煉鐵高級(jí)技術(shù)論文(2)
煉鐵高級(jí)技術(shù)論文
煉鐵高級(jí)技術(shù)論文篇二
高爐煉鐵的新理念
摘 要：本文針對(duì)高爐煉鐵工藝的生產(chǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行了其技術(shù)性研究，使高爐煉鐵具有規(guī)模大、效率高、成本低等諸多優(yōu)勢(shì)，隨著技術(shù)的發(fā)展，高爐正朝著大型化、高效化和自動(dòng)化邁進(jìn)。
關(guān)鍵詞: 固態(tài)焦炭 渣鐵分離 爐料均勻 煤氣流分布
高爐是煉鐵的專(zhuān)用設(shè)備。雖然近代技術(shù)研究了直接還原、熔融技術(shù)還原等冶煉工藝，但它們都不能取代高爐，高爐生產(chǎn)是目前獲得大量生鐵的主要手段。近代來(lái)高爐向大型化發(fā)方向發(fā)展，目前世界上已有數(shù)座5000立方米以上容積的高爐在生產(chǎn)。我過(guò)也已經(jīng)有4300立方米的高爐投入生產(chǎn)，日產(chǎn)生鐵萬(wàn)噸以上，日消耗礦石等近2萬(wàn)噸，焦炭等燃料5千噸。這樣每天有數(shù)萬(wàn)噸的原、燃料運(yùn)進(jìn)和產(chǎn)品輸出，還需要消耗大量的水、風(fēng)、電氣，生產(chǎn)規(guī)模及吞吐量如此之大，是其他企業(yè)不可比擬的。
1高爐煉鐵工藝技術(shù)參數(shù)研究
高爐冶煉過(guò)程是在一個(gè)密閉的豎爐內(nèi)進(jìn)行的。高爐冶煉過(guò)程的特點(diǎn)是，在爐料與煤氣逆流運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中完成了多種錯(cuò)綜復(fù)雜地交織在一起的化學(xué)反應(yīng)和物理變化，且由于高爐是密封的容器，除去投入(裝料)及產(chǎn)出(鐵、渣及煤氣)外，操作人員無(wú)法直接觀察到反應(yīng)過(guò)程的狀況，只能憑借儀器儀表間接觀察。為了弄清楚這些反應(yīng)和變化的規(guī)律，首先應(yīng)對(duì)冶煉的全過(guò)程有個(gè)總體和概括的了解，這體現(xiàn)在能正確地描繪出運(yùn)行中的高爐的縱剖面和不同高度上橫截面的圖像。這將有助于正確地理解和把握各種單一過(guò)程和因素間的相互關(guān)系。高爐冶煉過(guò)程的主要目的是用鐵礦石經(jīng)濟(jì)而高效率地得到溫度和成分合乎要求的液態(tài)生鐵。為此，一方面要實(shí)現(xiàn)礦石中金屬元素(主要為Fe)和氧元素的化學(xué)分離――即還原過(guò)程;另一方面還要實(shí)現(xiàn)已被還原的金屬與脈石的機(jī)械分離――即熔化與造渣過(guò)程。最后控制溫度和液態(tài)渣鐵之間的交互作用得到溫度和化學(xué)成分合格的鐵液。全過(guò)程是在爐料自上而下、煤氣自下而上的相互緊密接觸過(guò)程中完成的。低溫的礦石在下降的過(guò)程中被煤氣由外向內(nèi)逐漸奪去氧而還原，同時(shí)又自高溫煤氣得到熱量。礦石升到一定的溫度界限時(shí)先軟化，后熔融滴落，實(shí)現(xiàn)渣鐵分離。已熔化的渣鐵之間及與固態(tài)焦炭接觸過(guò)程中，發(fā)生諸多反應(yīng)，最后調(diào)整鐵液的成分和溫度達(dá)到終點(diǎn)。故保證爐料均勻穩(wěn)定的下降，控制煤氣流均勻合理分布是高質(zhì)量完成冶煉過(guò)程的關(guān)鍵。
2高爐煉鐵上料系統(tǒng)
高爐供上料系統(tǒng)由貯礦槽、貯焦槽、槽下篩分、稱(chēng)量運(yùn)輸和向爐頂上料裝置等組成。其作用是將來(lái)自原料場(chǎng)，燒結(jié)廠及焦化廠的原燃料和冶金輔料，經(jīng)由貯礦槽、槽下篩分、稱(chēng)量和運(yùn)輸、爐料裝入料車(chē)或皮帶機(jī)，最后裝入高爐爐頂。隨著煉鐵技術(shù)的發(fā)展，中小型高爐的強(qiáng)化、大型高爐和無(wú)鐘頂?shù)某霈F(xiàn)，對(duì)上料系統(tǒng)設(shè)備的作業(yè)連續(xù)性、自動(dòng)化控制等提出來(lái)更高的要求，以此來(lái)保證高爐的正常生產(chǎn)。
3高爐煉鐵燃料
煉鐵的主要燃料是焦炭。煙煤在隔絕空氣的條件下，加熱到950-1050℃，經(jīng)過(guò)干燥、熱解、熔融、粘結(jié)、固化、收縮等階段最終制成焦炭，這一過(guò)程叫高溫?zé)捊?高溫干餾)。其作用是熔化爐料并使鐵水過(guò)熱，支撐料柱保持其良好的透氣性。因此，鑄造焦應(yīng)具備塊度大、反應(yīng)性低、氣孔率小、具有足夠的抗沖擊破碎強(qiáng)度、灰分和硫分低等特點(diǎn)。
