工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-1-北京科技大学经济管理学院第3讲冶金工业工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-2-北京科技大学经济管理学院第3讲冶金工业冶金工业概述1冶金生产的环保和综合利用6炼铁生产2炼钢生产3钢材生产4有色金属生产5工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-3-北京科技大学经济管理学院你对钢铁厂有何认识?初步认识钢铁工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-4-北京科技大学经济管理学院你对钢铁产品有何认识?初步认识钢铁工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-5-北京科技大学经济管理学院1.冶金材料黑色金属:指铁、锰、铬及其合金,如钢、生铁、铁合金、铸铁等。有色金属:黑色金属以外的金属称为有色金属①按照比重:铝、镁、锂、钠、钾等是“轻金属”;铜、锌、镍、汞、锡、铅等的比重大于5,是“重金属”。②按照价值:金、银、铂、锇(e2)、铱等是“贵金属”。③放射性金属:镭、铀、钍、钋(po1)等。④稀有金属:铌、钽(?)、锆(gào)、镥、金、镭、铪(ha1)、铀等因为地壳中含量较少且分散。一、材料工业工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-6-北京科技大学经济管理学院2.化工材料塑料、橡胶、化纤等。3.建筑材料水泥、平板玻璃、板材、钢筋等。4.新兴材料信息功能材料、能源材料、生物材料等各种新材料。本章主要以钢铁生产为典型,介绍冶金生产的过程和规律。冶金工业包括采矿、选矿、冶炼和加工四大过程。一、材料工业工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-7-北京科技大学经济管理学院钢铁材料的优点一般条件下,刚强度、断裂韧性、热特性是一流的;低价格(成本仅为铝、陶瓷、碳素材料的1/5至1/4)、易回收(回收率可达55%)、易加工、环境影响较小、节能、节料等也在前茅。“以钢为纲”铸就了我国钢铁大国的基础“夕阳工业”观点害了西方人二、冶金工业的地位和作用工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-8-北京科技大学经济管理学院冶金工业的重要性?二、冶金工业的地位和作用工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-9-北京科技大学经济管理学院冶金工业的重要性?二、冶金工业的地位和作用工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-10-北京科技大学经济管理学院冶金工业的重要性?二、冶金工业的地位和作用工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-11-北京科技大学经济管理学院我国冶金工业的发展1890年建汉阳铁厂1894年第一座高炉(日产100吨)出铁;1893年江南制造局第一座炼钢平炉(15吨)建成出钢,仅比日本晚3年。1890年-1948年,钢产量累计只有760万吨。1949年钢产量仅为15.8万吨,居世界第26位。1952年135万吨三、我国冶金工业的发展工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-12-北京科技大学经济管理学院1952年以后,在改扩建鞍钢、本钢、太钢、唐钢、重钢、大冶等老厂的同时,有计划、有步骤地先后新建了一批钢铁联合企业和特殊钢厂,形成了以大型企业为骨干,大中小结合,普钢和特钢兼备,门类比较齐全,战略布局合理的钢铁工业体系。三、我国冶金工业的发展工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-13-北京科技大学经济管理学院1991年宝钢建成2003年2.2亿吨20042.8亿吨20053.5亿吨20064.3亿吨20074.9亿吨20085.4亿吨20095.65亿吨20106.2亿吨20118亿吨三、我国冶金工业的发展工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-14-北京科技大学经济管理学院我国已是钢铁产用大国,但仍不是钢铁强国,主要标志:粗钢产能过剩;全球13.5亿吨,中国8亿吨。出口钢材技术附加值低,如螺纹钢、线材、型材等。品种不全,部分高端产品和相当一些种类的钢材如无缝钢管、宽度大于600毫米的合金板材等,依然依赖进口。能够冶炼全部已发现金属元素;三、我国冶金工业的发展工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-15-北京科技大学经济管理学院1.冶金生产过程四、冶金工业的一般生产过程工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-16-北京科技大学经济管理学院2.钢铁生产的主要流程(框架版)四、冶金工业的一般生产过程工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-17-北京科技大学经济管理学院3D版工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-18-北京科技大学经济管理学院英文3D版四、冶金工业的一般生产过程工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-19-北京科技大学经济管理学院第3讲冶金工业冶金工业概述1冶金生产的环保和综合利用6炼铁生产2炼钢生产3钢材生产4有色金属生产5工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-20-北京科技大学经济管理学院炼铁概述•铁矿石是氧化铁与脉石的混合物。炼铁过程是把铁矿石在高温下还原为铁的过程。•在炼铁高炉中的冶炼完成三个基本过程:•排除氧化铁中的氧──还原;•把铁与脉石分开──造渣;•铁吸收碳素、降低熔点──渗碳。