炼铁工艺

1 高炉炼铁概述

1．1高炉炼铁生产工艺流程与特点

1．1．1高炉炼铁生产工艺流程

1．1．2高炉炼铁生产特点

1．2高炉炼铁产品

1．2．1生铁

1．2．2炉渣

1．2．3煤气

1．2．4炉尘(瓦斯灰)

1．3高炉炼铁技术经济指标

1．3．1高炉有效容积利用系数

1．3．2焦比(干焦比)、综合焦比、煤比、燃料比(综合燃料比)

1．3．3冶炼强度

1．3．4休风率

1．3．5生铁合格率

1．3．6生铁成本

1．3．7炉龄

复习思考题

2 高炉炼铁原料和燃料

2．1铁矿石

2．1．1铁矿石的分类及主要特性

2．1．2高炉冶炼对铁矿石的要求

2．2铁矿石入炉前准备处理

2．2．1铁矿石入炉前准备处理概述

2．2．2烧结法造块

2．2．3球团法造块

2．3熔剂

2．3．1熔剂在高炉冶炼中的作用

2．3．2熔剂的分类

2．3．3高炉冶炼对碱性熔剂的质量要求

2．4燃料

2．4．1焦炭

2．4．2喷吹燃料

2．4．3焦炭代用品

复习思考题

3 高炉内炉料的蒸发、挥发和分解

3．1炉料中水分的蒸发和水化物的分解

3．1．1游离水的蒸发

3．1．2结晶水的分解

3．2高炉内炉料中挥发分的挥发

3．2．1燃料挥发分的挥发

3．2．2其他物质挥发分的挥发

3．3炉料中碳酸盐的分解

3．3．1炉内碳酸盐的分解反应、分解压力、开始分解温度和化学沸腾温度

3．3．2CaCO3分解对高炉冶炼的影响

3．3．3消除CaC03分解不良影响的措施

复习思考题

4 高炉内的还原过程

4．1高炉内氧化物还原的基本理论

4．1．1矿石中金属氧化物的生成自由能4．1．2矿石中金属氧化物的分解压力

4．1．3还原反应进行的条件

4．1．4标准自由能△G与温度关系图和分解压与温度关系图

4．1．5逐级转化原则

4．1．6平衡移动原则

4．2用碳还原铁氧化物

4．3用CO、H2还原铁氧化物

4．3．1用CO3还原铁氧化物

4．3．2用H2还原铁氧化物

4．3．3过剩系数n

4．3．4温度和成分对铁氧化物还原反应的影响

4．3．5用CO和用H2还原铁氧化物的比较

4．3．6一氧化碳利用率和氢利用率

4．4炭素气化反应及其对还原反应的影响

4．4．1炭素气化反应

4．4．2炭素气化反应对还原反应的影响

4．5直接还原与间接还原

4．5．1直接还原与间接还原的区别

4．5．2直接还原与间接还原的主要特点和差别

4．5．3直接还原与间接还原在高炉中的分布

4．5．4直接还原度和间接还原度的概念及其计算

4．5．5直接还原和间接还原的炭素消耗(直接还原与间接还原对炭素消耗的影响)

