演講人：日期:煉鐵工藝概述目錄CATALOGUE01原料準(zhǔn)備與處理02高爐結(jié)構(gòu)與原理03冶煉工藝流程04產(chǎn)物處理系統(tǒng)05輔助設(shè)備體系06安全與環(huán)保PART01原料準(zhǔn)備與處理鐵礦石選別與加工球團(tuán)礦制備將細(xì)磨精礦與黏結(jié)劑混合造球后焙燒，形成高強(qiáng)度球團(tuán)，其還原性和熱態(tài)性能優(yōu)于燒結(jié)礦，適用于高爐大型化趨勢(shì)下的原料需求?；瘜W(xué)選礦與燒結(jié)對(duì)低品位礦石采用酸浸或焙燒等化學(xué)方法富集鐵元素；燒結(jié)工藝將粉礦高溫黏結(jié)成塊，改善高爐透氣性并降低能耗，需控制堿度（CaO/SiO?）在1.8-2.2范圍內(nèi)。物理選礦技術(shù)通過(guò)破碎、篩分、磁選、重選等方法分離鐵礦物與脈石，提高礦石品位。例如磁選適用于磁鐵礦，重選適用于赤鐵礦，需根據(jù)礦石特性選擇工藝組合。焦炭制備與配比焦炭質(zhì)量指標(biāo)干熄焦工藝配煤優(yōu)化技術(shù)焦炭需滿足灰分（≤12%）、硫分（≤0.7%）、機(jī)械強(qiáng)度（M40≥80%）及反應(yīng)后強(qiáng)度（CSR≥60%）等要求，其高溫?zé)岱€(wěn)定性直接影響高爐爐缸活性和透氣性。通過(guò)配合煤的鏡質(zhì)組反射率、流動(dòng)度等參數(shù)調(diào)控焦炭質(zhì)量，通常采用主焦煤、肥煤、瘦煤按5:3:2比例配比，確保結(jié)焦過(guò)程中形成均勻氣孔結(jié)構(gòu)。相比濕熄焦，干熄焦利用惰性氣體回收紅焦顯熱（可發(fā)電100kWh/噸焦），同時(shí)減少水分波動(dòng)對(duì)高爐爐況的沖擊，提升焦炭強(qiáng)度約2-3個(gè)百分點(diǎn)。熔劑主要用于調(diào)節(jié)爐渣堿度（R=1.0-1.2），石灰石（CaCO?）提供CaO，白云石（MgCO?·CaCO?）補(bǔ)充MgO，添加量需根據(jù)礦石脈石成分動(dòng)態(tài)計(jì)算，通常占爐料總量的5-8%。熔劑添加標(biāo)準(zhǔn)石灰石與白云石配比塊狀熔劑粒徑應(yīng)保持在20-50mm，粉狀熔劑需造球或燒結(jié)后入爐，避免因過(guò)細(xì)導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)氣流分布不均或未分解直接進(jìn)入爐渣。熔劑粒度控制鋼渣、除塵灰等含鈣廢棄物可作為輔助熔劑，但需嚴(yán)格檢測(cè)其磷、硫等有害元素含量，防止對(duì)生鐵質(zhì)量造成負(fù)面影響。替代熔劑應(yīng)用PART02高爐結(jié)構(gòu)與原理高爐本體結(jié)構(gòu)解析爐喉與爐身爐喉位于高爐頂部，負(fù)責(zé)均勻分布爐料（鐵礦石、焦炭、熔劑），其直徑收縮設(shè)計(jì)可減少煤氣逸散；爐身為圓柱形或錐形結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯耐火磚以承受高溫和化學(xué)侵蝕，是間接還原反應(yīng)的主要區(qū)域。爐缸與風(fēng)口裝置爐缸儲(chǔ)存鐵水和爐渣，設(shè)有鐵口和渣口分別出鐵排渣；風(fēng)口沿爐周均勻分布，通過(guò)熱風(fēng)（1200℃以上）噴吹助燃焦炭，同時(shí)可噴吹煤粉等輔助燃料以降低焦比。爐腰與爐腹?fàn)t腰為高爐最寬部位，連接爐身與爐腹，起到過(guò)渡和穩(wěn)定氣流的作用；爐腹呈倒錐形，高溫區(qū)（1400-1600℃）直接還原反應(yīng)劇烈，耐火材料需具備抗熱震性和抗渣侵蝕性。