炼铁原理与工艺-第2版

目录 0 绪 论 ……………………………………………………………………………………… 1 高炉炼铁简述………………………………………………………………………………… 1.1 钢铁联合企业中的炼铁生产…………………………………………………………… 1.2 高炉炼铁生产工艺流程………………………………………………………………… 1.2.1 高炉本体…………………………………………………………………………… 1.2.2 上料系统…………………………………………………………………………… 1.2.3 送风系统…………………………………………………………………………… 1.2.4 煤气净化系统……………………………………………………………………… 1.2.5 渣铁处理系统……………………………………………………………………… 1.2.6 喷吹燃料系统……………………………………………………………………… 1.3 炼铁原料及评价………………………………………………………………………… 1.3.1 铁矿石的分类……………………………………………………………………… 1.3.2 对铁矿石的评价…………………………………………………………………… 1.3.3 国内外铁矿石分布及成分………………………………………………………… 1.3.4 矿石入炉前的准备处理…………………………………………………………… 1.4 熔剂……………………………………………………………………………………… 1.5 锰矿……………………………………………………………………………………… 1.6 其他含铁代用品………………………………………………………………………… 1.7 高炉燃料………………………………………………………………………………… 1.7.1 焦炭………………………………………………………………………………… 1.7.2 气体燃料…………………………………………………………………………… 1.8 高炉冶炼产品…………………………………………………………………………… 1.8.1 生铁………………………………………………………………………………… 1.8.2 铁合金……………………………………………………………………………… 1.8.3 高炉煤气…………………………………………………………………………… 1.8.4 炉渣………………………………………………………………………………… 1.9高炉冶炼的主要技术经济指标……………………………………………………………… 1.9.1 高炉有效容积利用系数…………………………………………………………… 1.9.2 入炉焦比、综合焦比及综合折算焦比…………………………………………… 1.9.3 煤比………………………………………………………………………………… 1.9.4 燃料比……………………………………………………………………………… 1.9.5 生铁合格率………………………………………………………………………… 1.9.6 燃料喷吹作业指标及各种因素对焦比的影响………………………………… 1.9.7 冶炼强度与综合冶炼强度………………………………………………………… 1.9.8 燃烧强度………………………………………………………………………… 1.9.9 焦炭负荷………………………………………………………………………… 1.9.10 休风率…………………………………………………………………………… 1.9.11 生铁成本………………………………………………………………………… 1.9.12 炉龄……………………………………………………………………………… 1.9.13 吨铁工序能耗…………………………………………………………………… 复习思考题…………………………………………………………………………………… 2 还原过程与生铁形成………………………………………………………………………… 2.1 高炉内基本现象和基本规律…………………………………………………………… 2.1.1 炉料在高炉内的物理状态………………………………………………………… 2.1.2 软熔带及其对高炉行程的影响…………………………………………………… 2.2炉料中的蒸发、挥发及分解…………………………………………………………… 2.2.1 水分的蒸发与水化物的分解……………………………………………………… 2.2.2 挥发物的挥发……………………………………………………………………… 2.2.3 碱金属的挥发与危害……………………………………………………………… 2.2.4 碳酸盐的分解……………………………………………………………………… 2.3 铁氧化物还原的热力学………………………………………………………………… 2.3.1 还原反应的基本理论……………………………………………………………… 2.3.2 铁氧化物的还原…………………………………………………………………… 2.3.3 用CO、固体碳和氢还原铁氧化物 2.4 直接还原与间接还原的比较…………………………………………………………… 2.4.1 直接还原度的概念………………………………………………………………… 2.4.2 直接还原与间接还原对焦比的影响……………………………………………… 2.5 铁的复杂化合物与非铁元素的还原…………………………………………………… 2.5.1 铁的复杂化合物的还原…………………………………………………………… 2.5.2 非铁元素的还原…………………………………………………………………… 2.6 还原反应动力学………………………………………………………………………… 2.6.1 还原反应的机理…………………………………………………………………… 2.6.2 影响矿石还原反应速度的因素…………………………………………………… 2.7 生铁的形成与渗碳过程………………………………………………………………… 复习思考题…………………………………………………………………………………… 3 高炉炉渣与脱硫……………………………………………………………………………… 3.1 高炉造渣过程…………………………………………………………………………… 3.1.1 高炉炉渣的成分和作用…………………………………………………………… 3.1.2 高炉炉内的造渣过程……………………………………………………………… 3.2 高炉炉渣的性质及其影响因素………………………………………………………… 3.2.1 炉渣的熔化性……………………………………………………………………… 3.2.2 炉渣的黏度………………………………………………………………………… 3.2.3 炉渣的稳定性……………………………………………………………………… 3.2.4 