鋼鐵生產(chǎn)工藝流程簡介課件.ppt
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1、鋼 鐵 冶 金 概 論,緒論,1.1 冶金基本概念1.2 鋼鐵生產(chǎn)工藝流程簡介1.3 鋼鐵產(chǎn)品及副產(chǎn)品1.4 鋼鐵工業(yè)能耗及主要污染,冶金基本概念,冶金:一門研究如何經(jīng)濟(jì)地從礦山或其它原料中提取金屬或金屬化合物,并用各種方法加工制成具有一定性能的金屬材料的科學(xué)。冶金學(xué): 提取冶金:研究如何從礦石中提取金屬或金屬氧化物的過程,由于該過程伴有化學(xué)反應(yīng),故又稱化學(xué)冶金。 物理冶金:通過成型加工制備有一定性能的金屬或合金材料。 又分鋼鐵冶金(也叫黑色冶金)和有色冶金。,冶金方法: 火法冶金:在高溫下礦石經(jīng)熔煉與精練反應(yīng)及熔化作業(yè)使其中的金屬和雜質(zhì)分開,獲得 較純金屬的過程。 濕法冶金:在常溫或低于10
2、0C下,用溶劑處理礦石或精礦,使所要提取的金屬溶解于溶液中,而其它雜質(zhì)不溶解,然后再從溶液中將金屬提取和分離出來的過程。 電冶金:利用電能提取和精練金屬的方法。 電能冶金:利用電能轉(zhuǎn)變成熱能,在高溫下提煉金屬。本質(zhì)上與火法冶金相同。 電化學(xué)冶金:,主要冶金過程干燥:除去水份,干燥溫度400600C。焙燒:將礦山置于適當(dāng)?shù)臍夥障?,加熱至低于它的熔點(diǎn)溫度,發(fā)生氧化、還原或其它化學(xué)變化的過程。煅燒:燒結(jié)和球團(tuán):將粉礦經(jīng)加熱焙燒,固結(jié)成多孔塊狀或球狀的物料。熔煉:在高溫下通過氧化還原反應(yīng)使礦山中金屬和雜質(zhì)分離為兩個液相,即金屬液和熔渣的過程,也叫冶煉。精練:進(jìn)一步處理所得到含有少量雜質(zhì)的粗金屬,以提高
3、其純度。,鋼鐵生產(chǎn)工藝流程簡介,礦石 精礦分 燒結(jié)礦球團(tuán)礦 鐵水 Fe3O4,Fe2O3 磨礦,篩分 燒結(jié),球團(tuán) 還原 磁選,浮選,重選,選礦,造塊,高爐煉鐵,礦山開采,轉(zhuǎn)爐,爐外精煉,加熱爐,軋機(jī),電爐,連鑄機(jī),鋼水 鋼水 連鑄坯,燃煤氣 重油 煤,鋼材,鐵水廢鋼,鋼鐵產(chǎn)品及副產(chǎn)品,產(chǎn)品:生鐵,煉鋼生鐵占90; 鑄造生鐵占10; 鋼副產(chǎn)品:爐渣:高爐渣:300600Kg/t鐵,可用于制造水泥添加料, 隔熱材料等; 煉鋼(轉(zhuǎn)爐)渣:120150Kg/t鋼,可用于燒結(jié),煉鐵,制 造水泥,制磚,鋪路等。 煤氣: 成分及性能表: 成分, 發(fā)熱值 產(chǎn)量 利用率 CO H2 CO2 N2 CH4 KJ/
4、m3 m3/t產(chǎn)品 高爐煤氣2630 13.0 1014 5658 0.20.6 33004200 20003000 80轉(zhuǎn)爐煤氣5070 0.52.0 1415 1020 750011000 150 70,鋼鐵工業(yè)能耗及主要污染,能 耗: 占全國總能耗的1011%.對全國能 源供應(yīng)平衡有著舉足輕重的影響。能源結(jié)構(gòu):煤70.5%,電力21.6%,重油6.7%, 天然氣1.1%。主要污染: 廢水污染:鋼鐵工業(yè)用水量占全國工業(yè)用水 量的19,廢水排放量占 全國工業(yè)廢水排放量的11.3%,廢水 中含多種污染物:揮發(fā)酚,氰化物,石油類,懸浮物,耗氧,六價鉻,砷, 鉛。,空氣污染:燒結(jié)廠廢氣 40006
5、000m3/t, SO2,5001500mg/m3, 含塵量:機(jī)頭15g/m3,機(jī)尾510g/m3。 高爐煤氣:20003000m3/t,含塵量 540g/m3,含CO2630%。 煉鋼廠: 轉(zhuǎn)爐粉塵10kg/t,轉(zhuǎn)爐爐氣150m3/t, 含塵量 80150g/m3,電爐粉塵219kg/t。鋼鐵渣污染:從礦石開采、冶煉倒加工都有廢渣產(chǎn)生,其中高爐渣300600kg/t鐵, 轉(zhuǎn)爐渣120150kg/t鋼。,第二章 高爐冶煉用原料,2.1 鐵礦石2.2 鐵礦石的開采2.3 鐵礦石的富選2.4 鐵礦石造塊*2.5 燃料及熔劑,2.1 鐵礦石,2.1.1 礦物、礦石及脈石 礦石與巖石都是礦物的集合體,