還原反應(yīng)核心過(guò)程爐身中上部發(fā)生Fe?O?→Fe?O?→FeO→Fe的逐級(jí)還原，主要依賴CO和H?作為還原劑，反應(yīng)溫度范圍為400-900℃，具有能耗低但速度慢的特點(diǎn)。間接還原反應(yīng)直接還原反應(yīng)滲碳與渣鐵分離爐腹高溫區(qū)（>1100℃）焦炭中的固定碳直接參與還原（C+FeO→Fe+CO），反應(yīng)吸熱且需消耗大量熱能，是影響焦比的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。還原后的海綿鐵在下降過(guò)程中吸收碳形成生鐵（含碳量2-4.3%），同時(shí)熔劑（石灰石）與脈石生成低熔點(diǎn)爐渣（CaSiO?等），實(shí)現(xiàn)渣鐵分層。操作參數(shù)控制要點(diǎn)風(fēng)溫與富氧率提高熱風(fēng)溫度（可達(dá)1250℃）可降低焦比，富氧鼓風(fēng)（氧氣濃度21-30%）能加速燃燒反應(yīng)，但需平衡爐頂煤氣熱值及系統(tǒng)安全性。爐頂壓力與布料制度高壓操作（0.15-0.25MPa）可抑制煤氣流速，延長(zhǎng)還原時(shí)間；旋轉(zhuǎn)布料器或料鐘控制爐料粒度分布，確保煤氣流通均勻性。渣堿度與熱制度二元堿度（CaO/SiO?）通?？刂圃?.0-1.2以優(yōu)化脫硫能力；通過(guò)焦炭負(fù)荷（礦石/焦炭比）調(diào)節(jié)爐內(nèi)熱平衡，避免爐涼或爐熱事故。PART03冶煉工藝流程通過(guò)旋轉(zhuǎn)布料器實(shí)現(xiàn)焦炭、礦石、熔劑的精準(zhǔn)分層裝入，確保爐內(nèi)徑向與圓周方向透氣性均勻，避免氣流偏行。采用多環(huán)布料技術(shù)調(diào)節(jié)邊緣與中心負(fù)荷，優(yōu)化煤氣利用率。分層布料與爐料分布控制利用雷達(dá)或激光測(cè)距儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)料面形狀，結(jié)合高爐上部熱成像數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)整裝料制度，應(yīng)對(duì)爐況波動(dòng)。現(xiàn)代高爐已實(shí)現(xiàn)基于專家系統(tǒng)的全自動(dòng)裝料控制。料面監(jiān)測(cè)與自動(dòng)化調(diào)節(jié)通過(guò)煤氣余壓發(fā)電裝置回收高壓煤氣能量，同步降低爐頂壓力波動(dòng)對(duì)裝料穩(wěn)定性的影響，提升系統(tǒng)能效15%-30%。爐頂壓力回收技術(shù)（TRT）010203裝料系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)制在爐身中下部（800-1200℃），CO與鐵氧化物發(fā)生間接還原（Fe2O3→FeO→Fe）；在爐腹高溫區(qū)（＞1400℃），固體碳直接參與還原反應(yīng)（FeO+C→Fe+CO），兩者協(xié)同決定還原效率。高溫熔煉區(qū)反應(yīng)直接還原與間接還原耦合高溫區(qū)SiO2被碳還原生成氣態(tài)SiO，隨煤氣上升后重新氧化沉積，形成爐內(nèi)硅循環(huán)?？刂乒柽€原需維持適宜爐溫（1450-1550℃）與堿度（CaO/SiO2=1.0-1.2）。硅元素遷移行為熔劑（石灰石）與脈石反應(yīng)生成CaO-SiO2-Al2O3-MgO四元渣系，黏度需控制在0.2-0.5Pa·s范圍，確保流動(dòng)性同時(shí)有效脫硫（硫分配系數(shù)Ls＞30）。渣相形成與性質(zhì)調(diào)控爐缸死料柱管理采用無(wú)水炮泥封堵鐵口，其Al2O3-SiC-C系材料需耐受1600℃高溫熔蝕。