4．5．6降低焦比的基本途径

4．6复杂化合物中铁氧化物的还原

4．6．1硅酸铁的还原

4．6．2钛磁铁矿中铁的还原

4．7非铁元素的还原

4．7．1硅的还原

4．7．2锰的还原

4．7．3磷的还原

4．7．4硫的还原

4．7．5铅、锌、砷的还原

4．7．6碱金属在还原过程中的行为

4．8渗碳和生铁的形成

4．9铁矿石还原的动力学

4．9．1铁矿石的还原机理

4．9．2铁氧化物的还原速度

4．9．3影响铁矿石还原反应速度的因素

复习思考题

5 造渣和脱硫

5．1高炉造渣过程

5．1．1炉渣的作用

5．1．2炉渣的主要成分及分类

5．1．3炉渣的形成过程

5．1．4造渣过程对高炉冶炼的影响

5．2炉渣的性质及对高炉冶炼过程的影响

5．2．1炉渣的熔化性

5．2．2炉渣的稳定性

5．2．3炉渣的黏度

5．3炉渣结构理论5．3．1炉渣的分子结构理论

5．3．2炉渣的离子结构理论

5．3．3炉渣离子结构理论对炉渣现象的解释

5．4高炉渣成分和渣量的选择

5．4．1高炉冶炼对炉渣性能和成渣过程的要求

5．4．2炉渣成分和渣量的选择

5．5生铁去硫

5．5．1硫的来源、存在形态、循环富集和危害

5．5．2硫在煤气、渣、铁中的分配及影响生铁含硫量的因素

5．5．3炉渣脱硫

5．5．4影响炉渣脱硫能力的因素

5．5．5炉外脱硫

复习思考题

6 高炉内的燃料燃烧过程和热交换

6．1燃料燃烧

6．1．1焦炭燃烧反应

6．1．2喷吹燃料燃烧反应

6．1．3焦炭燃烧与喷吹燃料燃烧的差异

6．1．4燃烧产物炉缸煤气成分计算

6．2燃烧产物(煤气)成分的变化

6．2．1风口至炉缸中心煤气成分的变化

6．2．2煤气在上升过程中体积和成分的变化

6．3燃烧带及其对冶炼过程的影响

6．3．1燃烧带

6．3．2燃烧带对高炉冶炼过程的影响

6．3．3影响燃烧带大小的因素

6．4高炉内的热交换

6．4．1炉料(或煤气)的水当量

6．4．2理论燃烧温度

6．4．3炉内温度的变化和分布规律

6．4．4热交换规律

6．4．5改善煤气利用的途径

复习思考题

7 高炉内炉料和煤气的运动

7．1炉料运动

7．1．1炉料下降的空间条件和力学分析

7．1．2影响p有效的因素

7．1．3炉料下降的规律

7．2炉料在炉喉的分布

7．2．1炉料在炉喉分布的重要作用

7．2．2炉料在炉喉的分布对煤气分布的影响

7．2．3炉料在炉喉的合理分布

7．2．4影响炉料在炉喉分布的因素

7．3煤气运动

7．3．1煤气通过料柱时的阻力损失△p

7．3．2影响△p的因素

7．4煤气的分布

7．4．1炉喉煤气流分布状况的判断

7．4．2煤气的合理分布

7．4．3影响煤气分布的因素7．5炉料运动和煤气运动的失常

7．5．1流态化

7．5．2管道行程

7．5．3液泛

7．5．4偏料

7．5．5崩料

7．5．6悬料

复习思考题

8 高炉炼铁计算

8．1配料计算

8．1．1配料计算方法

8．1．2配料计算所需资料

8．1．3计算实例

8．2物料平衡计算

8．2．1物料平衡计算方法

8．2．2原始条件的确定

8．2．3计算实例

8．3计算

8．3．1每批料的出铁量计算

8．3．2灰石用量的计算

8．3．3渣量的计算

8．3．4常用定量调剂

8．3．5冶炼周期

复习思考题

9 高炉冶炼强化技术

9．1高炉冶炼强化技术概述

9．1．1高炉冶炼强化的目的和技术进步

9．1．2高炉冶炼强化的基本方向

9．1．3台炼强度与焦比的关系

9．1．4高炉冶炼强化技术的主要措施

9．2精料

9．2．1提高矿石品位

