炼铁简述

⒊装料系统： 有钟炉顶：包括受料漏斗、旋转布料器、 大小钟漏斗、大小钟、大小钟平衡杆、探 尺 无钟炉顶：包括受料漏斗、上下密封 阀、中心喉管、布料溜槽、探尺 高压操作的高炉还有均压阀、放散阀 任务：按工艺要求将上料系统运来的炉 料均匀的装入炉内并保证煤气的密封。
⒋送风系统：包括鼓风机、热风炉、 热风管道、冷风管道、煤气管道、 混风管道、各种阀门、换热器等。 任务：连续可靠地供给高炉冶 炼所需热风。
硫可改善钢材的切削加工性能，在易切削钢中，
S可达0.15~0.3%。
铁矿石分类及特性
磷是钢材中的有害成分，使钢具有冷脆性。
磷能溶于α-Fe中（可达1.2%），固溶并富集在晶
粒边界的磷原子使铁素体在晶粒间的强度大大增 高，从而使钢材的室温强度提高而脆性增加，称 为冷脆。磷在钢的结晶过程中容易偏析，而又很 难用热处理的方法来消除，亦使钢材冷脆的危险 性增加。但含磷铁水的流动性好，充填性好，对 制造畸形复杂铸件有利。磷亦可改善钢材的切削 性能，故在易切削钢中磷含量可达 0.08 ～ 0.15% 。
十二世纪我国冶炼生铁技术传入欧洲，由于
欧洲工业革命的兴起，迅速推动了钢铁工业 的发展。我国再引进了欧洲钢铁的生产技术， 于1890年建立了汉冶萍钢铁公司开始发展现 代钢铁业。当时钢铁产量很少，属于我国的 更少。解放后，我国的钢铁工业得到了迅猛 发展，除扩建老企业，还建设了一些新企业， 1983年刚产量居世界第四位，1997年后开始 居世界第一位，年产量达一亿吨以上。
铁矿石分类及特性
二、天然铁矿石的分类及特征
天然铁矿石按其主要矿物分为磁铁矿、赤铁矿、褐
铁矿和菱铁矿等几种，主要矿物组成及特征见表2-1。
表2-1 常见铁（锰）矿石的组成及特征
铁矿石分类及特性
三、铁矿石质量评价
铁矿石质量直接影响高炉冶炼效果，必须严格要
求。通常从以下几方面评价：
铁矿石分类及特性
铁矿石分类及特性
磷是钢材中的有害成分，使钢具有冷脆性。
矿石中的磷在选矿和烧结过程中不易除去，在高
炉冶炼过程磷几乎全部进入生铁。因此，生铁含 磷量决定于矿石含磷量，要求铁矿石含磷愈低愈 好。
铁矿石分类及特性
铅（Pb）、锌（Zn）和砷（As）
在高炉内都易还原。Pb不溶于Fe而密度又比Fe大，
铁矿石分类及特性
铁矿石中常共生有 Mn 、 Cr 、 Ni 、 Co 、 V 、 Ti 、
Mo。这些元素有改善钢铁性能的作用，故称有益
元素。
当它们在矿石中的含量（ % ）达到一定数值时，
如Mn≥5、Cr≥0.06、Ni≥0.2，Co≥0.03， V≥ 0.1~0.15 ， Mo≥ 0.3 ， Cu≥ 0.3 ，则称为复合矿 石，经济价值很大，应考虑综合利用。
⒌煤气回收及除尘系统：包括煤气 上升管、煤气下降管、重力除尘器、 洗涤塔、文氏管、脱水器、电除尘 器或布袋除尘器 任务：将炉顶引出的含尘量很 高的煤气净化成合乎要求的气体燃 料；回收高炉煤气，使其含尘量降 至10mg/m3以下，以满足用户对煤 气质量的要求。
⒍渣铁处理系统：包括出铁场、 开口机、泥炮、炉前吊车、铁水 罐、堵渣机、水渣池及炉前水力 冲渣设施等。 任务：定期将炉内的渣、铁 出净并及时运走，以保证高炉连 续生产。
1.矿石品位
品位即铁矿石的含铁量，它决定着矿石的
开采价值和入炉前的处理工艺。入炉品位 愈高，愈有利于降低焦比和提高产量，从 而提高经济效益。经验表明，若矿石含铁 量提高1%，则焦比降低%，产量增加3%。
