炼铁原料综合配置-冶金技术毕业论文.doc

1题目炼铁原料综合配置专业冶金技术学生日期20120215指导教师杜纲2摘要世界钢铁工业普遍认为是夕阳工业进入90年代以来许多国家的钢铁业呈不景气状态我国炼铁原料制备技术现状及其存在的缺点和不足进行了初步分析找出了我们所应用的炼铁原料制备技术与国内其他单位所使用的炼铁原料制备技术的差距进而提出了我国炼铁原料制备技术存在不足的改进措施关键字炼铁炼铁原料综合配置3目录摘要第一章高炉炼铁概述及炼铁原料高炉炼铁的工艺流程及炼铁产品高炉炼铁原料种类的概述第二章炼铁原料及其综合配置炼铁原料的种类特征及高炉冶炼对铁矿石的质量要求天然矿人造富矿烧结矿球团矿焦炭高炉熔剂锰矿炼铁原料的配置烧结矿的配置球团矿的配置第三章炼铁工业前景展望参考文献结束语4第一章高炉炼铁概述及炼铁原料11高炉炼铁的工艺流程及炼铁产品高炉炼铁是由铁矿石生产生铁的工业方法中最重要应用最广泛的一种高炉生铁约占全世界生铁产量的97以上主要原因在于此方法生产率高热效率高生产单位重量生铁所消耗的燃料较少缺点是此法必须使用资源日渐短缺而价格昂贵的焦炭高炉炼铁的工艺流程为由原料车间提供合格的铁矿石包括天然块矿或烧结矿及球团矿焦炭及熔剂自顶部装入炉内而由鼓风机送出的空气以一定压力经热风炉预热到一定温度后由下部鼓入炉内热风促使炉内焦炭燃烧从而产生冶炼所需热量计还原铁矿石所需之煤气最后由炉顶逸出矿石经逐级还原及熔融形成含碳约4的铁水及炉渣在炉内聚集一定时间后定时自炉内放出所得铁水或送炼钢车间或铸锭液态炉渣绝大部分以高压水冲成水渣作制水泥的原料有极少数特殊成分的炉渣不能利用而废弃高炉炼铁工艺流程如下图所示5铁水铁水渣煤气图11高炉炼铁的主要产品为生铁主要分为炼钢生铁含硅06左右及铸造生铁含硅12以上有少数高炉生产铁合金如锰铁含锰可达3070其余成分为铁和碳可作为炼钢用脱氧剂或合金化剂我国高炉生产的90左右为炼钢生铁铸造生铁占10左右铁合金含量只占1左右12高炉炼铁原料种类的概述高炉生产的主要原料是铁矿石及其代用品锰矿石燃料和熔剂铁矿石包括天然矿和人造富矿一般含铁量超过50的天然富矿可以直接入炉而含铁量低于3050的矿石直接入炉不经济须经选矿和造块加工成人造富矿后入炉铁矿石烧结厂球团厂炼焦厂炼钢厂铸造厂水泥厂锅炉高炉6铁矿石代用品主要有高炉炉尘氧气转炉炉尘轧钢皮硫酸渣以及一些有色金属选矿的高铁尾矿等这些原料一般均加入造块原料中使用锰矿石一般只在生产高炉锰铁时才使用7第二章炼铁原料及其综合配置21炼铁原料的种类特征及高炉冶炼对铁矿石的质量要求高炉用铁矿石是指在高炉内可经济地冶炼出合格生铁的含铁矿物211天然矿世界上常用的天然产铁矿石是指赤铁矿Fe2O3及磁铁矿Fe3O4两种此外尚有少量的菱铁矿FeCO3及褐铁矿Fe2O3nH2O等黄铁矿FeS3常用作制取硫酸的原料焙烧后所余残渣主要成分为Fe2O3可作为高炉炼铁原料小比例的配合其他低硫矿石在烧结中使用212人造富矿天然富矿由于人类多年来的连续开采在钢铁工业发达的北半球已几乎罄尽而自然界大量存在的是含铁量仅30左右的贫矿这样的矿石如直接入炉冶炼将使渣量大大超过生铁量耗费大量燃料而使冶炼作业不经济为此对天然贫矿要经过选矿富集含铁矿物一般可使含铁量高于60但经过富选后的精矿粒度过小一般粒度小于0074毫米的高达80或更多这样粒度的矿物直接入炉只能造成矿粉随炉气而逸出炉外为此对这些细粒粉矿要经过造矿处理从而产生了烧结矿和球团矿1烧结矿8将矿粉与燃料粉及适当量溶剂粉加水后混匀在特制烧结设备上经高温点火后强迫通风令所含燃料燃烧结果导致混合料部分熔化冷却后结成不规则的块状即为烧结矿目前全世界炼铁工业50以上使用烧结矿成品烧结矿按化学成分可分为自然碱度自熔性及超高碱度几大类自然碱度指配料中不