9．2．2增加熟料比，

9．2．3稳定炉料成分

9．2．4优化入炉炉料的粒度组成

9．2．5改善人造富矿的质量

9．2．6合理的炉料结构

9．2．7提高焦炭质量

9．3高风温

9．3．1提高风温对冶炼的影响

9．3．2提高风温的效果

9．3．3界限风温

9．3．4提高风温的途径

9.4

9．4．1高压操作对冶炼过程的影响

9．4．2高压操作的效果

9．4．3高压操作的特点

9．4．4高压操作必备的条件及技术进步

9．5富氧鼓风

9．5．1富氧鼓风对冶炼过程的影响9．5．2富氧鼓风的效果

9．5．3富氧鼓风技术的发展

9．6喷吹燃料

9．6．1喷吹燃料对高炉冶炼过程的影响

9．6．2喷吹燃料的效果

9．6．3喷吹燃料的高炉操作特点

9．6．4煤粉喷吹的热滞后，热补偿和对煤的性能要求

9．7加湿与脱湿鼓风

9．7．1加湿鼓风

9．7．2脱湿鼓风

复习思考题

10 炼铁技术发展

10．1炼铁技术发展概况

10．2高炉炼铁新技术

10．2．1高炉大型化和自动化

10．2．2计算机控制技术

10．2．3高炉冶炼低硅生铁

10．2．4高炉煤气的余压利用

10．2．5等离子体炼铁

10．2．6高炉使用金属化炉料

10．2．7高炉喷吹还原气体

10．3非高炉炼铁

10．3．1直接还原法

10．3．2熔融还原法

10．3．3直接还原铁的性质与应用

10．3．4非高炉炼铁的发展

复习思考题

11 炼铁环境保护

11．1炼铁生产环境保护概述

11．1．1炼铁生产环境保护的重要性和必要性

11．1．2炼铁生产过程中的污染源

11．2烟尘治理

11．2．1高炉出铁场烟尘治理

11．2．2高炉原料系统粉尘治理

11．2．3除尘设备的结构和工作原理

11．3废水治理

11．3．1高炉煤气清洗废水治理

11．3．2高炉水冲渣废水治理

11．4炉渣处理

11．4．1高炉渣的处理方法及分类

11．4．2高炉渣的利用

11．4．3渣水分离方式方法

复习思考题

参考文献 2100433B

本书侧重于炼铁生产实用理论和实用技术的介绍和论述。本书可作为高职高专学生的教学用书，也可供炼铁企业的工程技术人员和管理人员参考。

全书共分11章，内容包括高炉炼铁概述，高炉炼铁原料和燃料，高炉内炉料的蒸发、挥发和分解，高炉内的还原过程，造渣和脱硫，高炉内的燃料燃烧过程和热交换，高炉内炉料和煤气的运动，高炉炼铁计算，高炉冶炼强化技术，炼铁技术发展，炼铁环境保护。书中内容较全面地反映了国内外高炉炼铁的发展动向、新技术和新工艺。 本书可作为钢铁冶金企业培训技师、高级技师的教材，也可作为冶金工程专业高职、高专学生教学用书以及高校冶金工程专业本科和专科的教学参考书，也可供冶金企业工程技术人员参考。

FINEX 炼铁工艺的开发是循序渐进的。1992 年12 月，浦项制铁与西门子奥钢联公司签订了COREX-C2000工厂的建设合同。随后两家公司还签订了合作开发FINEX工艺的协议，项目开发的主要目标是发展流化床还原粉铁矿原料的反应系统。1993-1996 年，双方合作进行了实验室规模的粉铁矿还原实验和冷态流化床动力学研究。紧接着，浦项建立了日产能15t 的热模拟实验设备，在一级流化床反应器内研究了在高温、高压、还原气氛条件下粉铁矿的还原和流化床反应工序的动力学条件。1998 年，浦项总部决定在现有COREX 工厂附近新建一套日产能150t 的流化床还原粉矿的半工业实验装置。1999~2002 年的多次实验结果表明，流化床还原粉铁矿系统可以满足工业化生产的要求,其工艺技术具有可行性。此外，浦项还成功进行了将流化床还原得到的粉状直接还原铁热压成HBI(热压块铁)的工艺实验。

