炼铁工艺流程（高炉炼铁工艺流程介绍）

炼铁工艺(高炉炼铁工艺介绍)

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、高炉炼铁工艺详解

高炉工艺流程详情如下图所示:

二、高炉炼铁的原理

炼铁过程实质上是将铁从其自然形态-含铁化合物如矿石中还原出来的过程。

炼铁方法主要有高炉法、直接还原法、熔融还原法等。其原理是矿石处于特定的气氛中(还原性物质CO、H2、C；合适的温度等。)通过物理化学反应得到还原生铁。生铁除少部分用于铸造外，大部分用作炼钢原料。

高炉是现代炼铁的主要方法，也是钢铁生产的重要环节。这种方法是古代竖炉炼铁发展和改进的。尽管世界各地开发了许多新的炼铁方法，但高炉炼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，生产的铁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)。)和其他辅助原料(石灰石、白云石、锰矿等。)按一定比例从高炉顶部装入高炉，在高炉下部沿炉周风口吹入热风，帮助焦炭燃烧(有些高炉还喷入煤粉、重油、天然气等辅助燃料。)，焦炭中的碳被吹入/高温。原料和燃料随着熔炉中的熔炼过程而减少。当炉料下降和上升的气体相遇时，传热、还原、熔化和脱碳相继发生，生成生铁。铁矿石原料中的杂质与加入炉内的熔剂结合形成熔渣，炉底的铁水被间歇地排入铁水罐，送往炼钢厂。同时产生高炉煤气和炉渣两种副产品。高炉矿渣铁主矿石中未还原的杂质与助熔剂如石灰石结合。从出渣口排出后，经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。炼铁工艺及主要排污节点见上图。

三。高炉冶炼主要工艺设备简介

炼铁设备包括:①高炉炉体；②饲养设备；③供气设备；④注射设备；⑤气体处理设备；⑥渣铁处理设备。

通常辅助系统的建设投资是高炉的4~5倍。在生产中，各系统相互配合、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，整个系统必须日夜连续生产。除了有计划的维护和特殊事故的临时休风，炉子通常会一直停到一代人的生命结束。

简要介绍了高炉系统的主要设备(炉体系统、渣处理系统、加料系统、除尘系统和送风系统)。

1.鼓风炉

高炉炉体复杂，文末附有专门介绍。

圆形断面炼铁竖炉。炉壳采用钢板，内衬耐火砖。高炉炉体从上到下分为五个部分:炉喉、炉身、炉腰、炉腹和炉缸。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，该方法生产的铁占世界铁总产量的绝大部分。在高炉生产过程中，铁矿石、焦炭和造渣剂(石灰石)从高炉顶部装入，预热空气体从位于高炉下部的风口沿高炉圆周吹入。高温下焦炭中碳(有些高炉还喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料。)与空气体中的氧气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除去，使铁得以还原。铁水从出铁口排出。铁矿石中未被还原的杂质与熔剂如石灰石结合产生炉渣，从出渣口排出。产生的气体从炉顶排出，经除尘后作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。高炉冶炼的主要产品是生铁，还有副产品高炉渣和高炉煤气。

2.高炉除尘器

用于收集高炉煤气中粉尘的设备。高炉用除尘器包括重力除尘器、离心除尘器、旋风除尘器、洗涤塔、文丘里管、空气洗涤器、静电除尘器、袋式除尘器等。粗粉尘(> 60 ~ 90um)可用重力除尘器、离心除尘器、旋风除尘器去除。细粉尘需要空气洗涤器、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。它不仅直接为高炉冶炼提供氧气，还为克服高炉料柱阻力提供气体动力。在现代和中型高炉中使用的大多数鼓风机是离心式鼓风机和由汽轮机驱动的轴流式鼓风机。近年来，使用了大容量同步电动鼓风机。这种鼓风机耗电量大，但容易启动和维护，投资少。高炉冶炼要求鼓风机能供应一定量的空气体，以保证一定量碳的燃烧；所需风量不仅与炉容量成正比，还与高炉强化程度有关。一般配有单位炉容量2.1 ~ 2.5m3/min的风量。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.铁水罐车

罐车用于运输铁水，实现铁水在脱硫跨和加料跨之间的转移，或放在混铁炉下，用于高炉或混铁炉出铁。

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。

通常冶炼1吨生铁需要1.5-2.0吨铁矿石、0.4-0.6吨焦炭和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，需要足够数量的原料。

因此，无论是生铁生产企业还是钢厂，采购原材料都显得尤为重要。

虽然生铁冶炼的原理是一样的，但是因为方法和冶炼设备的不同，工艺流程也不一样。下面简单介绍一下。

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。生产时，铁矿石、焦炭和熔剂从炉顶连续加入(一般炉顶由物料和料斗组成；现代高炉是钟形阀炉顶和无钟炉顶)，热空气(1000 ~ 1300摄氏度)从高炉下部的风口吹出，喷入油、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，焦炭和喷吹中的碳以及碳燃烧产生的一氧化碳会把铁矿石中的氧带出来，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、焦炭中的灰分和喷吹料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。煤气从炉顶导出，除尘后用作工业煤气。现代高炉也可以利用炉顶的高压，并利用部分输出气体发电。

生铁是高炉产品(指高炉冶炼生铁)，高炉的产品除了生铁，还有锰铁等。，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。炼铁过程中还会产生水渣、渣毛、高炉煤气等副产品。

炼铁的特点:规模大。无论在其他国家还是在中国，高炉的容积都在不断扩大。例如，中国宝钢的高炉为4063立方米，每天生产1万多吨生铁，4000吨炉渣，每天消耗4000吨焦炭。

