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現代冶金中的高爐煉鐵
現代冶金中的高爐煉鐵
摘要：本文針對高爐煉鐵工藝的生產(chǎn)現狀進(jìn)行了其技術(shù)性研究，使其高爐煉鐵具有規模大、效率高、成本低等諸多優(yōu)勢，隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，高爐正朝著(zhù)大型化、高效化和自動(dòng)化邁進(jìn)。
實(shí)現渣鐵分離。
已熔化的渣鐵之間及與固態(tài)焦炭接觸過(guò)程中，發(fā)生諸多反應，最后調整鐵液的成分和溫度達到終點(diǎn)。
關(guān)鍵詞： 高爐 煉鐵 發(fā)展
高爐是煉鐵的專(zhuān)用設備。
雖然近代技術(shù)研究了直接還原、熔融技術(shù)還原等冶煉工藝，但它們都不能取代高爐，高爐生產(chǎn)是目前獲得大量生鐵的主要手段。
高爐生產(chǎn)是可持續的，他的一代壽命從開(kāi)爐到大修的工作日一般為7-8年，有的已達到十年或十年以上。
高爐煉鐵具有規模大、效率高、成本低等諸多優(yōu)勢，隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，高爐正朝著(zhù)大型化、高效化和自動(dòng)化邁進(jìn)。
一、我國鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)現狀
近代來(lái)高爐向大型化發(fā)方向發(fā)展，目前世界上已有數座5000立方米以上容積的高爐在生產(chǎn)。
我過(guò)也已經(jīng)有4300立方米的高爐投入生產(chǎn)，日產(chǎn)生鐵萬(wàn)噸以上，日消耗礦石等近2萬(wàn)噸，焦炭等燃料5千噸。
這樣每天有數萬(wàn)噸的原、燃料運進(jìn)和產(chǎn)品輸出，還需要消耗大量的水、風(fēng)、電氣，生產(chǎn)規模及吞吐量如此之大，是其他企業(yè)不可比擬的。
二、加入世貿對我國鋼鐵經(jīng)濟的影響
鋼鐵工業(yè)是人類(lèi)社會(huì )活動(dòng)中占有著(zhù)極其重要的地位，對發(fā)展國民經(jīng)濟起著(zhù)極其重要的作用。
無(wú)論工業(yè)、農業(yè)、交通、建筑及國防均離不開(kāi)鋼鐵。
一個(gè)國家的鋼鐵生產(chǎn)水平，就直接反映了這個(gè)國家的科學(xué)技術(shù)發(fā)展和人民的生活水平。
那么自中國加入世貿組織之后， 自2001年底以來(lái)，全球鋼鐵價(jià)格已上漲2倍，提升了該行業(yè)的盈利水平。
同期，由所有上市鋼鐵公司股價(jià)構成的全球鋼鐵股價(jià)格綜合指數，表現超過(guò)所有上市公司平均股價(jià)表現近4倍。
2003年，中國鋼鐵凈進(jìn)口量(進(jìn)口減去出口)約為3500萬(wàn)噸。
但今年，預計中國鋼鐵凈出口量大約為5000萬(wàn)噸。
假設這種趨勢持續下去，中國鋼鐵公司出口量的上升，的確有可能影響全球鋼鐵行業(yè)的前景。
中國從2006 年開(kāi)始，從鋼凈進(jìn)口國轉變?yōu)閮舫隹趪?007 年中國粗鋼凈出口量占中國粗鋼產(chǎn)量的11.27%，占全球除中國外粗鋼產(chǎn)量的6.47%。
今年9 月受美國金融危機的影響，國內鋼材出口量減少為667 萬(wàn)噸，較8 月份高點(diǎn)回落101 萬(wàn)噸。
Obama上臺后誓言要實(shí)施自己的金融新政，力爭讓美國經(jīng)濟在任期內重新好轉。
而積極的新政，無(wú)疑也會(huì )為中國鋼鐵出口帶來(lái)新的消費希望。
三、高爐煉鐵工藝技術(shù)研究
1、工藝技術(shù)參數研究
高爐冶煉過(guò)程是在一個(gè)密閉的豎爐內進(jìn)行的。
高爐冶煉過(guò)程的特點(diǎn)是，在爐料與煤氣逆流運動(dòng)的過(guò)程中完成了多種錯綜復雜地交織在一起的化學(xué)反應和物理變化，且由于高爐是密封的容器，除去投入(裝料)及產(chǎn)出(鐵、渣及煤氣)外，操作人員無(wú)法直接觀(guān)察到反應過(guò)程的狀況，只能憑借儀器儀表間接觀(guān)察。
為了弄清楚這些反應和變化的規律，首先應對冶煉的全過(guò)程有個(gè)總體和概括的了解，這體現在能正確地描繪出運行中的高爐的縱剖面和不同高度上橫截面的圖像。
這將有助于正確地理解和把握各種單一過(guò)程和因素間的相互關(guān)系。
高爐冶煉過(guò)程的主要目的是用鐵礦石經(jīng)濟而高效率地得到溫度和成分合乎要求的液態(tài)生鐵。