工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-21-北京科技大学经济管理学院•炼铁化学反应过程:C+O2→CO2CO2+C→2CO──焦炭的燃烧CaCO3→CaO+CO2──熔剂的分解炉渣Fe2O3+3CO→2Fe+3CO2Fe2O3+3C→2Fe+3CO──铁的还原炼铁概述工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-22-北京科技大学经济管理学院炼铁概述工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-23-北京科技大学经济管理学院1.铁矿石的预处理•铁矿石是铁的氧化物及脉石(SiO2,Al2O3,MgO,CaO等)的混合物。•品位高的富铁矿(含铁高于45%)经破碎筛分成合适的粒度可直接入高炉冶炼。•贫矿石(多数),必须经过选矿处理,以提高炉料中含铁量的品位。一、原料准备工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-24-北京科技大学经济管理学院(1)选矿•把铁矿石破碎、筛分、磨矿和分级称为选矿;•常采用磁选法、重选法、浮选法、熔烧磁选法等工序,最后得到铁精矿粉。一、原料准备工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-25-北京科技大学经济管理学院磨矿机圆锥破碎机震动筛分机一、原料准备工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-26-北京科技大学经济管理学院(2)造块•精矿粉粒度极小,不能直接加入高炉,通过造块才能入炉冶炼,称为人造富矿或熟料。•通常采用烧结法和球团法造块:加入熔剂和中和成分的同时还可去掉原料中硫等有害杂质,提高入炉原料的稳定性,减少成分波动。•熟料还要进行整料(破碎和筛分)、混匀,使炉料粒度尽可能适合于高炉最佳粒度范围。一、原料准备工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-27-北京科技大学经济管理学院烧结机工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-28-北京科技大学经济管理学院烧结机工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-29-北京科技大学经济管理学院2.炼焦•焦炭燃烧集中温度高、污垢和灰粉少、不堵塞高炉管道和透气性。•炼焦——把炼焦煤在隔绝空气的条件下高温(1300℃左右)干馏,使其中的挥发物逸出。一、原料准备工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-30-北京科技大学经济管理学院•焦化产品回收:加热煤料排出的挥发物由炉顶的上升管引导到化学产品回收系统。主要是粗苯、氨、煤焦油和焦炉煤气等化合物。•水法熄焦:直接浇灭,造成水和空气污染。•干法熄焦:在封闭的系统内用氮气(制氧副产品)将红焦的热量带走,可用作汽轮机发电。一、原料准备工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-31-北京科技大学经济管理学院一、原料准备水法熄焦流程工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-32-北京科技大学经济管理学院炼焦及副产品回收流程一、原料准备工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-33-北京科技大学经济管理学院工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-34-北京科技大学经济管理学院3.其他辅助材料的准备•石灰石—作熔剂•耐火材料:42万吨/百万吨钢一、原料准备工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-35-北京科技大学经济管理学院1.高炉及其附属设备•高炉炉壳由钢板焊成,里面炉衬砌耐火砖,各种冷却器砌在炉衬中连续通水冷却,延长高炉寿命。•原料和燃料连续由炉顶装入,铁水由下部流出。•炉缸设置风口、出渣口和出铁口。二、高炉炼铁工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-36-北京科技大学经济管理学院高炉局部图工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-37-北京科技大学经济管理学院二、高炉炼铁高炉剖面图工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-38-北京科技大学经济管理学院高炉模型图工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-39-北京科技大学经济管理学院高炉照片工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-40-北京科技大学经济管理学院2高炉炼铁操作过程概要•按一定比例组成的炉料(原料、燃料和溶剂)在炉内构成料柱,焦炭不断燃烧,矿石、溶剂不断熔化而连续下降。•炉料不断装入,使料柱保持规定的高度。•预热到900~1200℃的热风,由风口吹入高炉下部,使焦炭燃烧生成煤气;•炽热的煤气在上升过程中将热量传递给炉料,同时与炉料发生化学变化;•随着温度的提高,炉料先后受到还原、造渣和渗碳作用,铁渣分离。二、高炉炼铁工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-41-北京科技大学经济管理学院•还原后的铁水,经过渗碳并溶解高炉下部还原出来的硅、锰、磷、硫等杂质而形成生铁水。•脉石、熔剂和焦炭灰分形成最后的炉渣。•生成的铁水和炉渣积蓄在炉缸里,达到一定数量时,从出铁口及出渣口排出炉外。•一座中型高炉昼夜出铁8~10次。•高炉开炉以后,冶炼过程不停,一般要持续12~15年以上才停炉大修,目前世界上最先进的高炉役龄已近20年。•大高炉的生产,炉前操作目前已全部实现了全部机械化。二、高炉炼铁工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-42-北京科技大学经济管理学院吨生铁用料量二、高炉炼铁工业生产过程概论-IndustrialProductionProcess-43-北京科技大学经济管理学院3.高炉生产的综合利用(1)热风的取得•一座高炉设置3-4座热风炉。热风炉利用高炉煤气把空气加热到1000~1300℃,鼓风机从多达16-30个风口吹入,每分钟鼓入炉内的空气约为炉子有效容积的2-3倍,由此可以降低焦炭消耗和提高高炉的生