煉鐵高級技術論文(2)
煉鐵高級技術論文
煉鐵高級技術論文篇二
高爐煉鐵的新理念
摘 要：本文針對高爐煉鐵工藝的生產(chǎn)現(xiàn)狀進行了其技術性研究，使高爐煉鐵具有規(guī)模大、效率高、成本低等諸多優(yōu)勢，隨著技術的發(fā)展，高爐正朝著大型化、高效化和自動化邁進。
關鍵詞: 固態(tài)焦炭 渣鐵分離 爐料均勻 煤氣流分布
高爐是煉鐵的專用設備。雖然近代技術研究了直接還原、熔融技術還原等冶煉工藝，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)。我過也已經(jīng)有4300立方米的高爐投入生產(chǎn)，日產(chǎn)生鐵萬噸以上，日消耗礦石等近2萬噸，焦炭等燃料5千噸。這樣每天有數(shù)萬噸的原、燃料運進和產(chǎn)品輸出，還需要消耗大量的水、風、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高爐煉鐵工藝技術參數(shù)研究
高爐冶煉過程是在一個密閉的豎爐內(nèi)進行的。高爐冶煉過程的特點是，在爐料與煤氣逆流運動的過程中完成了多種錯綜復雜地交織在一起的化學反應和物理變化，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，操作人員無法直接觀察到反應過程的狀況，只能憑借儀器儀表間接觀察。為了弄清楚這些反應和變化的規(guī)律，首先應對冶煉的全過程有個總體和概括的了解，這體現(xiàn)在能正確地描繪出運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程和因素間的相互關系。高爐冶煉過程的主要目的是用鐵礦石經(jīng)濟而高效率地得到溫度和成分合乎要求的液態(tài)生鐵。為此，一方面要實現(xiàn)礦石中金屬元素(主要為Fe)和氧元素的化學分離――即還原過程;另一方面還要實現(xiàn)已被還原的金屬與脈石的機械分離――即熔化與造渣過程。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成分合格的鐵液。全過程是在爐料自上而下、煤氣自下而上的相互緊密接觸過程中完成的。低溫的礦石在下降的過程中被煤氣由外向內(nèi)逐漸奪去氧而還原，同時又自高溫煤氣得到熱量。礦石升到一定的溫度界限時先軟化，后熔融滴落，實現(xiàn)渣鐵分離。已熔化的渣鐵之間及與固態(tài)焦炭接觸過程中，發(fā)生諸多反應，最后調(diào)整鐵液的成分和溫度達到終點。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)量完成冶煉過程的關鍵。
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、稱量運輸和向爐頂上料裝置等組成。其作用是將來自原料場，燒結廠及焦化廠的原燃料和冶金輔料，經(jīng)由貯礦槽、槽下篩分、稱量和運輸、爐料裝入料車或皮帶機，最后裝入高爐爐頂。隨著煉鐵技術的發(fā)展，中小型高爐的強化、大型高爐和無鐘頂?shù)某霈F(xiàn)，對上料系統(tǒng)設備的作業(yè)連續(xù)性、自動化控制等提出來更高的要求，以此來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)過干燥、熱解、熔融、粘結、固化、收縮等階段最終制成焦炭，這一過程叫高溫煉焦(高溫干餾)。其作用是熔化爐料并使鐵水過熱，支撐料柱保持其良好的透氣性。因此，鑄造焦應具備塊度大、反應性低、氣孔率小、具有足夠的抗沖擊破碎強度、灰分和硫分低等特點。
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)則的孔孢結構體(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度，其指標一般以裂紋度(指單位體積焦炭內(nèi)的裂紋長度的多少)來衡量。衡量孔孢結構的指標主要用氣孔率(只焦炭氣孔體積占總體積的百分數(shù))來表示，它影響到焦炭的反應性和強度。不同用途的焦炭，對氣孔率指標要求不同，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系，如以氣煤為主煉得的焦炭，裂紋多，氣孔率高，強度低;而以焦煤作為基礎煤煉得的焦炭裂紋少、氣孔率低、強度高。焦炭強度通常用抗碎強度和耐磨強度兩個指標來表示。焦炭的抗碎強度是指焦炭能抵抗受外來沖擊力而不沿結構的裂紋或缺陷處破碎的能力，用M40值表示;焦炭的耐磨強度是指焦炭能抵抗外來摩檫力而不產(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度M40值，焦炭的孔孢結構影響耐磨強度M10值。M40和M10值的測定方法很多，我國多采用德國米貢轉鼓試驗的方法。
4高爐煉鐵原理
煉鐵過程實質(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的過程。
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)通過物化反應獲取還原后的生鐵。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、改進而成的。盡管世界各國研究發(fā)展了很多新的煉鐵法，但由于高爐煉鐵技術經(jīng)濟指標良好，工藝簡單，生產(chǎn)量大,勞動生產(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口吹入經(jīng)預熱的空氣。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)和石灰石等熔劑結合生成爐渣，從渣口排出。產(chǎn)生的煤氣從爐頂導出，經(jīng)除塵后，作為熱風爐、加熱爐、焦爐、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)濟上十分重要。一般是將高爐煤氣單獨使用，或者和焦爐煤氣摻合使用，作為熱風爐、焦爐、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)進行。目前上料系統(tǒng)多采用皮帶上料，電子計算機，工業(yè)電視等，但必須保證其可持續(xù)作業(yè)。高爐從開爐投產(chǎn)到停爐中，此期間連續(xù)不間斷生產(chǎn)，僅在設備檢修或發(fā)生時候是才停產(chǎn)。那么我們必須保證各個環(huán)節(jié)都步步到位，要不必然會影響整個高爐冶煉過程，甚至停產(chǎn)，給企業(yè)造成巨大損失。
參考文獻;
1. 李士玲主編 煉鐵工藝
2. 韓志進主編 趙育新副主編 高爐煉鐵實習
3. 陳坤楠主編 煉鐵設備
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