铁矿石分类及特性
矿石的贫富一般以其理论含铁量的 70% 来评估。
实际含铁量超过理论含铁量的 70% 称富矿。但这 并不是绝对固定的标准。因为它还与矿石的脉石 成分、杂质含量和矿石类型等因素有关。如对褐 铁矿、菱铁矿和碱性脉石矿含铁量的要求可适当 放宽。因褐、菱铁矿受热分解出 H 2 O 和 CO 2 后品 位会提高。碱性脉石矿含CaO 高，冶炼时可少加 或不加石灰石，其品位应按扣去CaO 的含铁量来 评价。
铁矿石分类及特性
此外，一些铁矿石还含有 碱金属钾、钠 ，它们
在高炉下部高温区大部分被还原后挥发，到上部 又氧化而进入炉料中，造成循环累积，使炉墙结 瘤。因此要求矿石中含碱金属量必须严格控制。 我国普通高炉碱金属（ K 2 O+Na 2 O ）入炉量限制 为5~7kg/t· Fe，国外高炉碱金属（K2O+Na2O）入 炉限制量为低于3.5kg/t· Fe。
铁矿石分类及特性
对于铁矿石中一些有害杂质，如果含量较
高，如Pb≥0.5，Zn≥0.7，Sn≥0.2时，应视 为复合矿石综合利用。因为这些杂质本身 也是重要的金属。
铁矿石分类及特性
4．矿石的粒度和强度 入炉铁矿石应具有适宜的粒度和足够的强度。粒
度过大会减少煤气与铁矿石的接触面积，使铁矿 石不易还原；过小则增加气流阻力，同时易吹出 炉外形成炉尘损失；粒度大小不均，则严重影响 料柱透气性。因此，大块应破碎，粉末应筛除， 粒度应适宜而均匀。一般要求矿石粒度在 5~40mm范围，并力求缩小上下限粒度差。 铁矿石的强度是指铁矿石耐冲击、摩擦的强弱程 度。随着高炉容积不断扩大，入炉铁矿石的强度 也要相应提高。否则易生成粉末、碎块，一方面 增加炉尘损失，另一方面使高炉料柱透气性变坏， 引起炉况不顺。
铁矿石分类及特性
高炉炼铁过程可去除90%以上的硫。但脱硫需要
提高炉渣碱度，渣量增加，导致焦比增加而产量 降低。根据鞍钢经验，矿石中含硫每增加0.1％， 焦比升高5%。一般规定矿石中S≤0.06%为一级矿， S≤0.2%为一级矿，S>0.3%为高硫矿。对于高硫 矿石，可以通过选矿和烧结的方法降低含硫量。
巴音郭楞职业技术学院矿业工程系 主讲人：王晓远
绪论
1.高炉炼铁简述 2.铁矿粉造块（烧结矿 和球团矿） 3.炼铁原理 4.炼铁设备 5.炼铁工艺
钢铁生产工艺流程
炼铁历史与现状
我国是世界上最早发明钢铁冶金技术的国家，
早期的冶铁业居世界领先地位。 我国2700年前已有高炉，西汉有50m辽东郡 使汉代古铁场之一，汉武帝置49个铁官，辽 东郡设百户所。
铁矿石分类及特性
3．有害杂质和有益元素的含量
有害杂质通常指S、P、Pb、Zn、As等，它们的
含量愈低愈好。Cu有时为害，有时为益，视具体 情况而定。表2-2 为入炉铁矿石有害杂质的界限 含量。

表2-2 入炉铁矿石有害杂质的界限含量（%）
铁矿石分类及特性
硫是对钢铁危害大的元素，它使钢材具有热脆性。 所谓“热脆”就是 S 几乎不熔于固态铁而与铁形 成FeS，而FeS与Fe形成的共晶体熔点为988℃， 低于钢材热加工的开始温度（1150~1200℃）。 热加工时，分布于晶界的共晶体先行熔化而导致 开裂。因此矿石含硫愈低愈好。国家标准规定生 铁中S≤0.07%，优质生铁S≤0.03%，就是要严格 控制钢中硫含量。