焦炭是高溫干餾的固體產(chǎn)物，主要成分是碳，是具有裂紋和不規(guī)則的孔孢結(jié)構(gòu)體(或孔孢多孔體)。裂紋的多少直接影響到焦炭的力度和抗碎強(qiáng)度，其指標(biāo)一般以裂紋度(指單位體積焦炭?jī)?nèi)的裂紋長(zhǎng)度的多少)來(lái)衡量。衡量孔孢結(jié)構(gòu)的指標(biāo)主要用氣孔率(只焦炭氣孔體積占總體積的百分?jǐn)?shù))來(lái)表示，它影響到焦炭的反應(yīng)性和強(qiáng)度。不同用途的焦炭，對(duì)氣孔率指標(biāo)要求不同，一般冶金焦氣孔率要求在40～45%，鑄造焦要求在35～40%，出口焦要求在30%左右。焦炭裂紋度與氣孔率的高低，與煉焦所用煤種有直接關(guān)系，如以氣煤為主煉得的焦炭，裂紋多，氣孔率高，強(qiáng)度低;而以焦煤作為基礎(chǔ)煤煉得的焦炭裂紋少、氣孔率低、強(qiáng)度高。焦炭強(qiáng)度通常用抗碎強(qiáng)度和耐磨強(qiáng)度兩個(gè)指標(biāo)來(lái)表示。焦炭的抗碎強(qiáng)度是指焦炭能抵抗受外來(lái)沖擊力而不沿結(jié)構(gòu)的裂紋或缺陷處破碎的能力，用M40值表示;焦炭的耐磨強(qiáng)度是指焦炭能抵抗外來(lái)摩檫力而不產(chǎn)生表面玻璃形成碎屑或粉末的能力，用M10值表示。焦炭的裂紋度影響其抗碎強(qiáng)度M40值，焦炭的孔孢結(jié)構(gòu)影響耐磨強(qiáng)度M10值。M40和M10值的測(cè)定方法很多，我國(guó)多采用德國(guó)米貢轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)的方法。
4高爐煉鐵原理
煉鐵過(guò)程實(shí)質(zhì)上是將鐵從其自然形態(tài)――礦石等含鐵化合物中還原出來(lái)的過(guò)程。
煉鐵方法主要有高爐法、直接還原法、熔融還原法等，其原理是礦石在特定的氣氛中(還原物質(zhì)CO、H2、C;適宜溫度等)通過(guò)物化反應(yīng)獲取還原后的生鐵。生鐵除了少部分用于鑄造外，絕大部分是作為煉鋼原料。
高爐煉鐵是現(xiàn)代煉鐵的主要方法，鋼鐵生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)。這種方法是由古代豎爐煉鐵發(fā)展、改進(jìn)而成的。盡管世界各國(guó)研究發(fā)展了很多新的煉鐵法，但由于高爐煉鐵技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)良好，工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)量大,勞動(dòng)生產(chǎn)率高,能耗低，這種方法生產(chǎn)的鐵仍占世界鐵總產(chǎn)量的95%以上。
高爐生產(chǎn)時(shí)從爐頂裝入鐵礦石、焦炭、造渣用熔劑(石灰石)，從位于爐子下部沿爐周的風(fēng)口吹入經(jīng)預(yù)熱的空氣。在高溫下焦炭(有的高爐也噴吹煤粉、重油、天然氣等輔助燃料)中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳和氫氣，在爐內(nèi)上升過(guò)程中除去鐵礦石中的氧，從而還原得到鐵。煉出的鐵水從鐵口放出。鐵礦石中不還原的雜質(zhì)和石灰石等熔劑結(jié)合生成爐渣，從渣口排出。產(chǎn)生的煤氣從爐頂導(dǎo)出，經(jīng)除塵后，作為熱風(fēng)爐、加熱爐、焦?fàn)t、鍋爐等的燃料。
5高爐煤氣清洗系統(tǒng)
從高爐爐頂排出的煤氣一般汗CO2 15-20%,CO 20-26%，其發(fā)熱值大于3200KJ/m3，裝入高爐的焦炭等燃料的熱量約有三分之一通過(guò)高爐煤氣排出。因此將高爐煤氣作為鋼鐵廠的一部分充分加以利用，在經(jīng)濟(jì)上十分重要。一般是將高爐煤氣單獨(dú)使用，或者和焦?fàn)t煤氣摻合使用，作為熱風(fēng)爐、焦?fàn)t、加熱爐、發(fā)電廠鍋爐的燃料。但從爐頂排出的高爐粗煤氣含有10-40g/m3的粉塵，具體數(shù)值取決與爐料中的粉塵率和爐頂壓力、煤氣流速，使用富氧等情況。
高爐工作者應(yīng)努力防止各種事故的發(fā)生，保證聯(lián)合企業(yè)的生產(chǎn)進(jìn)行。目前上料系統(tǒng)多采用皮帶上料，電子計(jì)算機(jī)，工業(yè)電視等，但必須保證其可持續(xù)作業(yè)。高爐從開(kāi)爐投產(chǎn)到停爐中，此期間連續(xù)不間斷生產(chǎn)，僅在設(shè)備檢修或發(fā)生時(shí)候是才停產(chǎn)。那么我們必須保證各個(gè)環(huán)節(jié)都步步到位，要不必然會(huì)影響整個(gè)高爐冶煉過(guò)程，甚至停產(chǎn)，給企業(yè)造成巨大損失。
參考文獻(xiàn);
1. 李士玲主編 煉鐵工藝
2. 韓志進(jìn)主編 趙育新副主編 高爐煉鐵實(shí)習(xí)
3. 陳坤楠主編 煉鐵設(shè)備
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