炉渣表面张力……………………………………………………………………… 3.2.5 高炉渣的其他成分及其性能的影响……………………………………………… 3.3 炉渣结构及矿物组成…………………………………………………………………… 3.3.1 熔融炉渣的结构…………………………………………………………………… 3.3.2 炉渣的矿物组成…………………………………………………………………… 3.4 高炉内的脱硫…………………………………………………………………………… 3.4.1 硫在高炉中的变化………………………………………………………………… 3.4.2 炉渣的脱硫能力…………………………………………………………………… 3.5 生铁的炉外脱硫………………………………………………………………………… 3.5.1 炉外脱硫的目的…………………………………………………………………… 3.5.2 炉外脱硫剂和脱硫方法…………………………………………………………… 复习思考题…………………………………………………………………………………… 4 燃料燃烧及煤气在高炉内的变化…………………………………………………………… 4.1炉缸内燃料的燃烧……………………………………………………………………… 4.1.1高炉炉缸内的燃烧反应…………………………………………………………… 4.1.2 炉缸煤气成分和数量计算………………………………………………………… 4.2 理论燃烧温度与炉缸内的温度分布…………………………………………………… 4.2.1 理论燃烧温度……………………………………………………………………… 4.2.2 炉缸煤气温度的分布……………………………………………………………… 4.2.3 燃烧带的大小及对高炉冶炼的影响……………………………………………… 4.2.4 影响燃烧带大小的因素…………………………………………………………… 4.3 鼓风动能与下部调剂…………………………………………………………………… 4.3.1 鼓风动能的影响因素……………………………………………………………… 4.3.2 高炉的下部调剂…………………………………………………………………… 4.4 煤气上升过程中的变化………………………………………………………………… 4.4.1 煤气上升过程中体积和成分的变化……………………………………………… 4.4.2 煤气上升过程中压力的变化……………………………………………………… 4.4.3 煤气温度在炉内的变化…………………………………………………………… 4.5 高炉内的热交换………………………………………………………………………… 4.5.1 热交换基本规律…………………………………………………………………… 4.5.2 高炉上部热交换…………………………………………………………………… 4.5.3 高炉下部热交换…………………………………………………………………… 复习思考题………………………………………………………………………………… 5 炉料与煤气运动及其分布…………………………………………………………………… 5.1 炉料的下降与力学分析……………………………………………………………… 5.1.1 炉料下降的空间条件…………………………………………………………… 5.1.2 炉料下降的充分条件…………………………………………………………… 5.1.3 影响Ｑ有效和ΔP的因素……………………………………………………… 5.2 有液态渣铁区域的煤气运动………………………………………………………… 5.2.1 渣铁液体在滴落时液泛现象…………………………………………………… 5.2.2 通过软熔带的煤气流动………………………………………………………… 5.3 炉料运动与冶炼周期………………………………………………………………… 5.3.1 高炉炉料的下降………………………………………………………………… 5.3.2 炉料下降的平均速度……………………………………………………… 5.3.3 高炉不同部位的下料速度……………………………………………………… 5.3.4 炉缸内的渣铁运动……………………………………………………………… 5.3.5 冶炼周期………………………………………………………………………… 5.3.6 非正常情况下炉料运动………………………………………………………… 5.4 高炉内煤气分布……………………………………………………………………… 5.4.1 煤气流分布的基本规律………………………………………………………… 5.4.2 高炉内煤气流分布检测………………………………………………………… 5.4.3 合理煤气流分布………………………………………………………………… 5.5 高炉的上部调剂……………………………………………………………………… 5.5.1 炉料的性质对布料的影响……………………………………………………… 5.5.2 装料制度对炉喉布料的影响…………………………………………………… 5.5.3 炉型及其他因素对布料的影响………………………………………………… 复习思考题………………………………………………………………………………… 6 高炉能量利用与工艺计算………………………………………………………………… 6.1 高炉能量利用指标及分析方法……………………………………………………… 6.1.1 能量利用指标…………………………………………………………………… 6.1.2 铁的直接还原度 的计算……………………………………………………… 6.1.3 能量利用分析方法……………………………………………………………… 6.2 炼铁工艺计算………………………………………………………………………… 6.2.1 配料计算………………………………………………………………………… 6.2.2 物料平衡………………………………………………………………………… 6.2.3 高炉热平衡……………………………………………………………………… 6.2.4 第二热平衡……………………………………………………………………… 6.3 高炉现场操作工艺计算……………………………………………………………… 6.3.1 高炉现场操作常用的一些工艺计算…………………………………………… 6.3.2 现场配料计算…………………………………………………………………… 6.3.3 现场变料计算…………………………………………………………………… 6.3.4 高炉操作综合计算实例………………………………………………………… 复习思考题………………………………………………………………………………… 7 高炉强化冶炼……………………………………………………………………………… 7.1高炉强化冶炼的基本内容……………………………………………………………… 