出鐵頻次通常為60-90分鐘/次，鐵流速度控制在4-6t/min以平衡爐內(nèi)渣鐵存量。鐵口維護(hù)與出鐵節(jié)奏撇渣器結(jié)構(gòu)與功能利用渣鐵密度差（鐵水7.0g/cm3vs爐渣2.8-3.2g/cm3），在擺動(dòng)流嘴或擋渣板裝置中實(shí)現(xiàn)物理分離，鐵水殘?jiān)啃瑁?.5%，保障后續(xù)煉鋼工序純凈度。通過(guò)控制焦炭粒度（25-75mm）與堿金屬負(fù)荷（K2O+Na2O＜3kg/t），維持死料柱透氣性，避免渣鐵滯留導(dǎo)致的液泛現(xiàn)象。定期實(shí)施排堿操作保障爐缸活性。渣鐵分離技術(shù)PART04產(chǎn)物處理系統(tǒng)鐵水預(yù)處理工藝采用噴吹鎂基或鈣基脫硫劑，通過(guò)機(jī)械攪拌或噴吹方式降低鐵水硫含量至0.005%以下，滿足高端鋼材冶煉需求，同時(shí)優(yōu)化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)條件以提升脫硫效率。脫硫處理技術(shù)通過(guò)氧化劑（如鐵礦石或氧氣）在魚(yú)雷罐或混鐵車中進(jìn)行選擇性氧化，控制堿度與溫度使硅、磷元素進(jìn)入渣相，為后續(xù)轉(zhuǎn)爐冶煉減輕負(fù)荷。脫硅與脫磷工藝采用紅外測(cè)溫與光譜分析實(shí)時(shí)監(jiān)控鐵水溫度及成分，通過(guò)惰性氣體攪拌實(shí)現(xiàn)鐵水成分均勻分布，確保轉(zhuǎn)爐入爐條件穩(wěn)定。溫度調(diào)控與成分均質(zhì)化爐渣回收利用干法?；c建材制備將液態(tài)爐渣經(jīng)離心?；蝻L(fēng)淬工藝制成玻璃態(tài)顆粒，作為水泥混合材或路基材料，其活性成分（如CaO、SiO?）可替代30%-50%傳統(tǒng)建材原料。熱態(tài)回收與余熱發(fā)電通過(guò)熔渣顯熱回收裝置（如風(fēng)淬換熱系統(tǒng)）將1400-1500℃熔渣余熱轉(zhuǎn)化為蒸汽驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)組，能源利用率可達(dá)60%以上。稀有元素提取針對(duì)含釩、鈦等特種爐渣，采用酸浸-溶劑萃取工藝富集有價(jià)金屬，實(shí)現(xiàn)資源梯級(jí)利用，降低尾渣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。煤氣凈化流程重力除塵與旋風(fēng)分離高爐煤氣經(jīng)重力除塵器去除80%以上粗顆粒（>50μm），再通過(guò)多級(jí)旋風(fēng)分離器將粉塵濃度降至10g/m3以下，保護(hù)后續(xù)設(shè)備免受磨損。濕法洗滌與脫水采用文氏管洗滌塔噴淋堿性溶液（如NaOH）脫除HCl、HF等酸性氣體，配合電捕焦油器去除焦油霧滴，煤氣含塵量可降至5mg/m3級(jí)。壓力能回收與CCPP發(fā)電凈化后煤氣進(jìn)入燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組（CCPP），利用煤氣壓力能驅(qū)動(dòng)透平發(fā)電，整體熱效率較傳統(tǒng)鍋爐提升15%-20%。PART05輔助設(shè)備體系熱風(fēng)爐工作原理燃燒與蓄熱循環(huán)熱風(fēng)爐通過(guò)燃燒煤氣或燃油產(chǎn)生高溫?zé)煔?，煙氣流?jīng)蓄熱室內(nèi)的格子磚，將熱量?jī)?chǔ)存于磚體中；后續(xù)切換為送風(fēng)模式時(shí)，冷風(fēng)通過(guò)蓄熱磚吸收熱量，形成高溫?zé)犸L(fēng)（1200℃以上）送入高爐，實(shí)現(xiàn)熱能高效轉(zhuǎn)換。