6、可由單一礦物或多種礦物組成。 按所含有用礦物礦石可分為簡單礦石和復(fù)合礦石兩種。 礦石有金屬礦石和非金屬礦石之分。金屬礦是指在現(xiàn)代技術(shù)型機(jī)條件下可從中提取金屬的礦石,且以所含金屬種類來命名,如銅礦石 根據(jù)寬石品位不同,一般分為富礦石呵貧礦石.,2.1.2 鐵礦石分類及對其評價 目前鐵礦石主要有磁鐵礦石、赤鐵礦石、褐鐵礦石和菱鐵礦石等 。各種礦石的組成見表2-1(課本22頁)。 對鐵礦石的評價: (1)鐵礦石品位(含鐵量)。他決定著冶煉的經(jīng)濟(jì)性,是衡量鐵礦石質(zhì)量的重要指標(biāo)。礦石品位越高,脈石含量越少,冶煉時所需熔劑量和形成渣兩就少,因而能耗相應(yīng)降低,產(chǎn)量增加。 (2)脈石成分。,(3)雜質(zhì)元素。有
7、害元素如:S、P、K、F、Na、Zn等。有益元素如:Mn、Cr、Ni、V、Ti、Nb等 。 (4)礦石的還原性。礦石中與鐵結(jié)合的氧被還原劑奪取的難易程度,稱為還愿性。冶煉易還原的礦石,可降低碳素燃料的消耗量。它與礦物組成、致密程度、氣孔率等有關(guān)。 (5)礦石的高溫性能。要求礦石具有較高的荷重軟化溫度和熔融滴下溫度,且兩者的溫差 要小。 (6)礦石的強(qiáng)度與粒度組成。 (7)礦石成分的穩(wěn)定性。,從礦山開采了出的礦石,其含量和化學(xué)成分波動很大,粒度大小相差懸殊,有的大至幾百毫米,有的則成粉末。從物理和化學(xué)性質(zhì)來看,大部分礦石都不能滿足高爐冶煉的要求,入爐前須經(jīng)過一系列的加工處理,其處理工藝流程如圖2
8、1。礦石破碎與篩分的目的:按高爐冶煉要求提供適宜粒度以及滿足貧礦選分處理對粒度的需要。礦石混勻的目的:穩(wěn)定入爐礦石的化學(xué)成分。礦石混勻的方法:平鋪直取,即將不同成分的礦石一層一層地鋪在地上,達(dá)到一定高度后,沿垂直斷面截取,由于同時截取多層礦石,從而達(dá)到混勻的目的。,礦石處理工藝流程,圖21,富礦,混勻,焙燒,天然塊礦,高爐,磨礦,篩分,選礦,造塊,人造富礦,礦石,破碎,篩分,貧礦,2.3 鐵礦石的富選,從礦山開采出的鐵礦石,不僅含有鐵礦物,而且含有其它礦物、脈石及又害物質(zhì)。選礦的目的就是將鐵礦石中的含鐵礦物與脈石等分離,提高鐵礦石品位,降低有害雜質(zhì)含量,并盡可能的綜合回收其有用礦物。,2.3.
9、1 選礦工藝 (1)選別前準(zhǔn)備。包括破碎、篩分、磨礦和分級。 (2)宣別作業(yè)。 (3)選別后的脫水。精礦脫水通常由濃縮、過濾和干燥三個過程組成。,選礦工藝流程,原礦,2.3.2 選礦的工藝指標(biāo) (1)精礦品位。即產(chǎn)品中改金屬的重量與產(chǎn)品中兩筆,用百分?jǐn)?shù)表示。如鐵精礦品位為65%,就是一精礦中含0.65噸金屬鐵。 (2)精礦產(chǎn)率。 是指精礦與入選原礦重量之比,用百分?jǐn)?shù)表示。通過選礦前后金屬平衡來計(jì)算:100/100= /100+(100-)/100,整理上式得出精礦產(chǎn)率()的計(jì)算式: =(-)/(- )100式中 原礦品位, 精礦品位, 尾礦品位,(3)金屬回收率。是指精礦中金屬的重量與原礦中該
10、金屬重量之比,用百分?jǐn)?shù)表示。金屬回收率為: = / 100 (4)選礦比。原礦重量與精礦重量的比值,即選一噸精礦所需處理原礦的噸數(shù)。,鐵礦粉造塊,天然富礦和精礦粉都不能直接入高爐冶煉,為了滿足冶煉和環(huán)保的要求,必須制成塊礦。 造快方法:燒結(jié)法和球團(tuán)法。 塊礦的性能優(yōu)于天然富礦,還原性好,有合適的強(qiáng)度和較高的軟熔溫度。造快生產(chǎn)中配加一定量的溶劑,高爐冶煉過程中可不加或少加溶劑,減少焦炭消耗。造快過程中還可以去除礦山中某些雜質(zhì)。,燒結(jié)法,燒結(jié)生產(chǎn): 生產(chǎn)程序:將準(zhǔn)備好的精礦粉、燃料、熔劑、返礦 等按不同比例送到混合機(jī)內(nèi)混勻、加水潤濕造球?;旌玫牧嫌刹剂掀麂伒綗Y(jié)機(jī)臺階上點(diǎn)火燒結(jié)。燒好的燒結(jié)礦經(jīng)冷卻