加入熔剂依原始矿粉成分及加入燃料的灰分决定最终产品的矿物组成除非原始矿粉含有碱性物一般这种做法已不多见自熔性烧结矿按高炉炉渣要求的碱度一般指渣中CaOSiO2比值依矿石及燃料灰份的成分配入适量的熔剂所谓自熔性是指烧结矿本身已不需要外加熔剂造渣了高碱度烧结矿烧结矿的碱度高于高炉炉渣碱度时称为高碱度烧结矿烧结矿碱度提高后可以改善其本身的诸多性能如强度还原性等故现生产中多采用此方法超高碱度烧结矿除中和焦炭中酸性的造渣物质外如尚有剩余当须配加酸性原料如球团矿及天然矿等对成品烧结矿的质量要求主要包括1含铁量高以减少吨铁渣量一般扣除碱性物后含铁量多超过602还原性好其标志之一是烧结矿中FeO含量低于103强度足够如转9鼓指数63mm者应大于78而2球团矿是将细粒度的精矿粉加水后有的加入少量粘结剂如膨润土等造成直径10mm左右的球经过焙烧后因Fe2O3矿粒之间再结晶生成强度很大的成品球团矿的生产工艺与烧结矿类似只是造球过程比较复杂而最后的焙烧过程除去带式焙烧机和链篦机回转窑外竖炉也是常见的焙烧设备竖炉的生产能力较低球团矿在我国高炉原料中所占比例大约为10北美美国和加拿大用的较多213焦炭焦炭燃烧是高炉冶炼所需热量的主要来源同时焦炭还提供固态及气态的还原剂C及CO此外由于焦炭在高温下强度仍很好故在矿石熔化以后焦炭层是炉内煤气可以流通的通路故对焦炭质量有严格的要求这包括固定碳量高或灰分低一般焦炭的固定C含量皆在85左右强度好主要以转鼓指数衡量因为焦炭在炉外要经过多次转运与坠落在炉内作为料粒的组成部分又要承受较大的压力和摩擦转鼓指标对一级品M4076M10810挥发份含量应意味着干馏时间及温度足够焦中的C结晶发展更趋完善有害元素含量低硫粒度均匀应不含高炉以4060mm为宜近来为了提高焦炭利用率10mm的小焦块可以部分地应用多将小焦块混入矿石中214高炉熔剂熔剂是为了配合矿石中酸性脉石SiO2及焦炭灰份SiO2Al2O3的造渣需要而加入的碱性造渣物质常用的熔剂为石灰石或石灰主要成分CaO以及白云石主要成分为CaOMgO衡量溶剂质量的重要指标之一是有效熔剂性由于熔剂本身不可避免地含有一定量的酸性物质SiO2Al2O3故必须消耗掉所含碱性物的一部分以造渣这样熔剂可以提供去中和矿石和焦炭中的酸性物质的能力有所下降有效熔剂性或称有效碱度可表达为CaOMgO有效CaOMgOSiO2R式中CaOMgOSiO2分别为熔剂中相应的化学成分的11分析值R为指定的高炉炉渣的碱度现在由于高碱度烧结矿的生产高炉炉料中需陪嫁的溶剂量已大量减少甚至被完全取消了碳酸盐分解所消耗的热量被节省了215锰矿冶炼炼钢和铸造生铁都要求产品中含有一定数量的Mn如炼钢生铁中含Mn05左右而铸造生铁可含Mn0513实际上由于各种入炉原料中都含有一定数量的锰故对冶炼炼钢生铁来说无需加入锰矿对铸造生铁可依所产生铁牌号的具体要求决定适宜的锰矿用量这里主要考虑的问题是Mn在高炉中回收率较低炉温高炉渣碱度高Mn可以较多地被还原入铁一般生铁Mn的回收率可按5060考虑个别高炉以炼高碳锰铁合金为主要产品则锰矿即成为主要原料由于锰矿中都含有Fe而Fe在高炉中几乎是100被还原回收的故冶炼含Mn较高的高牌号锰铁时应注意矿石中MnFe的含量比否则是不可能得到合格产品的生铁中含Mn可改善铁水的流动性并抑制铁中含硫所带来的热脆作用22炼铁原料的配置221烧结矿的配置12首先制备TiO2含量为591的烧结原料采用石灰石和生石灰作为烧结熔剂焦炉煤气作为点火燃料焦粉作为烧结燃料用梭式布料器布料料层厚度为549mm采用130m的带式烧结机对该烧结原料进行烧结其中烧结风量为92mmmin主管负压力为12600Pa烧结完毕后将烧结矿从机尾卸下用单辊破碎机破碎再进入热振动筛筛分然后进入环冷机冷却最后进