現(xiàn)代冶金中的高爐煉鐵

時(shí)間：2022-10-05 18:12:42 碩士畢業(yè)論文我要投稿

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現(xiàn)代冶金中的高爐煉鐵

　　現(xiàn)代冶金中的高爐煉鐵

　　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，使其高爐煉鐵具有規(guī)模大、效率高、成本低等諸多優(yōu)勢，隨著技術(shù)的發(fā)展，高爐正朝著大型化、高效化和自動(dòng)化邁進(jìn)。

　　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)。

　　關(guān)鍵詞：高爐煉鐵發(fā)展

　　高爐是煉鐵的專用設(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。

　　高爐生產(chǎn)是可持續(xù)的，他的一代壽命從開爐到大修的工作日一般為7-8年，有的已達(dá)到十年或十年以上。

　　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(shù)的發(fā)展，高爐正朝著大型化、高效化和自動(dòng)化邁進(jìn)。

　　一、我國鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀

　　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(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。

　　二、加入世貿(mào)對(duì)我國鋼鐵經(jīng)濟(jì)的影響

　　鋼鐵工業(yè)是人類社會(huì)活動(dòng)中占有著極其重要的地位，對(duì)發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)起著極其重要的作用。

　　無論工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、建筑及國防均離不開鋼鐵。

　　一個(gè)國家的鋼鐵生產(chǎn)水平，就直接反映了這個(gè)國家的科學(xué)技術(shù)發(fā)展和人民的生活水平。

　　那么自中國加入世貿(mào)組織之后，自2001年底以來，全球鋼鐵價(jià)格已上漲2倍，提升了該行業(yè)的盈利水平。

　　同期，由所有上市鋼鐵公司股價(jià)構(gòu)成的全球鋼鐵股價(jià)格綜合指數(shù)，表現(xiàn)超過所有上市公司平均股價(jià)表現(xiàn)近4倍。

　　2003年，中國鋼鐵凈進(jìn)口量(進(jìn)口減去出口)約為3500萬噸。

　　但今年，預(yù)計(jì)中國鋼鐵凈出口量大約為5000萬噸。

　　假設(shè)這種趨勢持續(xù)下去，中國鋼鐵公司出口量的上升，的確有可能影響全球鋼鐵行業(yè)的前景。

　　中國從2006 年開始，從鋼凈進(jìn)口國轉(zhuǎn)變?yōu)閮舫隹趪?007 年中國粗鋼凈出口量占中國粗鋼產(chǎn)量的11.27%，占全球除中國外粗鋼產(chǎn)量的6.47%。

　　今年9 月受美國金融危機(jī)的影響，國內(nèi)鋼材出口量減少為667 萬噸，較8 月份高點(diǎn)回落101 萬噸。

　　Obama上臺(tái)后誓言要實(shí)施自己的金融新政，力爭讓美國經(jīng)濟(jì)在任期內(nèi)重新好轉(zhuǎn)。

　　而積極的新政，無疑也會(huì)為中國鋼鐵出口帶來新的消費(fèi)希望。

　　三、高爐煉鐵工藝技術(shù)研究

　　1、工藝技術(shù)參數(shù)研究

　　高爐冶煉過程是在一個(gè)密閉的豎爐內(nèi)進(jìn)行的。

　　高爐冶煉過程的特點(diǎn)是，在爐料與煤氣逆流運(yùn)動(dòng)的過程中完成了多種錯(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，操作人員無法直接觀察到反應(yīng)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(yīng)和變化的規(guī)律，首先應(yīng)對(duì)冶煉的全過程有個(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程和因素間的相互關(guān)系。

　　高爐冶煉過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(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)量完成冶煉過程的關(guān)鍵。

　　2、上料系統(tǒng)的工藝

　　高爐供上料系統(tǒng)由貯礦槽、貯焦槽、槽下篩分、稱量運(yùn)輸和向爐頂上料裝置等組成。

　　其作用是將來自原料場，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、稱量和運(yùn)輸、爐料裝入料車或皮帶機(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)化控制等提出來更高的要求，以此來保證高爐的正常生產(chǎn)。

　　3、煉鐵工藝

　　高爐煉鐵的原料：鐵礦石、燃料、熔劑

　　3.1、鐵礦石

　　鐵都是以化合物的狀態(tài)存在于自然界中，尤其是以氧化鐵的狀態(tài)存在的量特別多。

　　現(xiàn)在將幾種比較重要的鐵礦石提出來說明：

　　(1)磁鐵礦(Magnetite)是一種氧化鐵的礦石，主要成份為Fe3O4，是Fe2O3和 FeO 的復(fù)合物，呈黑灰色，比重大約5.15左右，含F(xiàn)e72.4%，O 27.6%，具有磁性。

　　在選礦(Beneficiation)時(shí)可利用磁選法，處理非常方便;但是由于其結(jié)構(gòu)細(xì)密，故被還原性較差。

　　經(jīng)過長期風(fēng)化作用后即變成赤鐵礦。

　　(2)赤鐵礦(Hematite)也是一種氧化鐵的礦石，主要成份為Fe2O3，呈暗紅色，比重大約為5.26，含F(xiàn)e70%，O 30%，是最主要的鐵礦石。

　　由其本身結(jié)構(gòu)狀況的不同又可分成很多類別，如赤色赤鐵礦(Red hematite)、鏡鐵礦(Specularhematite)、云母鐵礦(Micaceous hematite)、粘土質(zhì)赤鐵(Red Ocher)等。

　　(3)褐鐵礦(Limonite)這是含有氫氧化鐵的礦石。

　　它是針鐵礦(Goethite)HFeO2和鱗鐵礦(Lepidocrocite)FeO(OH)兩種不同結(jié)構(gòu)礦石的統(tǒng)稱，也有人把它主要成份的化學(xué)式寫成mFe2O3.nH2O，呈現(xiàn)土黃或棕色，含有Fe約62%，O 27%，H2O 11%，比重約為3.6～4.0，多半是附存在其它鐵礦石之中。

　　(4)菱鐵礦(Siderite)是含有碳酸鐵的礦石，主要成份為FeCO3，呈現(xiàn)青灰色，比重在3.8左右。

　　這種礦石多半含有相當(dāng)多數(shù)量的鈣鹽和鎂鹽。

　　由于碳酸根在高溫約800～900℃時(shí)會(huì)吸收大量的熱而放出二氧化碳，所以我們多半先把這一類礦石加以焙燒之后再加入鼓風(fēng)爐。

　　另外還有鐵的硅酸鹽礦(Silicate Iron)硫化鐵礦(Sulphide iron)

　　3.2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(jié)、固化、收縮等階段最終制成焦炭，這一過程叫高溫?zé)捊?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(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)。

　　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)。