交錯(cuò)式工作模式耐火材料選擇通常采用“兩燒一送”或“三燒一送”的并聯(lián)操作，即部分爐膛燃燒蓄熱，另一部分送風(fēng)供熱，確保高爐持續(xù)獲得穩(wěn)定熱風(fēng)供應(yīng)，同時(shí)提升熱效率至85%以上。蓄熱室格子磚需采用高鋁質(zhì)或硅質(zhì)耐火材料，以耐受高溫腐蝕和熱應(yīng)力沖擊，延長(zhǎng)設(shè)備壽命至10-15年。123除塵系統(tǒng)配置高爐煤氣首先經(jīng)重力除塵器去除大顆粒粉塵（粒徑>50μm），再進(jìn)入旋風(fēng)除塵器分離中細(xì)顆粒（10-50μm），除塵效率可達(dá)70%-80%。重力除塵與旋風(fēng)分離濕法洗滌與靜電除塵灰渣回收利用采用文氏管洗滌器或靜電除塵器處理微米級(jí)顆粒（<10μm），配合堿液中和酸性氣體（如SO?），最終排放粉塵濃度可控制在10mg/m3以下，滿足環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。收集的粉塵經(jīng)壓塊處理后回爐冶煉，或作為建材原料，實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用，降低廢棄物處理成本。檢測(cè)控制儀表溫度壓力監(jiān)測(cè)在熱風(fēng)爐拱頂、蓄熱室等關(guān)鍵部位安裝熱電偶和壓力傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)控溫度波動(dòng)（±5℃精度）和壓力變化（0.1%FS誤差），防止超溫爆裂或負(fù)壓塌陷。自動(dòng)化控制系統(tǒng)采用PLC或DCS系統(tǒng)集成閥門調(diào)節(jié)、燃燒時(shí)序控制及故障報(bào)警功能，實(shí)現(xiàn)全流程無(wú)人化操作，響應(yīng)時(shí)間小于0.5秒。氣體成分分析通過(guò)紅外光譜儀或氣相色譜儀在線檢測(cè)煤氣中CO、CO?、O?含量，優(yōu)化燃燒空燃比，確保熱效率最大化并減少有害氣體排放。PART06安全與環(huán)保操作安全防護(hù)規(guī)范高溫作業(yè)防護(hù)煉鐵過(guò)程涉及1500℃以上高溫環(huán)境，需配備耐高溫防護(hù)服、面罩及隔熱手套，設(shè)置防爆墻與緊急噴淋系統(tǒng)，定期檢測(cè)設(shè)備耐熱性能。煤氣泄漏防控高爐煤氣（CO含量≥25%）易引發(fā)中毒或爆炸，須安裝在線監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置，執(zhí)行雙人巡檢制度，并配備正壓式空氣呼吸器作為應(yīng)急裝備。機(jī)械傷害預(yù)防針對(duì)礦石破碎、皮帶輸送等環(huán)節(jié)，要求設(shè)備加裝聯(lián)鎖防護(hù)罩，實(shí)施"鎖定-掛牌"（LOTO）維修制度，操作人員需通過(guò)重型機(jī)械操作認(rèn)證。廢氣排放控制高爐煤氣凈化采用重力除塵+布袋除塵+濕法脫硫三級(jí)處理工藝，使顆粒物濃度≤10mg/m3、SO?≤50mg/m3，余壓發(fā)電系統(tǒng)（TRT）回收煤氣壓力能。燒結(jié)煙氣治理應(yīng)用選擇性催化還原（SCR）脫硝技術(shù)配合活性炭吸附，實(shí)現(xiàn)NOx排放＜100mg/m3，二噁英濃度低于0.1ng-TEQ/m3的歐盟標(biāo)準(zhǔn)。無(wú)組織排放管控對(duì)礦粉堆場(chǎng)實(shí)施全封閉改造，配備霧炮抑塵系統(tǒng)，轉(zhuǎn)運(yùn)站采用氣膜密封技術(shù)，確保廠界PM2.5小時(shí)均值≤35μg/m3