7.1.1高炉生产率的提高…………………………………………………………… 7.1.2 高炉冶炼强度的提高…………………………………………………………… 7.2精料……………………………………………………………………………………… 7.2.1提高矿石品位……………………………………………………………………… 7.2.2提高熟料使用率…………………………………………………………………… 7.2.3稳定原燃料的化学成分…………………………………………………………… 7.2.4加强原料的整粒工作……………………………………………………………… 7.2.5改善炉料的高温冶金性能………………………………………………………… 7.2.6 合理的炉料结构……………………………………………………………… 7.2.7 改进焦炭质量…………………………………………………………………… 7.3高压操作………………………………………………………………………………… 7.3.1高压操作高炉的工艺流程………………………………………………………… 7.3.2高压操作对高炉冶炼的影响……………………………………………………… 7.3.3 高压高炉的操作特点……………………………………………………………… 7.4 高风温…………………………………………………………………………………… 7.4.1 提高风温对高炉冶炼的作用……………………………………………………… 7.4.2 高风温与降低焦比的关系………………………………………………………… 7.4.3 高风温与喷吹燃料的关系………………………………………………………… 7.4.4 高风温与炉况顺行的关系………………………………………………………… 7.4.5 高炉接受高风温的条件…………………………………………………………… 7.5喷吹燃料………………………………………………………………………………… 7.5.1 喷吹燃料的作用…………………………………………………………………… 7.5.2喷吹高炉的操作特点……………………………………………………………… 7.5.3喷吹量与置换比…………………………………………………………………… 7.5.4 裂化喷吹………………………………………………………………………… 7.5.5 高炉喷吹煤粉的工艺流程……………………………………………………… 7.6 富氧与综合鼓风……………………………………………………………………… 7.6.1富氧鼓风…………………………………………………………………………… 7.6.2 综合鼓风…………………………………………………………………………… 7.7 加湿与脱湿鼓风…………………………………………………………………… 7.7.1 加湿鼓风 7.7.2 脱湿鼓风 7.8其他强化措施………………………………………………………………………… 7.8.1低硅生铁冶炼……………………………………………………………………… 7.8.2延长高炉寿命……………………………………………………………………… 复习思考题…………………………………………………………………………………… 8高炉操作……………………………………………………………………………………… 8.1高炉操作的基本制度…………………………………………………………………… 8.1.1炉缸热制度………………………………………………………………………… 8.1.2造渣制度…………………………………………………………………………… 8.1.3送风制度…………………………………………………………………………… 8.1.4 装料制度………………………………………………………………………… 8.1.5高炉冷却制度……………………………………………………………………… 8.2 高炉操作炉况的判断和分析…………………………………………………………… 8.2.1高炉冶炼条件的了解……………………………………………………………… 8.2.2高炉炉况的直接判断……………………………………………………………… 8.2.3高炉炉况的间接判断……………………………………………………………… 8.2.4高炉炉况的综合判断分析………………………………………………………… 8.3 高炉炉况的调剂……………………………………………………………………… 8.3.1高炉炉况调剂应考虑失常的原因和严重程度…………………………………… 8.3.2炉况调剂方法的应用……………………………………………………………… 8.4高炉失常炉况的处理…………………………………………………………………… 8.4.1正常炉况与失常炉况……………………………………………………………… 8.4.2炉况初步失常阶段的特征………………………………………………………… 8.5 高炉严重失常炉况的预防与处理…………………………………………………… 8.5.1崩料和连续崩料………………………………………………………………… 8.5.2 悬料……………………………………………………………………………… 8.5.3炉缸大凉与炉缸冻结……………………………………………………………… 8.5.4高炉结瘤…………………………………………………………………………… 复习思考题…………………………………………………………………………………… 9高炉炉前操作………………………………………………………………………………… 9.1 炉前操作指标…………………………………………………………………………… 9.1.1 炉前操作的任务…………………………………………………………………… 9.1.2 炉前操作的指标………………………………………………………………… 9.2 出铁操作……………………………………………………………………………… 9.2.1 出铁口的构造…………………………………………………………………… 9.2.2 铁口工作条件……………………………………………………………………… 9.2.3 铁口维护…………………………………………………………………………… 9.2.4 出铁操作………………………………………………………………………… 9.2.5 撇渣器的构造与维护…………………………………………………………… 9.3 放渣操作……………………………………………………………………………… 9.3.1 渣口结构………………………………………………………………………… 9.3.2 放渣………………………………………………………………………… 9.3.3 渣口维护………………………………………………………………………… 9.3.4 放渣事故及处理………………………………………………………………… 9.4 开炉、停炉、封炉和复风的炉前操作…………………………………………………… 