高炉炼铁（提炼钢铁的方法）-趣爱秀

正文

高炉生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂(石灰石)，从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭(有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料)中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。炼出的铁水从铁口放出。铁矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，从渣口排出。产生的煤气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。高炉冶炼流程见图。

简史和近况早期高炉使用木炭或煤作燃料，18世纪改用焦炭，19世纪中叶改冷风为热风(见冶金史)。20世纪初高炉使用煤气内燃机式和蒸汽涡轮式鼓风机后，高炉炼铁得到迅速发展。20世纪初美国的大型高炉日产生铁量达450吨，焦比1000公斤／吨生铁左右。70年代初，日本建成4197米高炉，日产生铁超过1万吨，燃料比低于500公斤／吨生铁。中国在清朝末年开始发展现代钢铁工业。1890年开始筹建汉阳铁厂，1号高炉（248米,日产铁100吨）于1894年5月投产。1908年组成包括大冶铁矿和萍乡煤矿的汉冶萍公司。1980年，中国高炉总容积约8万米,其中1000米以上的26座。1980年全国产铁3802万吨，居世界第四位。

70年代末全世界2000米以上高炉已超过120座，其中日本占1/3，中国有四座。全世界4000米以上高炉已超过20座，其中日本15座，中国有1座在建设中。

50年代以来，中国钢铁工业发展较快，高炉炼铁技术也有很大发展，主要表现在：1.综合采用精料、上下部调剂、高压炉顶、高风温、富氧鼓风、喷吹辅助燃料（煤粉和重油等）等强化冶炼和节约能耗新技术，特别在喷吹煤粉上有独到之处。1980年中国重点企业高炉平均利用系数为1.56吨/(米·日)，焦比为539公斤/吨生铁；2.综合利用含钒钛的铁矿石取得了突破性进展，含稀土的铁矿石的利用也取得了较大的进展。

高炉冶炼主要技术经济指标分述如下：

高炉利用系数每立方米高炉有效容积一昼夜生产生铁的吨数,是衡量高炉生产效率的指标。比如1000米高炉，日产2000吨生铁，则利用系数为2吨/(米·日)。

焦比每炼一吨生铁所消耗的焦炭量,用公斤/吨生铁表示。高炉焦比在80年代初一般为450～550公斤/吨生铁，先进的为380～400公斤/吨生铁。焦炭价格昂贵，降低焦比可降低生铁成本。

燃料比高炉采用喷吹煤粉、重油或天然气后，折合每炼一吨生铁所消耗的燃料总量。每吨生铁的喷煤量和喷油量分别称为煤比和油比。此时燃料比等于焦比加煤比加油比。根据喷吹的煤和油置换比的不同，分别折合成焦炭（公斤），再和焦比相加称为综合焦比。燃料比和综合焦比是判别冶炼一吨生铁总燃料消耗量的一个重要指标。

冶炼强度每昼夜高炉燃烧的焦炭量与高炉容积的比值，是表示高炉强化程度的指标，单位为吨/（米·日）。

休风率休风时间占全年日历时间的百分数。降低休风率是高炉增产的重要途径。一般高炉休风率低于2％。

生铁合格率化学成分符合规定要求的生铁量占全部生铁产量的百分数，是评价高炉优质生产的主要指标。

生铁成本是从经济方面衡量高炉作业的指标。

经济指标

70年代末全世界2000立方以上高炉已超过120座，其中日本占1/3，中国有四座。全世界4000立方以上高炉已超过20座，其中日本15座，中国有1座在建设中。

50年代以来，中国钢铁工业发展较快，高炉炼铁技术也有很大发展，主要表现在：①综合采用精料、上下部调剂、高压炉顶、高风温、富氧鼓风、喷吹辅助燃料（煤粉和重油等）等强化冶炼和节约能耗新技术，特别在喷吹煤粉上有独到之处。1980年中国重点企业高炉平均利用系数为1.56吨/(米·日)，焦比为539公斤/吨生铁；②综合利用含钒钛的铁矿石取得了突破性进展，含稀土的铁矿石的利用也取得了较大的进展。

高炉冶炼主要技术经济指标，分述如下：

利用系数

每立方米高炉有效容积一昼夜生产生铁的吨数，是衡量高炉生产效率的指标。比如1000立方高炉，日产2000吨生铁，则利用系数为2吨/(米·日)。

焦比每炼一吨生铁所消耗的焦炭量,用公斤/吨生铁表示。高炉焦比在80年代初一般为450～550公斤/吨生铁，先进的为380～400公斤/吨生铁。焦炭价格昂贵，降低焦比可降低

