工业炼铁 电炉炼钢的工艺流程图

工业炼铁 电炉炼钢的工艺流程图工业炼铁(电炉炼钢工艺流程图)

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高炉炼铁工艺分为以下几个部分:高炉炼铁工艺详解、高炉炼铁原理、主要高炉炼铁工艺设备简介、高炉炼铁原料、高炉炉体主要部件介绍、高炉操作知识。

一、高炉炼铁工艺流程详解

高炉炼铁工艺流程详见下图:

二、高炉炼铁的原理

炼铁本质上是一个将铁从其天然形式(如矿石等含铁化合物)中还原出来的过程。

主要炼铁方法有高炉法、直接还原法、熔融还原法等。其原理是矿石处于特定的大气中(还原性物质CO、H2、C；适宜温度等。)通过物化反应得到还原生铁。除了一小部分生铁用于铸造外，大部分用作炼钢原料。

高炉炼铁是现代炼铁的主要方法，是钢铁生产的重要环节。这种方法是从古代竖炉炼铁发展和改进而来的。虽然世界各国研究开发了许多新的炼铁方法，但高炉炼铁生产的铁因其技术经济指标好、工艺简单、产量大、劳动生产率高、能耗低，仍占世界铁总产量的95%以上。

炼铁过程是含铁原料(烧结矿、球团矿或铁矿石)、燃料(焦炭、煤粉等)。)等辅助原料(石灰石、白云石、锰矿等。)按一定比例从高炉顶部装入高炉，由高炉下部的热风炉沿炉周风口向高炉内吹入热风，帮助焦炭燃烧(有的高炉还喷入煤粉、重油、天然气等辅助燃料)，焦炭中的碳被吹入/高温吹入。原材料和燃料随着熔炉的熔炼过程而减少。当下降的炉料遇到上升的煤气时，依次发生传热、还原、熔化和脱碳，生成生铁。铁矿石原料中的杂质与加入炉中的熔剂结合形成炉渣。炉底的铁水间歇地排入铁水包，送到炼钢厂。同时，产生高炉煤气和炉渣两种副产品。高炉渣铁的主要矿石中的不可还原杂质与石灰石等熔剂结合，从渣口排出，水淬后全部用作水泥生产的原料。产生的煤气从炉顶导出，经除尘后用作热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。炼铁工艺流程及主要排污节点如上图所示。

三.高炉冶炼主要工艺设备简介

高炉炼铁设备由:①高炉炉体；②加料设备；③供气设备；④吹气设备；⑤气体处理设备；⑥渣铁处理设备。

辅助系统的建设投资一般是高炉的4~5倍。在生产中，各个系统相互配合、相互制约，形成了连续的、大规模的高温生产过程。高炉启动后，整个系统必须昼夜连续生产。除计划检修和因特殊事故临时停炉外，直到一代人寿命结束，才停炉。

简要介绍高炉炼铁系统的主要设备(炉体系统、炉渣处理系统、装料系统、除尘系统和送风系统)。

1.鼓风炉

高炉炉体复杂，本文最后有专门的介绍。

炉壳采用圆形截面钢板炼铁竖炉，炉壳内置耐火砖内衬。高炉炉体从上到下分为五个部分:炉喉、炉身、炉腰、炉腹和炉膛。由于高炉炼铁技术具有经济指标好、工艺简单、产量大、劳动生产效率高、能耗低等优点，用这种方法生产的铁占世界铁产量的绝大部分。在生产中，铁矿石、焦炭和造渣剂(石灰石)从高炉顶部装入，预热后的/在高温下，焦炭中的碳(有些高炉还注入煤粉、重油、天然气等辅助燃料。)与高炉煤气中的氧气空燃烧生成一氧化碳和氢气，铁矿石中的氧气在炉内上升的过程中被去除，从而还原得到铁。铁水从铁口流出。铁矿石中未还原的杂质与石灰石等熔剂结合生成炉渣，炉渣从出渣口排出。产生的气体从炉顶排出，经除尘后用作热风炉、加热炉、焦炉和锅炉的燃料。高炉冶炼的主要产品是生铁，以及副产品高炉矿渣和高炉煤气。

2.高炉除尘器

高炉煤气除尘设备。高炉使用的除尘器有重力除尘器、离心除尘器、旋风除尘器、洗涤塔、文丘里管、洗涤器、静电除尘器、袋式除尘器等。粗尘(> 60 ~ 90um)可用重力除尘器、离心除尘器和旋风除尘器去除。细粉尘需要使用空气洗涤器、静电除尘器等除尘设备。

