过程
• 鼓风烧结法（平地吹土烧法、烧结锅 、带式烧结 机）
• 抽风烧结法 （间隙式 固定式及移动式烧结盘） ( 连续式 环式及带式抽风烧结机） 目前世界各国90%以上的烧结矿由抽风带式 烧结机生产，其他烧结方法有回转窑烧结，悬浮 烧结，抽风或鼓风盘式烧结和土法烧结等。各法 生产工艺和设备尽管有所不同，但烧结基本原理 基本相同。
CaO（有效）= CaO（石灰石）- R×SiO2（石灰石）
②S、P↓ S（0.01~0.08%），P（0.001~0.03%）
③减少CaCO3入炉： 原因：a. 高温分解吸热 b. CO2+C=2CO c. CO2会冲淡CO浓度造成焦比K增加。
2.1.3 高炉燃料
A.焦炭
①主要作用： 作为高炉热量主要来源的60～80%，其它热风提供 提供还原剂C、CO 料柱骨架，保证透气性、透液性
第二章高炉炼铁原料
2.1 铁矿石和燃料 2.2 烧结矿 2.3 球团矿 2.4其它固结方法
2.1 铁矿石和燃料
2.1.1 铁矿石
• 几个基本概念 • 1）富 矿：含铁品位>50%的铁矿石； • 2）贫矿：实际含铁量低于理论含铁量70%
的铁矿石称贫矿（必须经过选矿后使用）。 • 3）块矿和粉矿 • 4）精矿：贫矿经过破碎、细磨，并通过磁
生产烧结矿
2.2.1 烧结矿质量评价
对烧结矿质量的要求是：品位高，强度好，成分稳定， 还原性好，粒度均匀，粉末少，碱度适宜，有害杂质少。 1）强度和粒度 国内外多采用标准转鼓的鉴定方法来确定烧结矿强度。 取粒度25～150mm的烧结矿试样20kg，置于直径1.0m， 长0.65m的转鼓中
转鼓指数=(1-A/20) ×100%
②质量要求： 含炭量：C↑灰份↓→→渣量↓、强度↑、反应性↓ →→焦比↓ 含S量：生铁中[S]80%±来源于焦碳 强 度：M40、M10(转鼓指数)
③成分稳定（特指水分）： 干熄焦技术（宝钢） ④焦炭反应性：
C+CO2=2CO（H2O或O2）
开始反应位置的高低快慢→影响间接还原区的范围，从而影响焦比。
铁矿石被CO、H2还原的难易程度，影响焦比; D 化学成分稳定性：
TFe波动≤±0.5%，SiO2 ≤±0.03%混匀的重要性（条件： 平铺直取——原料场应足够大）;
铁矿石的准备处理
破碎
粗破
筛分
混匀
焙烧
选矿
造块 磁选机
球磨机 输送机
烧结矿及烧结球团
烧结矿
烧结球团
2.1.2 （助）熔剂
（1）作用：形成低熔点易流动的炉渣、脱S（碱性熔剂）调 整成分。
• 式中A--试样中小于5mm部分的重量，kg。显然转鼓指数 愈大，烧结矿强度愈好。一般要求烧结矿的转鼓指数大 于75%。
2）还原性 生产中习惯用烧结矿中的FeO含量表示还原性。
3）碱度 烧结矿碱度一般用R=CaO/SiO2表示,按照碱度的不同,烧
结矿可分为三类： A)酸性(或普通)烧结矿 碱度(如R＜0.9)低于炉渣碱度。 B)自熔性烧结矿 碱度(1.0～1.4)等于或接近炉渣碱度。 C)熔剂性烧结矿 碱度(＞1.4)明显高于炉渣碱度
下面着重以带式抽风烧结法来论述。
带式抽风烧结机
带式抽风烧结机
液化气体
再循环罩
分离器
气体混合室 分离器
带式抽风烧结机
烧结矿冷却机
1）烧结过程
精矿、粉矿
（0~10mm）
石灰石、白云石 （80~0mm）
碎焦、无烟煤 （25~0mm）
破碎
>3mm
筛分 3~0配mm 料 皮
（2）种类：
性质 碱性 酸性
中性
使用条件及作用 铁矿中脉石为酸性氧化物，包括：石灰石、白云石、石灰 铁矿中脉石为碱性氧化物，主要为：SiO2（只在炉况失常 时使用——（Al2O3）≥18%或排碱时） 高Al熔剂，主要为：含Al2O3高的铁矿（只在降低炉渣流动 性时使用）
(3)熔剂的质量要求
①碱性氧化物含量（CaO+MgO≥52%） 概念：石灰石有效熔剂性能用CaO（有效）表示
铁矿石的评价
A 成分 ⑴品位：含铁量，理论上品位↑1%，焦比↓2%，产量↑ 3% ⑵脉石成分：SiO2、Al2O3↓越低（须重视Al2O3 ），MgO ↑
越好 ⑶有害杂质和有益元素：S、P、Pb、Zn、As、K、Na、 Cu、
Mn、V、Ni、Cr、Nb B 强度和粒度
强度↓易粉化影响高炉透气性，不同粒度应分级入炉; C 吹燃料
焦煤减少，价格上升，寻找替代能源
（1）气体燃料 天然气、焦炉煤气、热转化气（裂化石油气、重油裂
化气等） （2）液体燃料
重油、柴油、焦油 （3）固体燃料
煤---无烟煤、烟煤、褐煤
2.2 烧结矿
富矿粉和贫矿富选后得到的精矿粉都不能直接入炉冶 炼，必须将其重新造块，烧结是最重要最基本的造块方法 之一。通过烧结得到的烧结矿具有许多优于天然富矿的冶 炼性能，如高温强度高,还原性好,含有一定的CaO、MgO， 具有足够的碱度,高炉可不加或少加石灰石。通过烧结可 除去矿石中的S、Zn、Pb、As、K、Na等有害杂质，减少其 对高炉的危害。高炉使用冶炼性能优越的烧结矿后，基本 上解除了天然矿冶炼中常出现的结瘤故障；同时极大地改 善了高炉冶炼效果。烧结中可广泛利用各种含铁粉尘和废 料，扩大了矿石资源,又改善了环境。