入固定筛筛分经固定筛筛分后粒径不小于10mm的烧结矿用作高炉炼铁原料的一部分粒径小于10mm的烧结矿返回烧结作为返矿烧结前后TiO2的含量相同因此由此制备的烧结矿的TiO2含量为591222球团矿的配置以膨润土为球团粘结剂采用的球盘机对高TiO2钒钛磁铁精矿造球碱度保持018然后采用年产120万吨的大型链篦机回转窑对生球进行干燥预热焙烧和冷却从而制得球团矿在完成烧结矿和球团矿的制备之后确定上述制备的烧结矿和球团矿的重量比为了使整个高炉的铁钛保持平衡确定制备的烧结矿和球团矿的比例为8020在实际使用过程中可以将烧结矿和球团矿经各自的矿仓直接上到皮带上进入高炉不需要在送入高炉之前混合烧结矿和球团矿这样使TiO2含量高的球团矿与TiO2含量低的烧结矿在高炉中混合可以保持整个高炉料的铁钛13平衡14第三章炼铁工业前景展望近年我国高率发展较快1996年我国钢铁产量均突破1亿吨居世界首位以后连续10多年摘得世界钢铁产量最多的桂冠成为世界钢铁大国2007年我国粗钢产量达到489亿吨生铁产量达到469亿吨在生铁产量增长的同时我国高炉炼铁技术得到不断进步现有高炉1200座左右大于1000立方米以上容积的高炉有120座目前投入生产的最大容积是宝钢4号4747立方米高炉即将投产的首钢曹妃甸两座5500立方米高炉采用了新装备和新工艺可实现高效型节约型清洁型可循环型生产基本实现三废零排放而2008年我国钢铁产业集中度明显提高产钢量最多的10家企业集团粗钢产量占全国总产量的4252008年产钢量最多的10家企业集团合计生产粗钢2127359万吨占粗钢总量的425比上年提高571个百分点产业集中度提高的一个重要原因是企业联合重组取得较大进展2008年宝钢重组韶钢广钢组建广东钢铁集团武钢重组柳钢组建广西钢铁集团唐钢邯钢联合重组河北钢铁集团济钢莱钢联合重组山东钢铁集团企业联合重组迈出了重大的一步同时一些大型钢企在进行产能扩张目前中国有大小钢企1200家左右其中大中型钢企约70家与国际同行相比中国钢铁产业集15中度明显偏低预计2010年我国前10家钢铁生产企业产量要占到全国产量的50以上钢铁行业是典型的高耗能行业我国钢铁业产能分散集中度低大量中小型钢厂技术力量薄弱节能减排任务艰巨2009年月国务院常务会议通过的钢铁产业调整振兴规划指出加快钢铁产业调整和振兴必须以控制总量淘汰落后联合重组技术改造优化布局为重点推动钢铁产业由大变强大型高炉是我国钢铁工业结构调整淘汰落后降低成本改善环境提高钢铁产品市场竞争力的生力军其在应用精料富氧喷煤高压炉顶高风温高炉长寿和低硅低硫冶炼等技术基础上普遍采用无料钟炉顶布料薄壁炉衬炉顶余压发电热风炉双预热软水密闭循环冷却系统等现代工艺和技术装备其经济效益十分显著16参考文献朱申红吴德礼孟娟黄铁矿烧渣的综合利用途径与问题分析青岛建筑工程学院学报董宝利刘洪东王明磊高炉经济炉料结构的研究与展望第七届中国钢铁年会论文集上刘昭成谭定桥曹龙文郑雅杰硫铁矿烧渣水热法制备氧化铁红颜料工艺研究硫酸工业丁宁球团矿冶金矿山企业的新蓝海国内冶金矿山企业球团矿开发的研究和探讨中国矿业郭勇文目前国内炼铁原料的制备技术现状及广钢的对策冶金丛刊邓琪王琪黄启飞汪群慧工业固体废物资源化优选模型研究金属矿山第五届国际炼铁科技大会总结和对中国炼铁科技工作今后发展的几点意见中国冶金17结束语感谢我敬爱的杜钢老师他在百忙之中以他渊博的学识严谨的治学态度给我在学业上尤其是毕业论文上的极大帮助在写毕业论文时间里杜老师不辞辛苦的指导我毕设的每一个内容大到选题方向小到论文里每一个标点符号都离不开老师的辛劳老师工作上认真负责生活上和蔼可亲不仅是良师还是益友在此对于老师在整个毕设阶段对学生学业上毕设制作和论文的编写等各个方面无微不至的关怀深表谢意感谢所有帮助过我的人