3.高炉鼓风机

高炉最重要的动力设备。它不仅直接提供高炉冶炼所需的氧气，还提供克服高炉炉料柱阻力所需的煤气动力。现代和中型高炉使用的鼓风机大多是由汽轮机驱动的离心式鼓风机和轴流式鼓风机。近年来，使用了大容量同步电动鼓风机。这种鼓风机虽然耗电多，但启动、维护容易，投资少。高炉冶炼需要鼓风机供给一定量的空气体，保证一定量的碳燃烧；所需风量不仅与炉容成正比，还与高炉的强化程度有关。一般单位炉容风量为2.1 ~ 2.5 m3/min。但实际上，考虑到生产的发展，很多高炉都配备了容量大于这个比例的风机。

5.热金属罐车

铁水罐车用于运输铁水，实现铁水在脱硫段和装料段之间的转移，或者放在高炉出钢的搅拌机或搅拌机下面。

四.高炉炼铁原料

高炉冶炼的原料主要由铁矿石、燃料(焦炭)和熔剂(石灰石)组成。

一般冶炼1吨生铁需要1.5-2.0吨铁矿石、0.4-0.6吨焦炭、0.2-0.4吨熔剂，总共需要2-3吨原料。为了保证高炉生产的连续性，需要充足的原料。

因此，无论是生铁厂家还是钢厂，原材料的采购都显得尤为重要。

虽然生铁冶炼原理相同，但由于冶炼方法和冶炼设备不同，工艺流程也不同。下面分别简单介绍一下。

高炉生产是连续的。第一代高炉(从开炉到大修停炉)可以连续生产几年到十几年。在生产过程中，铁矿石、焦炭和熔剂从高炉顶部连续加料(一般顶部由物料和料斗组成，现代高炉为钟形阀顶和无料钟顶)，从高炉下部风口吹入热空气(1000 ~ 1300℃)，注入油、煤或天然气等燃料。装入高炉的铁矿石主要是铁和氧的化合物。在高温下，焦炭中的碳和注射液中的碳燃烧产生的一氧化碳会将铁矿石中的氧气带走，得到铁。这个过程叫做还原。铁矿石被还原成生铁，铁水从出铁口排出。铁矿石中的脉石、喷吹料中的焦炭和灰分与加入炉内的石灰石等熔剂结合生成炉渣，分别从出铁口和出渣口排出。气体从炉顶导出，除尘后作为工业气体使用。现代高炉还可以利用炉顶的高压，利用部分出口气体发电。

生铁是高炉的产物(指高炉冶炼生铁)，高炉的产物不仅是生铁，还有锰铁，属于铁合金产品。锰铁高炉不参与炼铁高炉各项指标的计算。在高炉炼铁过程中，还会产生水渣、渣棉、高炉煤气等副产品。

高炉炼铁特点:规模大，高炉容积在其他或不断扩大。比如宝钢高炉4063立方米，日产生铁1万多吨，炉渣4000多吨，焦炭4000多吨。

目前国内单个生铁生产厂家的高炉容积已经达到500立方米左右，但大部分还停留在100-300立方米之间，甚至还有100立方米以下的高能耗、高污染的小型高炉。产品质量参差不齐，出版物零散，没有规模，无法与国际钢厂相比。

附件:高炉炉体主要部件

高炉炉壳:现代高炉普遍采用焊接钢板炉壳，只有少数最小的土高炉采用钢箍加固。炉壳的作用是固定冷却设备，保证高炉砌筑牢固，密封炉体，部分还承受顶部荷载。炉壳除了承受很大的重力外，还承受热应力和内部气体压力，有时还得抵抗材料坍塌、材料坐封甚至可能发生气体爆炸的突然冲击，所以要有足够的强度。炉壳的外部尺寸应与高炉的内部形状、炉体各部分的厚度和冷却设备的结构相适应。

喉部:高炉炉体的最上部，呈圆柱形。炉喉不仅是炉料的入口，也是煤气的出口。它起到控制和调节炉料和煤气上层分布的作用。喉部直径应与炉膛、腰部和钟的直径成正比。炉喉高度应允许容纳一批以上的炉料，以控制炉料的分布和气体流量。

炉体:高炉铁矿石间接还原的主要区域，简称圆锥台，自上而下逐渐扩大。用于防止炉料遇热体积膨胀后形成拱形，降低炉料下落阻力。炉角对炉料下降和气流分布有很大影响。

腰部:高炉直径最大的位置。它在炉膛和炉膛之间进行合理的过渡。由于炉渣在炉腰处形成，粘性的一次炉渣会恶化炉料的透气性，为了降低气流的阻力，当炉渣量较大时，炉腰的直径可以适当扩大，但仍需与其他部位的尺寸保持适当的比例关系，比例的上限是合适的。炉腰高度对高炉冶炼过程影响不大，一般只在小范围内变化。