FINEX工艺具有很强的竞争力和社会效益,其主要特点如下几方面

(1)FINEX工艺使用的原料是直径小于8mm的粉末状铁粉矿和一般烟煤。粉矿直接人炉既拓宽了铁矿石的资源范围,同时还节约了加工费用;完全使用非炼焦煤，而且对煤种和成分没有严格限制,这是该项工艺的另一大优势所在。

(2)新的FINEX工艺真正实现了无需使用昂贵的冶金焦炭和铁矿石造块而既能生产高质量铁水又无环境污染的理想的冶炼工艺。在全世界不断提高对环境关注度的今天，该工艺被评价为从地球温室效应问题、环境污染等问题出发,能够保护地球的划时代的工艺。

(3)相对于日本的DIOS法、澳大利亚的HISMELT法、欧洲的CCF法、原苏联的IDKB法(ROMELT)等,FINEX是首先也是目前唯一成功用于商用的熔融还原炼铁法。该项工艺有助于浦项提高在世界钢铁行业的竞争能力，为其在印度发展钢铁产业扫清了焦煤资源缺乏的障碍,还对浦项在印度投资钢厂提供了强大的技术支持。

(4)结合中国目前淘汰钢铁落后产能的现状，,新的FINEX工艺适时出现,有助于中国大型钢铁企业改进炼铁生产工艺，淘汰落后的小高炉设备。随着该项工艺的进一步成熟和完善，韩国将有可能向中国、俄罗斯等国家出口该工乙时探作技术和设备。

(5)FINEX工艺也存在一些不足。FINEX方案固定投资较高，其燃料及动力费用也高于高炉，若要降低FINEX的成本，必须进一步降低吨铁的耗煤量。FINEX能够处理的矿粉是有选择性的，要求矿粉粒度为1~10mm，不能使用细粒级的(-200目)精矿粉。尚未解决将粉状热态直接还原铁直接喷人熔融气化还原炉的技术，粉状直接还原铁热压块使运行成本增加，这种直接还原铁热压块金属化率(金属形式的铁占全铁的百分比)不够高，含熔剂多,含铁量达不到电妒原料标准。由于FINeX采用了流化床工艺，将会出现粉料的黏结问题,致使其作业率小于80%,从而影响操作的连续性和稳定性。另外其设备磨损也较为严重。这些都是FINEX工艺进一步发展和推广所面临的问题。2100433B

《高炉炼铁工艺设计规范》由中国计划出版社出版。

本规范是根据建设部建标函124号文《关于印发“2005年工程建设标准规范制订、修订计划（第二批）”的通知》的要求，由中冶赛迪工程技术股份有限公司（原重庆钢铁设计研究总院）会同有关单位共同编制而成的。

本规范在编制过程中，规范编制组学习了有关现行国家法律、法规、政策及标准；进行了调查研究，开展了必要的专题研究和技术论证；总结了多年高炉炼铁工艺设计的经验；广泛征求了有关生产、设计、大专院校的意见，对全面贯彻高炉炼铁技术方针和疑难问题进行了反复的研讨和修改，最后经审查定稿。

本规范共分16章，主要内容有：总则，术语，基本规定，原料、燃料和技术指标，能源和资源利用，矿槽、焦槽及上料系统，炉顶，炉体，风口平台及出铁场，高炉炉渣处理及其利用，热风炉，高炉煤气清洗及煤气余压发电，喷吹煤粉及富氧，检测和自动化，环境保护，节约用水。

本规范以黑体字标志的条文为强制性条文，必须严格执行。

本规范由建设部负责管理和对强制性条文的解释，由中冶赛迪工程技术股份有限公司负责具体技术内容的解释。本规范在执行过程中，请各单位注意总结经验，积累资料，随时将有关意见和建议反馈给中冶赛迪工程技术股份有限公司（地址：重庆市渝中区双钢路一号，邮政编码：400013），以便今后修订时参考。2100433B