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          冶金工程概論第02章高爐冶煉用原料ppt
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          • 冶金工程概論第02章高爐冶煉用原料ppt

          PPT摘要

          這是一個關于冶金工程概論第02章高爐冶煉用原料ppt,主要介紹了鐵礦石、鐵礦粉造塊、燃料、熔劑等內容。

          第二章  高爐冶煉原料
          2.1 鐵礦石
              鐵礦石種類較多,在自然界中已發現的有300多種含鐵礦物。目前世界上常用的鐵礦石,主要有磁鐵礦石、赤鐵礦石、褐鐵礦石和菱鐵礦石等。
          磁鐵礦是一種氧化鐵的礦石,主要成份為Fe3O4,是Fe2O3和FeO的復合物,呈黑灰色,理論含鐵量72.4%,具有磁性。在選礦時可利用磁選法,處理非常方便,但是由于其結構細密,故被還原性較差。經過長期風化作用后即變成赤鐵礦。磁鐵礦氧化后可變成赤鐵礦(假象赤鐵礦及褐鐵礦),但仍能保持其原來的晶形。
          ⑴ 處理鐵礦石的目的
          ① 為了將優良的礦石選出,達到提高品位的目的。
          ② 為了把本來因為粒度太小而不適合使用的粉礦,以及因含有不易在高爐中除去的雜質的不良礦石加以利用。
          ⑵ 物理處理法:這種處理方法通常是用在品位較高的礦石為了達到第一個目的而實施的,在處理過程中有下列幾個步驟
          篩分:把不同粒度的礦石分開。
          破碎:把顆粹大的礦石打碎到希望的粒度。
          選礦:把礦石中有用的成份選出;這種選擇的方法很多如重選法、水洗法、浮選法、磁選法等。
          ⑶ 化學處理法:這種處理方法通常是為達到前面所說的第二項目的而實施的,由于它不但可以擴大低品位礦石的適用性,而且又可以提高鼓風爐的生產效率,所以日趨重要。
          ① 團礦化:此種方法就是利用打煤球的原理,把粉礦在高壓下壓成固定大小及形狀的團礦。
          ② 粒礦化:按照一定的比例和速率把粉礦、煤粉及煤焦油加入一個傾斜的轉動爐內,加火燃燒使爐內溫度接近礦石軟化點;于是由于表面的粘合力,粉礦就自動結合在一起成為粒礦。
          ③ 球結化(球團礦):這種方法就是利用搓湯圓的原理把粉礦磨得很細,粒度小于10um(微米),加入適當的水份及凝結劑,在一個圓形轉盤中搓結成圓球,然后再放在加熱爐內,在1100℃左右的溫度下干燥和硬化成為球結。
          ④ 燒結:到目前為止燒結仍是一種最重要而且是最經濟的粉礦塊狀化方法;它不但有塊狀化的功能。而且有煅燒的作用。其主要的原理是把粉礦和煤粉混合均勻后,鋪置在一個向前移動的鏈狀爐床上,在上方點火,而且在鏈狀爐床下方抽風,讓空氣由上往下流動,于是燃燒點漸漸由上向下移動,其中所含的煤粉在燃燒時所放出的熱使得粉礦成半熔融狀態,于是由于表面擴散的作用而粘結在一起,最后將它冷卻后,打碎,篩選到希望的粒度。
          2.2 鐵礦粉造塊
          天然富礦開采和處理過程中產生的富礦粉以及貧礦富
          選后得到的精礦粉,必須將其制成具有一定粒度的塊
          礦。為保護環境和回收利用這些含鐵粉料,也需進行
          造塊處理。
          粉礦造塊方法種類很多,應用最廣泛的是燒結法和球
          團法。燒結礦和球團礦,統稱為人造富礦或熟料,具
          有優于天然富礦的冶金性能:
          人造富礦或熟料的優點:
          ① 還原性好;
          ② 有合適的強度和較高的軟熔溫度;
          ③ 造塊生產中配加一定量的熔劑,可制成有足夠堿度的人造富礦避免了熔劑分解吸熱而消耗焦炭;
          ④ 造塊過程還可去除礦石中某些有害雜質,如硫、砷、鋅、鉀、鈉等,減少其對高爐的危害;
          ⑤ 可使高爐冶煉各項技術經濟指標得到大幅度提高。
          2.2.1鐵礦石燒結生產
          ⑴ 原料
          整個燒結過程是在9.8~16kPa負壓抽風下,自上而下進行的,在燒結機上取某一燒結斷面?梢娏蠈佑忻黠@的分層,從上而下依次為燒結礦層、燃燒層、預熱層、干燥層、濕料層。
          燒結礦層