成本。

强度

每昼夜高炉燃烧的焦炭量与高炉容积的比值，是表示高炉强化程度的指标，单位为吨/（米·日）。

休风率休风时间占全年日历时间的百分数。降低休风率是高炉增产的重要途径一般高炉休风率低于2%。

生铁合格率化学成分符合规定要求的生铁量占全部生铁产量的百分数，是评价高炉优质生产的主要指标。

生铁成本是从经济方面衡量高炉作业的指标。

工艺设备

设备

横断面为圆形的炼铁竖炉。用钢板作炉壳，壳内砌耐火砖内衬。高炉本体自上而下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸5部分。由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大，劳动生产效率高，能耗低等优点，故这种方法生产的铁占世界铁总产量的绝大部分。高炉生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂（石灰石），从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料）中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧、硫、磷，还原得到铁。炼出的铁水从铁口放出。铁矿石中未还原的杂质（主要为脉石SiO2）和石灰石等熔剂结合生成炉渣（主要为CaSiO3等），从渣口排出。产生的煤气从炉顶排出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。高炉冶炼的主要产品是生铁，还有副产高炉渣和高炉煤气。

热风炉

热风炉是为高炉加热鼓风的设备，是现代高炉不可缺少的重要组成部分。提高风温可以通过提高煤气热值、优化热风炉及送风管道结构、预热煤气和助燃空气、改善热风炉操作等技术措施来实现。理论研究和生产实践表明，采用优化的热风炉结构、提高热风炉热效率、延长热风炉寿命是提高风温的有效途径。

铁水罐车

铁水罐车用于运送铁水，实现铁水在脱硫跨与加料跨之间的转移或放置在混铁炉下，用于高炉或混铁炉等出铁。

原料作用

（1）铁矿石：（一般为赤铁矿、磁铁矿）提供铁元素。

冶炼一吨铁大约需要1.5—2吨矿石。

（2）焦炭：提供热量；提供还原剂；作料柱的骨架。

冶炼一吨铁大约需要500Kg焦炭。

反应方程式C(焦炭)+O2=CO2

C焦炭+CO2=2CO

（3）熔剂：（石灰石、白云石、萤石）

使炉渣熔化为液体；去除有害元素硫（S）、除去杂质

（4）空气：为焦碳燃烧提供氧、提供热量

操作规程

1.高炉内衬耐火材料、填料、泥浆等，应符合设计要求，且不得低于国家标准的有关规定。

2.风口平台应有一定的坡度，并考虑排水要求，宽度应满足生产和检修的需要，上面应铺设耐火材料。

3.炉基周围应保持清洁干燥，不应积水和堆积废料。炉基水槽应保持畅通。

4.风口、渣口及水套，应牢固、严密，不应泄漏煤气；进出水管，应有固定支撑；风口二套，渣口二、三套，也应有各自的固定支撑。

5.高炉应安装环绕炉身的检修平台，平台与炉壳之间应留有间隙，检修平台之间宜设两个走梯。走梯不应设在渣口、铁口上方。

6.为防止停电时断水，高炉应有事故供水设施。

7.冷却件安装之前，应用直径为水管内径0.75～0.8倍的球进行通球试验，然后按设计要求进行水压试验，同时以0.75kg的木锤敲击。经10min的水压试验无渗漏现象，压力降不大于3%，方可使用。

8.炉体冷却系统，应按长寿、安全的要求设计，保证各部位冷却强度足够，分部位按不同水压供水，冷却器管道或空腔的流速及流量适宜。并应满足下列要求：

——冷却水压力比热风压力至少大0.05MPa；

——总管测压点的水压，比该点到最上一层冷却器的水压应至少大0.1MPa；

——高炉风口、渣口水压油设计确定；

——供水分配管应保留足够的备用水头，供高炉后期生产及冷却器由双联（多联）改为单联时使用；

——应制定因冷却水压降低，高炉减风或休风后的具体操作规程。

9.热电偶应对整个炉底进行自动、连续测温，其结果应正确显示于中控室（值班室）。采用强制通风冷却炉底时，炉基温度不宜高于250℃；应有备用鼓风机，鼓风机运转情况应显示于高炉中控室。采用水冷却炉底时，炉基温度不宜高于200℃。

10.采用汽化冷却时，汽包应安装在冷却器以上足够高的位置，以利循环。汽包的容量，应能在最大热负荷下1h内保证正常生产，而不必另外供水。

11.汽包的设计、制作及使用，应遵守下列规定：

——每个汽包应有至少两个安全阀和两个放散管，放散管出口应指向安全区；

——汽包的液位、压力等参数应准确显示在值班室，额定蒸发量大于4t/h时，应装水位自动调节器；蒸发量大于2t/h时，应装高、低水位警报器，其信号应引至值班室；

——汽化冷却水管的连接不应直角拐弯，焊缝应严密，不应逆向使用水管（进、出水管不能反向使用）；

——汽化冷却应使用软水，水质应符合GB1576的规定。

高炉炼铁

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