目前国内单个生铁厂家的高炉容积已经达到500立方米左右，但大部分还在100-300立方米之间，甚至还有100立方米以下的高能耗、高污染的小高炉。他们的产品质量参差不齐，比较分散，没有它的规模，和国际钢厂没法比。

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，部分还承受顶部负荷。炉壳除了要承受巨大的重力外，还要承受热应力和内部的气体压力，有时还要抵抗物料崩倒、坐料甚至气体爆炸的突然冲击，因此要有足够的强度。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形式相适应。

炉喉:鼓风炉主体的最高部分，呈圆柱形。炉喉不仅是炉料的入口，也是气体的出口。它控制和调节炉料和气体的上部分布。喉部直径应与炉膛直径、腰部直径和大钟直径成比例。喉部高度应允许装载一批以上的物料，以便控制炉料和气流的分布。

炉体:高炉铁矿石间接还原的主要区域，简称圆台，自上而下逐渐扩大，以防止炉料受热时体积膨胀后形成料拱，减少炉料下落的阻力。炉膛角度对炉料下降和气流分布有很大影响。

炉腰:高炉直径最大的部分。它在炉体和炉腹之间形成了合理的过渡。由于炉渣是在炉腰处形成的，粘稠的初渣会恶化炉料的透气性，为了减少气流的阻力，炉渣量大时可以适当加大炉腰的直径，但仍要与其他部位的大小保持适当的比例关系，比例要在上限。腰高对高炉冶炼过程影响不大，一般只在小范围内变化。

炉腹:高炉熔化造渣的主要部位，呈倒圆锥形。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，形成一定的炉腹角。炉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 .炉腹角度一般为79° ~ 82°；过大，不利于气流分布；如果太小，不利于收费的顺利进行。

炉缸:鼓风炉燃料燃烧、渣铁反应、储存和排放的圆柱形区域。铁口、渣口和风口都位于炉缸内，因此也是承受高温煤气和渣铁物理化学侵蚀最严重的部位，对高炉煤气的初次分配、热制度、生铁的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，还要承受1400 ~ 4600℃的高温、机械和化学侵蚀，其侵蚀程度决定了高炉的寿命。只有当砌体表面温度降低到其接触的渣铁凝固温度，表面形成渣皮(或铁壳)时，才能防止其被进一步侵蚀，所以需要对炉底进行冷却。通常采用风冷或水冷。目前我国大中型高炉大多采用全碳砖炉底或碳砖加高铝砖炉底，大大提高了炉底的散热能力。

炉基:其作用是根据地层的承载能力，将集中的重量均匀地转移到地层上，所以其形状向下扩展。而高炉和炉底的总重量往往是高炉容积的10-18倍(吨)。不存在不均匀的炉底下沉。一般情况下，炉底的倾斜值不大于0.1% ~ 0.5%。高炉基础应有足够的强度和耐热性，以防止在各种应力下产生裂纹。炉底通常为圆形或多边形，以减少热应力的不均匀分布。

炉衬:高炉的炉衬构成了高炉的工作室空，起着减少高炉热损失和保护炉壳及其他金属结构免受热应力和化学侵蚀的作用。衬里是由耐高温的耐火材料制成的。炉衬的损坏受多种因素的影响，不同部位的工作条件不同，必须根据部位、冷却和高炉操作选择不同的耐火材料。

炉喉护板:在炉料的频繁冲击和高温气流的冲刷下，炉喉的工作条件非常恶劣。保持其圆筒形状不被损坏是高炉上部调整的先决条件。因此，在炉喉处设置了保护板(钢砖)。小高炉的护喉板可以用铸铁制成，形状为开口的盒子；大型高炉炉喉护板由100 ~ 150 mm厚的铸钢制成。护喉器主要有块状、条状和变径状。变径炉的炉喉护板还起到调节炉料和气流分布的作用。

高炉解体

为了在操作技术上正确处理高炉冶炼中经常出现的复杂现象，有必要了解炉内情况。在尽可能保持高炉原有生产状态的情况下，高炉停炉、注水冷却或充氮冷却后，对炉喉至炉底的积铁进行详细的解体调查，称为高炉解体调查。虽然不能全面了解高炉生产的动态情况，但对了解高炉过程和加强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，它用于传递砖衬内的热量，将炉渣凝结成高炉下部砖衬上的保护渣层。根据结构的不同，高炉的冷却装置大致可分为外部喷水冷却、风口渣口冷却、冷却壁和冷却水箱、风冷(水冷)炉底。

高炉灰

又称炉灰，是高炉煤气带出的炉料粉末。其数量不仅与高炉冶炼强度和炉顶压力有关，而且与炉料性质有很大关系。炉料粉末越多，炉尘量越大。目前每吨炼铁约有10 ~ 10~100kg高炉灰。高灰分通常含有约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。在烧结原料中添加一定量的高炉渣可以节约熔剂，降低燃料消耗。

高炉基本操作系统

1、炉前操作的任务

①使用专用设备和工具，如开孔机、泥炮、堵渣机等。按规定时间分别开渣和出铁口，放出渣和铁，然后通过渣和出铁口分别流入渣和出铁口，渣和铁排出后堵住渣和出铁口，保证高炉连续生产。

②完成炉渣、铁口及炉前各种专用设备的维护。

③制造和修理撇渣器、主流道、渣道和流道。

④更换空气、渣口等冷却设备，清理渣铁运输线等一系列与出渣有关的工作。

2.稳定顺行高炉炉况:一般是指炉内炉料下降均匀，煤气流量上升均匀，炉温稳定充足，生铁合格，产量高，消耗低。

3.操作制度:根据高炉具体情况(如高炉类型、装备水平、原料条件、生产计划、品种指标要求等)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、炉缸加热系统和出渣系统。