          即成礦層,主要變化是液相凝固,析出新礦物,預熱空氣。表
          層受冷空氣劇冷作用,溫度低,礦物來不及析晶,故表層強度
          較差。
          燃燒層
          位于燒結礦層下面,燃料燃燒溫度可達1100~1500℃;旌
          料軟化、熔融及形成液相,此層厚度為50mm,它對燒結過程
          和燒結礦質量影響較大。料層過厚,透氣性差,導致產量降
          低;料層過薄,燒結溫度低,液相不足,燒結礦固結不好,強
          度低。
          預熱層
              混合料被燃燒層下來的熱廢氣預熱到燃料的著火點(700~800℃),料層內發生分解、氧化、脫硫以及不同礦物間的固相反應
          濕料層
              因上層廢氣中帶入較多的水汽,進入冷料層溫度降至露點以下時,水汽將會大量冷凝于料層中,形成過濕層,從而破壞混合料中已造好的小球,影響料層透氣性。生產中采用預熱混合料等辦法來解決。
          ⑸ 燒結生產技術經濟指標
          ① 燒結機利用系數。
          它是指在單位時間、每1m2有效燒結面積的上生產燒結礦量。
          單位為t/m2·h,利用系數是確定燒結機生產能力的重要指標,
          一般為1.5~2.0 t/m2·h。
          ② 作業率
          它是年實際作業時間與日歷時間的百分比,反映燒結機連續作
          業的水平,一般為90%。
          ③ 燒結機生產能力。
          用臺時產量表示,即每臺燒結機單位時間內生產的燒結礦數量
          (Q)。
          ④ 成品率。
              成品燒結礦(扣除返礦)占混合料總產量的百分率,即為成品率,一般為60~75%。
          ⑤ 能耗。
               燒結能耗占鋼鐵工業總能耗的8%左右。燒結的能源主要消耗在原料配碳、點火用氣體或液體燃料、抽風機耗電,以及水、蒸汽、壓縮空氣、氧氣等供應環節。我國大多數燒結廠的工序能耗為80~85kg標準/t燒結礦。
          ⑹ 燒結礦質量
               燒結礦質量對高護冶煉有重大影響,改善其質量是“精料”的主要措施。對其質量評價指標主要有品位、強度、化學成分、還原性、堿度、粒度、有害雜質含量及高溫冶金性能等。
          2.2.2 球團礦生產
          2.3 燃料
          燃料是高爐冶煉不可缺少的基本原料之一、幾乎所有高爐都使
          用焦炭作燃料。由于焦煤資源短缺,從風門噴吹燃料技術迅速
          發展,以代替昂貴的焦炭。目前噴吹燃料用量已占全部燃料的
          10~40%,用作噴吹的燃料主要有煤粉、重油和天然氣等。
          2.3.1焦炭
          (1) 焦炭在高爐內作用。
             焦炭在高爐冶煉中主要作為發熱劑,還原劑和料柱骨架。焦炭在風口前燃燒放出大量熱量并產生煤氣,煤氣在上升過程中將熱量傳給爐料,使高爐內的各種物理化學反應得以進行。高滬煉鐵過程中的熱量有70~80%來自焦炭的燃燒。焦炭然燒產生的CO及焦炭中的固定碳是鐵礦石的還原劑。在高溫下鐵礦石被還原和熔融,只有焦炭起到料柱的骨架作用支持料柱,保持爐內有較好的透氣性,特別是在高爐下部區料柱的透氣性完全由焦炭來維持。
          (2) 高爐冶煉對焦炭質量的要求
           ① 含碳量高,灰分低
          高爐冶煉要求焦炭中的固定碳含量盡量高,而灰分盡量少。因
          為焦炭中固定碳含量愈高,焦炭的發熱量愈大,還原劑愈多,
          有利于降低焦比。焦炭中的固定碳含量提高1 %,可降低焦比
          2%。目前我國焦炭中的固定碳含量一般在84 ~85 %。
          ② 含硫、磷雜質要少
          在一般冶煉條件下,原料中的硫有80%是由焦炭帶入的,因此
          降低焦炭含硫量對降低生鐵含硫有很大作用。當焦炭含硫升高
          時,石灰石消耗量增加,導致渣量增大,焦比升高。要降低焦
          炭的含硫量必須從降低煉焦煤的含硫量著手。
          ③ 化學成分要穩定