11、、破碎和篩分,成品燒結(jié)礦送往高爐,篩下物作為返礦或做墊底料。燒結(jié)過程產(chǎn)生的廢氣經(jīng)除塵器除塵后由風(fēng)機(jī)抽入煙囪排入大氣。 燒結(jié)廢氣中除N2外以CO2為主,也有少量的CO及自由氧。 燒結(jié)設(shè)備:主要為帶式燒結(jié)機(jī),它由燒結(jié)機(jī)本體、布料設(shè)備、點(diǎn)火器和抽風(fēng)除塵系統(tǒng)組成。如圖所示 燒結(jié)機(jī)的大小按其有效抽風(fēng)面積(有效長度X臺車寬度) m2表示。,球團(tuán)生產(chǎn): 生產(chǎn)工藝包括生球形成和焙燒固結(jié)兩個主要作業(yè)。 生球形成:把精礦粉、粘結(jié)劑等混合料加水潤濕在圓盤造球機(jī)內(nèi)滾動成球。 球團(tuán)焙燒固結(jié):生球通過高溫焙燒而固結(jié),過程包括:干燥、預(yù)熱、焙燒固結(jié)、均熱和冷卻五個階段,然后排出,整個過程在爐內(nèi)一次完成。 球團(tuán)焙燒設(shè)備:帶式
12、焙燒機(jī)、連篦機(jī)回轉(zhuǎn)窯、豎爐,如圖所示。 除塵系統(tǒng)采用布袋除塵器。,球團(tuán)法,第三章 高爐煉鐵,高爐冶煉是一個連續(xù)的生產(chǎn)過程,全過程在爐料自上而下,煤氣自下而上的相互接觸過程中完成。爐料按一定批料從爐頂裝入爐內(nèi),從風(fēng)口鼓入由熱風(fēng)爐加熱到10001300C熱風(fēng),爐料中焦炭在風(fēng)口前燃燒,產(chǎn)生高溫和還原性氣體,在爐內(nèi)上升過程中加熱緩慢下降的爐料,并還原鐵礦石中的氧化物為金屬鐵。礦山升至一定溫度后軟化,熔融滴落,礦山中未被還原的物質(zhì)形成熔渣,實(shí)現(xiàn)渣鐵分離。渣鐵聚集于爐缸內(nèi),發(fā)生諸多反應(yīng),最后調(diào)整成分和溫度達(dá)到終點(diǎn),定期從爐內(nèi)排放爐渣和鐵水。上升的煤氣流將能量傳給爐料而使溫度降低,最終形成高爐煤氣從爐頂導(dǎo)出
13、管排出,進(jìn)入除塵系統(tǒng)。,煤氣除塵系統(tǒng),氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼,煉鋼過程的基本任務(wù): 1、脫碳; 2、脫磷,脫硫; 3、脫氧; 4、去氣、去夾雜; 5、升溫。 完成上述任務(wù)所采取的方法: 1、氧化; 2、造渣; 3、加熱; 4、加鐵合金。,轉(zhuǎn)爐煉鋼所用原材料: 1、金屬料:鐵水(70100)、廢鋼、鐵塊 (1030) 鐵合金 :硅鐵、錳鐵等; 2、造渣材料:石灰6080kg/t,白云石,螢石; 3、氧化劑:氧氣6070m3/t,鐵礦石,鐵皮; 4、冷卻劑:廢鋼,鐵皮,鐵礦石,燒結(jié)礦,除塵 污泥球等; 5、增碳劑:焦炭,碳化硅,低磷硫鐵塊。,吹煉工藝制度:一爐鋼冶煉工藝過程: 裝入制度 供氧制度 造渣制度
14、溫度制度 終點(diǎn)控制 脫氧合金化,一爐鋼冶煉工藝過程:,上爐鋼、渣出完后將轉(zhuǎn)爐向加料側(cè)傾動3045,把廢鋼和鐵水裝入爐內(nèi),搖正爐體開始降氧槍吹氧,同時從爐口上方加入第一批造渣材料(石灰、白云石、氧化鐵皮等),約全部料的1/22/3,吹煉的前3 4分鐘為吹煉前期,此時熔池內(nèi)溫度低于1400C,主要是Si、Mn氧化,C只是少量氧化,也叫硅錳氧化期,此期煙氣中CO含量低,故煙氣放散不回收。 隨著吹煉的進(jìn)行,硅錳氧化掉大部分,溫度升至1470C以上,碳開始激烈氧化,進(jìn)入吹煉中期,也叫碳氧化期。碳氧化速度很快(038/mint),此時降低槍位加強(qiáng)熔池攪拌,加速脫碳,并降下煙罩回收煤氣;此時第一批料已全部熔
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