為此，一方面要實(shí)現礦石中金屬元素(主要為Fe)和氧元素的化學(xué)分離――即還原過(guò)程;另一方面還要實(shí)現已被還原的金屬與脈石的機械分離――即熔化與造渣過(guò)程。
最后控制溫度和液態(tài)渣鐵之間的交互作用得到溫度和化學(xué)成分合格的鐵液。
全過(guò)程是在爐料自上而下、煤氣自下而上的相互緊密接觸過(guò)程中完成的。
低溫的礦石在下降的過(guò)程中被煤氣由外向內逐漸奪去氧而還原，同時(shí)又自高溫煤氣得到熱量。
礦石升到一定的溫度界限時(shí)先軟化，后熔融滴落，實(shí)現渣鐵分離。
已熔化的渣鐵之間及與固態(tài)焦炭接觸過(guò)程中，發(fā)生諸多反應，最后調整鐵液的成分和溫度達到終點(diǎn)。
故保證爐料均勻穩定的下降，控制煤氣流均勻合理分布是高質(zhì)量完成冶煉過(guò)程的關(guān)鍵。
2、上料系統的工藝
高爐供上料系統由貯礦槽、貯焦槽、槽下篩分、稱(chēng)量運輸和向爐頂上料裝置等組成。
其作用是將來(lái)自原料場(chǎng)，燒結廠(chǎng)及焦化廠(chǎng)的原燃料和冶金輔料，經(jīng)由貯礦槽、槽下篩分、稱(chēng)量和運輸、爐料裝入料車(chē)或皮帶機，最后裝入高爐爐頂。
隨著(zhù)煉鐵技術(shù)的發(fā)展，中小型高爐的強化、大型高爐和無(wú)鐘頂的出現，對上料系統設備的作業(yè)連續性、自動(dòng)化控制等提出來(lái)更高的要求，以此來(lái)保證高爐的正常生產(chǎn)。
3、煉鐵工藝
高爐煉鐵的原料：鐵礦石、燃料、熔劑
3.1、鐵礦石
鐵都是以化合物的狀態(tài)存在于自然界中，尤其是以氧化鐵的狀態(tài)存在的量特別多。
現在將幾種比較重要的鐵礦石提出來(lái)說(shuō)明：
(1)磁鐵礦(Magnetite)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，比重大約5.15左右，含Fe72.4%，O 27.6%，具有磁性。
在選礦(Beneficiation)時(shí)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(jīng)過(guò)長(cháng)期風(fēng)化作用后即變成赤鐵礦。
(2)赤鐵礦(Hematite)也是一種氧化鐵的礦石，主要成份為Fe2O3，呈暗紅色，比重大約為5.26，含Fe70%，O 30%，是最主要的鐵礦石。
由其本身結構狀況的不同又可分成很多類(lèi)別，如赤色赤鐵礦(Red hematite)、鏡鐵礦(Specularhematite)、云母鐵礦(Micaceous hematite)、粘土質(zhì)赤鐵(Red Ocher)等。
(3)褐鐵礦(Limonite)這是含有氫氧化鐵的礦石。
它是針鐵礦(Goethite)HFeO2和鱗鐵礦(Lepidocrocite)FeO(OH)兩種不同結構礦石的統稱(chēng)，也有人把它主要成份的化學(xué)式寫(xiě)成mFe2O3.nH2O，呈現土黃或棕色，含有Fe約62%，O 27%，H2O 11%，比重約為3.6～4.0，多半是附存在其它鐵礦石之中。
(4)菱鐵礦(Siderite)是含有碳酸鐵的礦石，主要成份為FeCO3，呈現青灰色，比重在3.8左右。
這種礦石多半含有相當多數量的鈣鹽和鎂鹽。
由于碳酸根在高溫約800～900℃時(shí)會(huì )吸收大量的熱而放出二氧化碳，所以我們多半先把這一類(lèi)礦石加以焙燒之后再加入鼓風(fēng)爐。
另外還有鐵的硅酸鹽礦(Silicate Iron)硫化鐵礦(Sulphide iron)
3.2燃料
煉鐵的主要燃料是焦炭。
煙煤在隔絕空氣的條件下，加熱到950-1050℃，經(jīng)過(guò)干燥、熱解、熔融、粘結、固化、收縮等階段最終制成焦炭，這一過(guò)程叫高溫煉焦(高溫干餾)。
其作用是熔化爐料并使鐵水過(guò)熱，支撐料柱保持其良好的透氣性。
因此，鑄造焦應具備塊度大、反應性低、氣孔率小、具有足夠的抗沖擊破碎強度、灰分和硫分低等特點(diǎn)。
高爐工作者應努力防止各種事故的發(fā)生，保證聯(lián)合企業(yè)的生產(chǎn)進(jìn)行。
目前上料系統多采用皮帶上料，電子計算機，工業(yè)電視等，但必須保證其可持續作業(yè)。
高爐從開(kāi)爐投產(chǎn)到停爐中，此期間連續不間斷生產(chǎn)，僅在設備檢修或發(fā)生時(shí)候是才停產(chǎn)。
參考文獻：
1. 李士玲主編 煉鐵工藝
2. 韓志進(jìn)主編 趙育新副主編 高爐煉鐵實(shí)習
3.陳坤楠主編 煉鐵設備
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