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高炉炼铁生产工艺流程 炼铁厂 2012年1月18日 高炉炼铁生产工艺流程 高炉炼铁是用还原剂（焦炭、煤等）在高温下将铁矿石或含铁原料还原成液态生铁的过程。 高炉炼铁系统组成由高炉本体、供料系统、上料系统、送风系统、煤气除尘系统、渣铁处理系统、喷煤系统组成。 1、高炉本体系统 （1）高炉内型 高炉本体是冶炼生铁的主体设备，它是由耐火材料砌筑的竖立式圆筒形炉体，最外层是由钢板制成的炉壳，在炉壳和耐火材料之间有冷却设备。 五段式高炉内型如下图。 （2）高炉冶炼的基本过程 高炉生产过程就是将铁矿石在高温下冶炼成生铁的过程。全过程是在炉料自上而下、煤气自下而上的运动、相互接触过程中完成的。 高炉生产所用的原料是含铁的矿石包括烧结矿、球团矿和天然富矿石；燃料主要是焦炭；辅助原料为熔剂和洗炉剂等。通过上料系统和炉顶装料系统按一定料批、装入顺序从炉顶装入炉内，从风口鼓入经热风炉加热到1000～1300℃的热风，炉料中的焦炭在风口前与鼓入热风中的氧发生燃烧反应，产生高温和还原性气体，这些还原性气体在上升过程中加热缓慢下行的炉料，并将铁矿石中的铁氧化物还原成为金属铁 高炉炼铁工艺流程 矿石温度升高到软化温度后，已熔融部分的液滴向下滴落，矿石中未被还原的成分形成熔渣，实现渣铁分离。已熔化的渣铁聚集于炉缸内，发生诸多反应，最后调整铁液的成分和温度达到终点，定期从炉内排放熔渣和铁水。上升的高炉煤气流，由于将能量（热能和化学能）传递给炉料而温度逐渐降低，最终形成高炉煤气从炉顶导出管排出。整个过程取决于风口前焦炭的燃烧，上升煤气流与下行炉料间进行的一系列的传热、传质以及干燥、蒸发、挥发、分解、还原、软熔、造渣、渗碳、脱硫等物理化学变化。因此，高炉实质是一个炉料下行、煤气上升两个逆向流运动的反应器。 1）高炉冶炼过程的五带 高炉冶炼过程可分为五个主要区域，这五个区域称为五带或五层，即：块状带、软熔带、滴落带、风口带及渣铁带（渣铁存储区）。在下行的炉料与上升的煤气流相向运动的过程中，原料的吸热、熔化、还原、渣铁的形成、各种热交换等在五个区域中依次进行。 ①块状带： 炉料以块状存在的区域。在炉内料柱的上部，矿石与焦炭始终保持着明显的固态层次而缓缓下行，但层状逐渐趋于水平，且厚度也逐渐变薄。 ②软熔带： 炉料由开始软化到软化终了的区域。此区域是由许多固态焦炭层和粘结在一起的半熔融的矿石层组成，焦炭与矿石相间层次分明。由于矿石呈软熔状透气性极差，上升的煤气流主要从像窗口一样的焦炭层通过，因此又称其为“焦窗”。软熔带的上缘是软化线，即矿石开始软化的温度；下缘是熔化线，即矿石熔化的温度，它和矿石的软熔温度区间相一致；其最高部位称为软熔带顶部，其最低部位与炉墙相连接，称为软熔带的根部。 ③滴落带： 矿石熔化后呈液滴状滴落的区域，它位于软熔带之下，矿石熔化后形成的渣铁像雨滴一样穿过固态焦炭层而滴落进入炉缸。 ④风口带： 即风口前端的区域。风口前的焦炭受到鼓风动能的作用在剧烈地回旋运动中燃烧，形成一个半空状态的焦炭回旋区，这个小区域是高炉中唯一存在的氧化性气氛的区域。 ⑤渣铁带（渣铁存贮区）： 液体渣铁贮存的区域，位于炉缸的下部，主要是液态渣铁以及浸入其中的焦炭。铁滴穿过渣层以及渣铁界面后最终完成必要的渣铁反应，得到合格的生铁。 高炉内五带示意图 （3）炉衬破损机理 1）炉底 根据高炉停炉大修前炉底破损状况和生产中炉底温度等检测结果知道，炉底破损分两个阶段，初期是铁水渗入将砖漂浮而形成锅底形深坑，第二阶段是熔结层形成后的化学侵蚀。 ①铁水渗入的条件：一是炉底砌砖承受着液体渣铁、煤气压力、料柱重量的10~12%；二是砌砖存在砖缝和裂缝。 ②炉底坑下的砖衬在长期的高温高压下，部分软化重新结晶，形成熔结层。 熔结层中砖与砖已烧结成一个整体，能抵抗铁水的渗入，并且坑底面的铁水温度也较低，砖缝已不再是铁水渗入的薄弱环节，这时炉衬损坏的主要原因转化为铁水中的碳将砖中二氧化硅还原成硅，并被铁水所吸收的化学侵蚀。 生产实践表明：采用炉底冷却的大高炉炉底侵蚀深度约1~2m，而没有炉底冷却的高炉侵蚀深度可达4~5m。 从炉底破损机理看出，影响炉底寿命的因素：首先是它承受的高压，其次是高温，再次是铁水和渣水在出铁时的流动对炉底的冲刷，炉底的砖衬在加热过程中产生温度应力引起砖层开裂，此外在高温下渣铁也对砖衬有化学侵蚀作用，特别是渣液的侵蚀更为严重。 2）炉缸 炉缸下部是盛渣铁液的地方，且周期地进行聚积和排出，所以渣铁的流动、炉内渣铁液面的升降，大量的煤气流等高温流体对炉衬的冲刷是主要的破坏因素，特别是铁口附近的炉衬是冲刷最厉害的部