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1、煉鐵專業(yè)基礎(chǔ)知識講座（提綱）1前言自然界的鐵是以鐵氧化物的形態(tài)存在于各種鐵礦石之中，如赤鐵礦（Fe2O3）、磁鐵礦（Fe3O4）、菱鐵礦（FeCO3）、褐鐵礦（nFe2O3mH2O）等，煉鐵就是用還原的方法從上述礦石中提取鐵。高爐煉鐵已有三千多年的歷史，是傳統(tǒng)的煉鐵方法。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，直接還原法煉鐵、熔融還原法煉鐵以及粒鐵法等非高爐法煉鐵也已經(jīng)相繼出現(xiàn)。直接還原法是一種在相對較低溫度下，固態(tài)還原金屬鐵的方法，根據(jù)還原劑的形態(tài)又可分為氣基直接還原和煤基直接還原；Midrex工藝就是氣基直接還原法中較成熟的一種工藝。熔融還原法則是在
2、熔融狀態(tài)下，液態(tài)還原金屬鐵的方法，根據(jù)反應(yīng)器的數(shù)量又可分為一步還原法和二步還原法；COREX工藝是二步還原法中較成熟的一種工藝。粒鐵法是介于直接還原法與熔融還原法之間的煉鐵法，其典型工藝是回轉(zhuǎn)窯煉鐵法。由于直接還原法、熔融還原法及粒鐵法的生產(chǎn)歷史較短，至今只有三、四十年的時(shí)間，尚未形成一套完整的體系，因此本文介紹的內(nèi)容主要是講高爐煉鐵法的內(nèi)容。2基礎(chǔ)知識2.1生鐵的化學(xué)組成及用途在中國民間，人們對具有良好韌性和強(qiáng)度的鋼稱之為“熟鐵”，而對硬且脆又無法壓制成型的鐵則叫作“生鐵”。其實(shí)鋼和鐵都是鐵元素（Fe）與碳、硅及其它元素構(gòu)成的合金，
3、只是含量不同而已；但鋼是鐵通過氧化的方法冶煉而成，鐵則是礦石還原得到的。生鐵主要用于煉鋼，但高硅生鐵鑄造性能極佳，所以有少部分生鐵也用于制作鑄件。鐵和鋼的化學(xué)組成如下（％）。CSiMnPS其它元素制鋼鐵4.0-4.50.3-0.8～0.4≤0.12≤0.04微量鑄造鐵2.5-4.51.0-6.00.4-1.30.08-1.00.03-0.06微量普碳鋼0.05-0.50.01-0.40.2-1.0≤0.06≤0.04另行添加2.2高爐煉鐵2.2.1原料主料：燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、精塊礦、（鈦添加料）；輔料：白云石、石灰石、硅石、錳礦、螢石；
4、燃料：焦炭、（煤粉、重油、天然氣、焦?fàn)t煤氣）。2.2.2產(chǎn)品主產(chǎn)品：鐵水（鐵塊）；副產(chǎn)品：水渣、干渣、高爐灰、高爐煤氣、電。2.2.3煉鐵工藝流程參見工藝流程圖2.3幾項(xiàng)主要指標(biāo)2.3.1高爐容積表示高爐大小的指標(biāo)，是一個(gè)空間概念，計(jì)量單位為m3。根據(jù)各個(gè)國家的不同習(xí)慣，同一座高爐可以有3種不同的容積表達(dá)方式，即有效容積、內(nèi)容積和工作容積。前蘇聯(lián)采用的是有效容積（大鐘開啟下沿至鐵口中心線之間的空間），我國的一些老廠如鞍鋼、本鋼等，最初都是由蘇聯(lián)援建的，因此就延用了有效容積的概念；日本人則愿意使用內(nèi)容積（爐喉上沿至鐵口中心線之間的空間）
5、，寶鋼是新日鐵幫助建設(shè)的，所以跟著使用了內(nèi)容積的概念；但是歐洲人更習(xí)慣使用工作容積（爐喉上沿至風(fēng)口中心線之間的空間）這一概念。以寶鋼1高爐為例：其內(nèi)容積為4063m3，有效容積就是4134m3,工作容積則為3461m3，雖然三組數(shù)據(jù)不盡相同，但都是指同一座高爐。俄羅斯切列伯維茨鋼廠5高爐，有效容積為5500m3，曾經(jīng)是世界上最大的高爐，有“高爐王”之稱。但不久前新日鐵君津4高爐大修時(shí)以創(chuàng)記錄的5555m3成為新一代“高爐王”。寶鋼3高爐（內(nèi)容積為4350m3）在世界上可以排入前二十位之內(nèi)。到2000年年底止，我國的高爐結(jié)構(gòu)組成參見下表
6、。高爐類級（m3）>20002000-10001000-500500-200200-100<100總計(jì)爐容范圍（m3）4350-20001800-1000983-544380-203175-10094-8高爐座數(shù)（座）1829231065230003228總?cè)莘e（m3）4906436907160473307860921256002667882.3.2利用系數(shù)表示高爐產(chǎn)鐵能力的指標(biāo)，計(jì)量單位為t/m3.d，即每晝夜，每立方米爐容所冶煉的鐵水量。該值與高爐容積、原燃料質(zhì)量、操業(yè)水平有關(guān)，在我國有效容積利用系數(shù)值通常為1.5－2.5，個(gè)別爐
7、容較小、原燃料質(zhì)量好、操業(yè)水平高的爐子高爐利用系數(shù)可達(dá)3.0以上。一般講，當(dāng)爐容差異不大且原燃料質(zhì)量和操業(yè)水平相同時(shí)，利用系數(shù)對產(chǎn)能的影響要大于爐容對產(chǎn)能的影響。如前文所提5500m3的“高爐王”，設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為400萬噸；而比其略小的君津4高爐（5151m3）和大分2高爐（5245m3）的設(shè)計(jì)年產(chǎn)量卻可達(dá)432萬噸和450萬噸。新設(shè)計(jì)的寶鋼4高爐（4350m3）年產(chǎn)量為350萬噸，年均利用系數(shù)2.2t/m3.d。2.3.3燃料比每冶煉1噸鐵水所用燃料（焦炭、煤粉、重油、天然氣等〕的數(shù)量，是表示燃料消耗的指標(biāo)，計(jì)量單位為kg/t-p。其
8、中焦炭是基本燃料，其余為噴吹燃料，可以單獨(dú)噴吹，也可以多種燃料同時(shí)噴吹。燃料比自然是越低越好，目前我國重點(diǎn)企業(yè)高爐焦比的平均指標(biāo)（不包括寶鋼）約為380－420kg，煤比約為100－140kg；世界平均指標(biāo)則分別為300