还原后沉积于炉底，破坏性很大。Pb在1750℃时 沸腾，挥发的铅蒸气在炉内循环能形成炉瘤。Zn 还原后在高温区以Zn蒸气大量挥发上升，部分以 ZnO沉积于炉墙，使炉墙胀裂并形成炉瘤。As可 全部还原进入生铁，它可降低钢材的焊接性并使 之“冷脆”。生铁含As量应小于1%，优质生铁不 应含As。
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铁矿石分类及特性
一、矿石和脉石
随着选矿和冶炼技术的发展，矿石的来源和范围不
断扩大。如含铁较低的贫矿，经过富选也可用来炼 铁；过去认为不能冶炼的攀枝花钒钛磁铁矿，已成 为重要的炼铁原料。 矿石中除了用来提取金属的有用矿物外，还含有一 些工业上没有提炼价值的矿物或岩石，统称为脉石。 对冶炼不利的脉石矿物，应在选矿和其它处理过程 中尽量去除。
绝 热 材 料
炉 尘
1.2 高炉本体及生产附属系统
高炉生产以高炉
本体为主体，包 括八大系统： ⒈高炉本体：高 炉本体是冶炼生 铁的主体设备， 由炉基、炉壳、 炉衬及冷却设备、 支柱或框架组成。 任务：高炉冶 炼在其内部连续 进行。
⒉供上料系统：包括贮矿场、贮 矿槽、焦炭滚筛、称量漏斗、称 量车、料坑、斜桥、卷扬机、料 车上料机、大型高炉采用皮带上 料机。 任务：及时、准确、稳定地将 合格原料送入高炉炉顶的受料漏 斗。
对冶炼过程及冶炼效果影响极大。目 前，炼铁的发展趋势之一就是采用精 料。
铁矿石分类及特性
一、矿石和脉石
矿石是矿物的集合体。但是，在当前科学技术条件
下，能从中经济合理地提炼出金属来的矿物才称为 矿石。矿石的概念是相对的。例如铁元素广泛地、 程度不同地分布在地壳的岩石和土壤中，有的比较 集中，形成天然的富铁矿，可以直接利用来炼铁， 堪称矿石；有的比较分散，形成贫铁矿，用于冶炼 既困难又不经济。
高炉炼铁技术的发展主要有下列几项技术的应用为
特征： 1.蒸汽机及电动机为动力的大型鼓风机的应用，可以 扩大炉子容积，提高生产能力。 2.冶金焦炭的应用，由于焦炭强度高，可建更大高炉， 扩大生产规模；不再用木炭扩大了可利用的燃料资 源。 3.高温鼓风炼铁增加带入的热量，提高炉内温度水平， 使高炉冶炼顺利进行。另外，富氧、精料、高压操 作、高炉大型化及其它先进技术的应用极大强化了 炼铁的生产过程
铁矿石分类及特性
铜
在钢中若不超过 0.3% 可增加钢材抗蚀性，超过
0.3%时，则降低其焊接性，并有热脆现象。铜在 烧结中一般不能去除，在高炉中又全部还原进入 生铁。故钢铁含铜量决定于原料含铜量。一般铁 矿石允许含铜量不超过0.2%。对于一些难选的高 铜氧化矿，可采用氯化焙烧法回收铜，同时可炼 高铜（Cu＞1.0%）铸造生铁，它具有很好的机械 性能和耐腐蚀性能。
铅（Pb）、锌（Zn）和砷（As） 铁矿石中的铅、锌、砷常以硫化物形态存在，如 方铅矿（PbS）、闪锌矿（ZnS）、毒砂 （ FeAsS ）。烧结过程中很难排除铅、锌，因此 要求含量越低越好。一般要求含铅、锌不应超过 0.1%。含铅高的铁矿石可以通过氯化焙烧和浮选 方法使铅铁分离。含锌高的矿石不能单独直接冶 炼，应该与含锌少的矿石混合使用，或进行焙烧、 选矿等处理，降低铁矿石中的含锌量。烧结过程 中能部分去除矿石中的砷，可以采用氯化焙烧方 法排除。通常要求，铁矿石含砷不超过0.07%