炉膛:高炉熔化造渣的主要部分，呈倒锥形。为适应炉料熔化后体积收缩的特点，其直径自上而下逐渐减小，形成一定的腹角。机腹的存在使燃烧区处于合适的位置，有利于气流的均匀分布。炉腹高度视高炉容积而定，但不能过高或过低，一般为3.0 ~ 3.6m，炉腹包角一般为79 ~ 82°；过大不利于气流分布；如果太小，不利于负担的平稳运行。

炉膛:高炉燃料燃烧、渣铁反应、储存和排放的圆柱形区域。出铁口、渣口和风口都位于炉膛内，因此也是承受高温煤气和渣铁最剧烈的物理化学侵蚀的部位，对高炉煤气的初始分布、热态、生铁质量和品种都有非常重要的影响。

炉底:高炉炉底砌体不仅承受炉料、渣液和铁水的静压，还承受1400 ~ 4600℃的高温、机械和化学侵蚀，其侵蚀程度决定了高炉的第一代寿命。只有当砌体表面温度降至其接触的渣铁凝固温度，表面形成渣皮(或铁壳)时，才能防止其进一步侵蚀，因此需要对炉底进行冷却。通常是风冷或水冷。目前国内大部分大中型高炉采用全碳砖炉底或碳砖和高铝砖的综合炉底，大大提高了炉底的散热能力。

炉基础:它的作用是根据地层的承载力，将集中的重量均匀地传递到地层上，所以它的形状向下扩展。而高炉底座的总重量往往是高炉容积的10-18倍(吨)。不允许炉底下沉不均匀，一般炉底的倾斜值不大于0.1% ~ 0.5%。高炉底座应具有足够的强度和耐热性，以防止在各种应力下产生裂纹。炉底常做成圆形或多边形，以减少热应力的不均匀分布。

内衬:高炉的内衬构成高炉的工作间空，起到减少高炉热损失，保护炉壳等金属结构免受热应力和化学侵蚀的作用。炉衬由耐高温的耐火材料制成。炉衬的损坏受多种因素影响，不同部位的工作条件不同，损坏机理也不同，因此必须根据部位、冷却和高炉操作选择不同的耐火材料。

护喉板:在炉料的频繁冲击和高温气流的冲刷下，炉喉处于非常恶劣的工作状态。保持其圆柱形不被破坏是高炉上部调整的前提。因此，在炉喉处设置了保护板(钢砖)。小型高炉的护喉板可以用铸铁做成开盒状；大型高炉护喉板由100 ~ 150 mm厚的铸钢制成。炉喉护板主要有块状、条状、变径等几种形式。还原炉的护喉也起到调节炉料分布和气体流量的作用。

高炉解体

为了从技术上正确处理高炉冶炼中的复杂现象，有必要了解炉内情况。停炉、注水冷却或注氮冷却后，在尽可能保持高炉原有生产状态的同时，对从炉喉到炉底的积铁进行详细的解体调查，称为高炉解体调查。虽然它不能完全了解高炉生产的动态情况，但对了解高炉过程、强化高炉冶炼有很大的参考价值。

高炉冷却装置

高炉炉衬内部温度高达1400℃，耐火砖通常会软化变形。高炉冷却装置是为延长砖衬寿命而设置的，用于传递砖衬中的热量，将砖衬上的炉渣凝结成高炉下部的一层保护渣皮。根据结构不同，高炉冷却装置大致可分为外喷水冷却、风口渣口冷却、冷却壁及冷却水箱、风冷(水冷)炉底等装置。

高炉灰

又称炉灰，是高炉煤气带出的炉料粉。其数量不仅与高炉冶炼强度和顶压有关，还与炉料性质密切相关。炉料粉越多，炉尘量越大。目前，每吨炼铁约有10 ~ 10 ~ 100公斤高炉灰。高炉灰通常含有约40%的铁，并含有更多的碳和碱性氧化物。它的主要成分是焦粉和矿粉。在烧结料中加入部分高炉灰可以节约熔剂，降低燃料消耗。

高炉基本操作系统

1、炉膛运行的任务

(1)利用专用设备和出钢机、泥枪、堵渣机等各种工具，按规定时间分别开出渣口和铁口，然后通过渣铁沟将渣铁分别排入渣铁锅，出渣铁后堵住渣铁口，保证高炉连续生产。

②完成炉前炉渣、铁口及各种专用设备的维护。

③制作并修复撇渣器、主出铁槽、渣铁槽。

④与出渣出铁相关的一系列工作，如更换鼓风机、出渣口等冷却设备，清理渣铁输送线等。

2.高炉炉况稳定顺行:一般指炉内炉料随煤气流量上升而均匀下降，炉温稳定充裕，生铁合格，产量高低。

3.操作系统:根据高炉具体情况(如炉型、设备水平、原料条件、生产计划、品种指标要求)制定的高炉操作规程。

4.高炉基本操作系统:装料系统、送风系统、炉膛加热系统和造渣系统。

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