1、 1 高炉炼铁 Jan Terpar, Imrich Kostial Department of Informatics and Process Control Faculty of BERG Technical University of Koice B.Nemavej304200 Kosice Slovak Republic 高炉是一个巨大的内部为耐火材料的刚炉，铁矿石，焦炭和石灰石倾入炉顶，预热空气在底部吹入。 经过 物理化学 反应 后转换成的 铁 水，既一种液态铁的 氧化物。 原材料在炉内经 6 至 8 小时降低到炉底部，得 到的最终产品是液态渣铁，炎热的空气在炉底被吹上行在 6 至
2、8 秒到顶端后，将进行各种化学反应。高炉一旦启动，最少将连续运行 4 到 10 年后，才将高炉熄火，进行维护。 1 高炉 炼铁 反应过程 在原料矿、球团 、烧结矿在高炉内反应后得到铁矿石。原矿石来自于地表，其块状的大小为 0.5至 1.5英寸。一些矿石铁的含量的大约为 50到 70，这些矿石要么是赤铁矿（氧化铁）要么是磁铁矿（ Fe3O4）。这些矿石可以直接送入 高炉而不需任何进一步的处理。此外，一些矿石铁的含量较低必须进行处理使其铁含量增加。球团矿是含有 60至 65铁， 它是一些低铁含量的矿石，在被碾碎、磨成粉末，将所谓的废料煤矸石剔除后，其余富含铁的粉球和高炉内的燃煤产生强烈的反应形成的
3、颗粒。烧结矿是从原料矿，焦炭，石灰石和其他许多钢铁厂含有一些铁废料按一定的比例烧结后获得所需的产品化学，然后将其混合在一起。这些混合的原料，然后放置在一起形成一种类似钢铁传送带烧结链，它是在燃气炉和原矿在经过焦炭热融合形成成面积较大，尺寸从 0.5顷到 2.0英寸的矿石。铁矿石，球团矿，烧结矿在高炉内反应后形成为液态铁在和含有其他剩余杂质液态渣。 焦炭是一种烟煤混合物。将煤炭粉碎，磨成粉末，然 后送入炼 焦炉内 。经过18至 24小时的反应时间，由于高温使煤炭中熟焦油等杂质被剔除，在被冷却后并形成大小从 1英寸到 4英寸不等的焦炭。焦炭内含有 90至 93的碳，但一些灰分和硫原煤相比，是十分强
4、劲 的 。焦炭能够产生热量与气体，具有 很 高 的 能源价值 ，热量与气体在高炉内与铁矿石，球团，烧结反应，形成液态铁。 2 最后，是原材料石灰石炼制过程。石灰石是从地球上由使用炸药爆破得来的。它经过粉碎，筛选，然后得到一个大小范围从 0.5英寸到 1.5英寸的石灰石。这可以是高钙石灰石，含有镁的石灰石石或混合类型的石灰石。由于熔化后石灰石 中的硫和其他杂质被去除，高炉操作者可以混合不同的石头产生所需的化学矿渣和各种 特性，如熔点低和高流动性的材料。所有的原料都存储在一个矿田，一旦这些材料被送到到炉顶，将在高炉内经过多次化学，物理反应后下降到高炉的底部。 铁矿石，球团和烧结是在高炉内的料位的降
5、低意味着在铁氧化物氧是由一系列化学反应形成的。这些反应发生情况如下： 1) 3 Fe2O3 + CO = CO2 + 2 Fe3O4 2) Fe3O4 + CO = CO2 + 3 FeO 3) FeO + CO = CO2 + Fe or FeO + C = CO + Fe 在同一时间通过这些铁氧化物的净化反应后，他们也开始软化，然后融化为液态铁，最后缓慢地流向高炉的底部。 焦炭料位下降到炉底的时候，预热空气或热风进入高炉，在热风的作用下，焦炭立即发生反应，同时产生热量。 C + O2 = CO2 + Heat 由于反应发生在存在过剩的碳的情况下，焦炭在高温下与产生的二氧化碳反应，生成一氧化
6、碳。反应过程如下： CO2+ C = 2CO 这种反应生成的一氧化碳，是用来与铁矿石中的氧化铁反应生成铁的。 高炉内石灰石料位下降 的同时，产生的化学反应如下： CaCO3 = CaO + CO2 这种反应需要的大量的能量，并且只有在炉内温度达到约 1600 F时才开始开始。从这个反应所形成的氧化钙是用来去除铁所含有的硫。这种硫化反应是： FeS + CaO + C = CaS + FeO + CO 反应后，硫化钙（ CaS）成为矿渣的一部分，矿渣也包括剩余的二氧化硅（ SiO2），氧化铝（ Al2O3），氧化镁 （ MgO）为或氧化钙（ CaO），随着铁矿石， 3 球团，烧结或焦炭进入。最后
7、液体渣下降到高炉的底部，同时，因为它密度较低，漂浮在液态铁的 上部。另一个炼铁过程的产物，除了铁水和炉渣，是热高温的有毒气体。这些气体经高炉炉顶流出后进入烟气处理设备，并通过设备中去除其中可吸入颗粒和对气体进行冷却。这种气体还可以通过 “热风灶 ”进行预热，并进入高炉成为 “热风 ”燃料。其他气体中的任何一种可送到锅炉房，用于产生蒸汽涡轮风扇转生成的压缩空气并作为 “冷风 ”送到炉灶。 高炉是一个逆流容器，固体料位下降的同时气体上，在这一过程中伴有大量的化学和物理反应，产生我们所需要的最终产品 液态铁。 2 高炉炼铁的工艺过程 通过上面的描述，我们以知道 高炉内部反应过程，现在 让 我们回顾一
8、下炼铁工艺过程 。 原料可以在 矿石堆场，也可 在 矿石码头和驳船的地方用来卸货。在矿石堆场存储的原料原矿，球团，烧结，石灰石或几种混合矿石或可能是焦炭。这些材料被转移到 储存室 可通过输送皮带配矿。材料也可以通过矿石转运车 转移到储存室 。每个矿，球团，烧结，焦炭，石灰石类型倒入单独的储料槽内。在称量斗内对各种原料进行称量，各种原料按一定比例进行配比，配料的目的是获得较高的生产率和性能稳定的优质铁水，符合高炉冶炼生产的要求。称量好的矿石再经过主皮带机运至料坑矿石汇总称量斗。碎矿皮带机设在料坑两侧的筛下，筛下的碎矿由皮带机转运至返矿仓。在炉顶 , 通过布料设备双钟和旋转布料器装入炉喉。一些现代
9、高炉在自动化技术的控制下完成同样的动作。 在炉顶的材料，当炉内不缺料时，一些原料（矿，球团或烧结型组成的），焦煤和石灰石积累在炉顶。 高炉操作人员小心通过控制炉顶的布料顺序来控制控制气体流量和炉内化学反应。该原材料的通过大小钟进入高炉内部， 而炉内密封的气体，围绕炉内均匀分布的原料。现代一些高炉没有大小钟，而是有 2个或 3个密封舱式料斗旋转槽，可以改变其角度，让更多在炉料灵活的精确的布置在炉内。 在高炉炉顶四个泄压装置，炉气从这里 离开高炉。 两个泄压装置合并成一个放散管。这两个放散管然后在炉顶合并成煤气管道。在高炉的顶部有泄放阀，可释放气体，保护炉内气体的压力，以防止炉内气体压力突然激增。放出气体通