              化學成分的穩定是指碳、硫、灰分、揮發分含量要穩定,此外焦炭中的水分也要求穩定,水分的波動將引起入爐焦炭量的波動會導致爐缸溫度的波動。
          ④ 揮發分含量要適當
               焦炭中的揮發分是煉焦過程中未分解揮發完的有機物,主要是碳、氫、氧及少量硫和氮。當再次加熱到850~900℃以上時,它們能以氣體成分如氫氣、甲烷、氮氣等揮發出來。焦炭揮發分過高或過低,都影響焦炭的質量和產量,從而影響高爐的產量和焦比。
          ⑤ 機械強度高
               焦炭的機械強度主要指焦炭的耐磨性和抗沖擊的能力,其次是抗壓強度。機械強度差的焦炭,在轉運過程和在高爐內下降過程中易破裂而產生大量粉末。進入初渣時大大降低其流動性,增加煤氣阻力,造成爐況不順,甚至造成爐缸凍結。此外,焦炭強度差還將影響風口壽命。
          ⑥ 粒度均勻、粉末少
          高爐冶煉要求焦炭粒度大小合適而且粒度均勻。在保證料柱透
          氣性的前提下適當降低焦炭粒度,對合理利用焦炭也是一項很
          有意義的措施,F在,國外也趨向于降低入爐焦炭粒度,不少
          高爐的粒度下限已降低到15~20mm。
          ⑦ 物理化學性質好
          焦炭的物理化學性質包括焦炭的燃燒性和反應性兩方面。燃燒
          性是指焦炭與氧在一定的溫度下反應生成CO2的速度,即燃燒
          速度。反應性是指焦炭在一定溫度下和CO2作用,生成 CO的
          反應速度。
          煉焦生產工藝流程 1—煤堆;2—破碎機;3—配煤槽;4—粉碎;5—貯煤塔;6—攔焦機;7—熄焦車。8—熄焦塔;9—涼焦臺;10—篩分機;11—焦糟;12—裝焦車;13—煉焦爐;14—排焦機
           (3)  煉焦工藝,F代焦炭生產過程分為洗煤、配煤、煉焦、熄
          焦及煤氣和化工產品回收處理等工序。
          ① 洗煤
              原煤在煉焦前洗選,目的是降低煤中灰分和洗除其它雜質。
          ② 配煤
              可用于煉焦的煤主要有氣煤、肥煤、焦煤和瘦煤等。配煤是將上述各種結焦性不同的煤經洗選后,按一定比例配含煉焦。目的是在保證焦炭質量的前提下,節約日趨減少的的主焦煤,擴大煉焦用煤源,同時盡可能多的獲得一些化工產品。
          ③ 煉焦
               將配好的煤料,裝入煉焦爐的炭化室,在隔絕空氣的條件下,由兩側燃燒室供熱,隨溫度升高經干燥、預熱、熱分解、軟化、半焦、結焦成具有一定強度的焦炭。
          ④ 息焦
          熾熱的焦炭由熄焦車送去噴水熄焦、涼焦,或用CO2、惰性氣
          體等逆流穿過紅焦層進行熱交換。焦炭冷卻到200℃以下,惰
          性氣體則升溫至800 ℃左右,送到余熱鍋爐生產蒸汽,這就稱
          為干熄焦法。這種方法對環境污染小,焦炭質量高,同時可回
          收大量顯熱。
          ⑤ 煤氣和化工產品回收
          煉焦過程不僅產出焦炭,同時還逸出高熱值的煤氣及其它可提
          取化工產品的原料、每1000kg的精煤約可獲得冶金焦
          750kg;煤焦油15~34kg;氨1.5~2.5kg;焦爐煤氣290~
          350kg。
          ⑵ 型焦
               焦炭的代用品,即用弱結焦性煤(或非結焦性煤),如貧煤、褐煤、無煙煤等,在一定溫度下加壓成型的方法生產形狀均一的焦炭。
          2.4  熔劑 2.4.1熔劑的作用
             在高爐冶煉條件下,脈石和灰分是不能熔化的,必須加入助熔劑(即熔劑)使其與脈石、灰分作用生成低熔點化合物和共熔體(即熔渣)。這種熔渣在高爐冶煉溫度下可以完全熔化為液體,并具有良好的流動性,然后借助鐵水與熔渣密度不同而實現分離。除此之外,在使用堿性熔劑時,還可以去除有害雜質硫,改善生鐵質量。
          2.4.2熔劑的種類
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          《冶金工程概論第02章高爐冶煉用原料ppt》是由用戶覓友。于2016-09-14上傳,屬于高校大學PPT。

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