9.4.1 开炉炉前操作…………………………………………………………………… 9.4.2 封炉及复风的炉前操作………………………………………………………… 9.4.3 中修、大修停炉炉前操作……………………………………………………… 9.4.4 炉前事故处理…………………………………………………………………… 复习思考题………………………………………………………………………………… 10 高炉特殊操作……………………………………………………………………………… 10.1 开炉准备工作………………………………………………………………………… 10.1.1 设备验收及试车………………………………………………………………… 10.1.2 烘炉……………………………………………………………………………… 10.1.3 开炉点火前的准备工作………………………………………………………… 10.2 开炉配料计算………………………………………………………………………… 10.2.1 开炉焦比的选择………………………………………………………………… 10.2.2 开炉造渣制度的选择…………………………………………………………… 10.2.3开炉配料计算…………………………………………………………………… 10.3 开炉操作……………………………………………………………………………… 10.3.1 开炉装料………………………………………………………………………… 10.3.2 开炉点火………………………………………………………………………… 10.3.3 开炉送风制度…………………………………………………………………… 10.3.4 炉前的操作……………………………………………………………………… 10.3.5 送风点火送煤气操作…………………… 10.4 高炉停炉……………………………………………………………………………… 10.4.1 停炉要求………………………………………………………………………… 10.4.2 停炉方法………………………………………………………………………… 10.4.3 停炉前准备工作………………………………………………………………… 10.4.4 休风后的送风…………………………………………………………………… 10.4.5 空料线操作……………………………………………………………………… 10.4.6 出残铁操作……………………………………………………………………… 10.5 高炉封炉……………………………………………………………………………… 10.5.1 封炉前的准备工作……………………………………………………………… 10.5.2 封炉料的确定…………………………………………………………………… 10.5.3 封炉操作………………………………………………………………………… 10.5.4 高炉封炉后的送风操作………………………………………………………… 10.6 休风、送风及事故处理……………………………………………………………… 10.6.1 短期休风与送风………………………………………………………………… 10.6.2 长期休风………………………………………………………………………… 10.6.3 高炉事故及处理………………………………………………………………… 复习思考题………………………………………………………………………………… 11 热风炉操作………………………………………………………………………………… 11.1 提高热风温度的途径………………………………………………………………… 11.1.1 提高热风炉炉顶温度…………………………………………………………… 11.1.2 提高烟道废气温度……………………………………………………………… 11.2 热风炉的操作经验…………………………………………………………………… 11.2.1 快速烧炉法……………………………………………………………………… 11.2.2 交叉并联送风…………………………………………………………………… 11.3 热风炉的操作制度…………………………………………………………………… 11.3.1 炉顶温度与烟道废气温度的确定……………………………………………… 11.3.2热风炉的烧炉操作……………………………………………………………… 11.4 热风炉换炉、休风及事故处理……………………………………………………… 11.4.1 热风炉的操作程序……………………………………………………………… 11.4.2 热风炉的休风与送风操作……………………………………………………… 11.4.3 热风炉常见操作事故及处理…………………………………………………… 复习思考题………………………………………………………………………………… 12 特殊矿石冶炼……………………………………………………………………………… 12.1 含氟矿石的冶炼……………………………………………………………………… 12.1.1 含氟矿石特性………………………………………………………………… 12.1.2 含氟炉渣………………………………………………………………………… 12.1.3 含氟矿石的冶炼特点…………………………………………………………… 12.1.4 含氟矿冶炼的突出问题………………………………………………………… 12.2 钒钛磁铁矿石的冶炼…………………………………………………………… 12.2.1 钒钛磁铁矿的矿物组成及还原………………………………………………… 12.2.2 含TiO2炉渣特性……………………………………………………………… 12.2.3 钒钛磁铁矿冶炼特点…………………………………………………………… 12.2.4冶炼钒钛矿的一些特殊问题…………………………………………………… 复习思考题………………………………………………………………………………… 13 非高炉炼铁………………………………………………………………………………… 13.1 直接还原法…………………………………………………………………………… 13.1.1 直接还原的技术经济指标……………………………………………………… 13.1.2 直接还原法简介………………………………………………………………… 13.2 熔融还原法…………………………………………………………………………… 13.2.1 一步熔融还原法………………………………………………………………… 13.2.2 二步熔融还原法………………………………………………………………… 13.2.3 熔融还原的主要技术经济指标………………………………………………… 13.3 钢铁生产前沿技术展望……………………………………………………………… 复习思考题…………………………………………………………………………………… 参考文献