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钢铁行业安全管理2013年8月3、烧结的工艺流程4、烧结工艺存在的危险因素烧结工艺介绍1、烧结的定义和作用2、烧结常用原材料1、烧结的定义将各种粉状含铁原料，配入一定数量的熔剂及燃料，混合均匀制粒，然后放到烧结设备上点火烧结。在燃料燃烧产生高温和一系列物理化学反应的作用下，混合料中部分易熔物质发生软化、熔化、产生一定数量的液相并润湿其它未熔化的矿石颗粒（大颗粒矿石熔化不掉），当冷却后，液相将矿粉颗粒粘结成块，这个过程称为烧结，所得到的块状物体叫烧结矿。2、烧结常用原材料（1）、含铁原料烧结生产使用的主要含铁原料是铁精矿粉，而铁矿石是选取铁精矿粉的原料，因此铁矿石的种类、品质对烧结生产十分重要。自然界中含铁矿物很多，可被利用的只有20余种，其中主要是磁铁矿石、赤铁矿石、褐铁矿石和菱铁矿石四种类型。（2）、熔剂熔剂是高炉冶炼过程中的造渣物质，在烧结生产中加入熔剂，不仅可改善烧结过程，强化烧结，提高烧结矿产量、品质，而且可以向高炉提供自熔性和高碱度的烧结矿。熔剂与矿石中的高熔点脉石能生成熔化温度较低的易熔体，能造成一定数量和一定物理化学性能的炉渣，达到去除有害杂质的目的（如去S）熔剂按其性质可分为中性熔剂、酸性熔剂和碱性熔剂三类，由于我国铁矿石的脉石多数是酸性氧化物，所以普遍使用碱性熔剂。碱性熔剂是含CaO和MgO高的矿物，我厂现在使用的熔剂主要有三种：石粉、生石灰（白灰粉）和生镁粉。石粉：即石灰石粉，主要化学成分是CaCO3，纯石灰石含CaO：56％，CO2：44％。生石灰：生石灰是石灰石经高温煅烧后形成的产品，主要成分是CaO。利用生石灰代替部分石灰石作为烧结熔剂，可强化烧结过程，这是因为生石灰遇水后,发生消化反应生成消石灰，并放出热量可以提高料温，减少烧结过程的过湿现象。通过调整石粉和生石灰的配加量，可以达到合理控制烧结矿碱度的目的。生镁粉：是菱镁石经过破碎加工后的产物，主要化学成份是MgCO3，纯菱镁石理论上含MgO：47.6%，外表呈白黄色。通过调整生镁粉的配加量，可以合理控制烧结矿中MgO的含量，从而达到调剂高炉渣良好流动性的目的。3、燃料燃料在烧结过程中主要起发热剂作用和还原剂作用，它对烧结过程及烧结矿产量、品质影响很大。烧结燃料是指在烧结料层中燃烧的固体燃料，常用的是焦粉和无烟煤粉，我厂主要使用焦粉。对烧结所使用的固体燃料总的要求是：固定碳含量高、挥发分、灰分、硫含量要低。三、烧结工艺流程烧结生产过程就是根据炼铁的要求，将细粒的含铁原料、熔剂、燃料进行配料、混合造球、铺料点火、抽风烧结，而后再降温固结，经破碎筛分、冷却整粒后把成品烧结矿运往高炉。烧结工艺流程图竖炉工艺流程图高炉炼铁工艺炼铁高炉炼铁非高炉炼铁渣铁处理系统煤气除尘系统喷吹系统高炉矿石焦炭煤空气炉渣铁水炉尘净煤气风机热风炉高炉及其附属系统供料系统送风系统3.1概述主要内容1、高炉冶炼用原料2、高炉炼铁原理3、高炉结构及附属设备4、高炉炉料结构的优化铁水罐lumpore鼓风机热风炉重力除尘布袋除尘烟囱料仓BPRT外网冷空气热风混合气废气鼓风嘴出铁口无钟罩式炉顶高炉sintercokeflux高炉作业流程3、高炉主要原料3.1、高炉冶炼用的原料主要有铁矿石（天然富矿和人造富矿）、燃料（焦炭和喷吹燃料）。3.2、冶炼1t生铁大约需要1.6~2.0t矿石，0.4~0.6t焦炭(coke)，0.2~0.4t熔剂。3.3、高炉冶炼是连续生产过程，必须尽可能为其提供数量充足、品位高、强度好、粒度均匀粉末少、有害杂质少及性能稳定的原料。磁铁矿（Fe3O4）赤铁矿（Fe2O3）褐铁矿（mFe2O3·nH2O）菱铁矿（FeCO3）3.6、高炉使用燃料3.6.1、焦炭的作用：发热剂、还原剂及料柱骨架。3.6.2、喷吹燃料：固体（无烟煤与烟煤粉）液体（重油、煤焦油）气体（天然气或焦炉煤气）二、高炉炼铁原理1、高炉冶炼过程及特点1.1、现代高炉生产过程是一个庞大的生产体系，除高炉本体外，还有供料、送风、煤气净化除尘、喷吹燃料和渣铁处理等系统。1.2高炉炼铁的本质传质过程：矿石中的O2-进入煤气中，实现铁与氧的分离传热过程：煤气携带的热量传给炉料，使炉料熔化成渣铁，实现渣铁分离2、高炉结构高炉是由耐火材料砌筑而成竖式圆筒形炉体，外有钢板制成炉壳加固密封，内嵌冷却器保护，炉子自上而下依次分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹和炉缸五部分。炉缸部分设有风口、铁口和渣口，炉喉以上为装料装置和煤气封盖及导出管。3、高炉内燃烧反应3.1、炉顶加入的焦炭，其中风口前燃烧的碳量约占入炉总碳量的65%～75%，是在风口前与鼓风中的O2燃烧，17～21％参加直接还原反应，10％左右溶解进入铁水。3.2、燃烧反应的作用：为高炉冶炼过程提供主要热源；为还原反应提供CO、H2等还原剂；为炉料下降提供必要的空间4、铁氧化物的还原到铁水的生成4.1、铁氧化物的还原顺序遵循逐级还原的原则。当温度小于570℃时，按Fe2O3→Fe3O4→Fe的顺序还原。当温度大于570℃时，按Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe的顺序还原。4.2、高炉炼铁常用的还原剂主要有CO、H2和固体碳5、高炉炉渣与脱硫5.1、高炉炉渣的成分5.1.1、高炉炉渣的来源：矿石中的脉石、焦炭(燃料)中的灰分、熔剂中的氧化物、被侵蚀的炉衬等。5.1.2、高炉炉渣的成分：氧化物为主，且含量最多的是SiO2、CaO、Al2O3、MgO。5.1.3、炉渣的碱度根据高炉原料和冶炼产品的不同，一般在1.0～1.3之间。三、高炉结构及附属设备1、高炉本体炉型设计合理，能促进高炉冶炼指标的改善和延长高炉的使用寿命，故炉型是高炉最基本的工艺参数。现代高炉向大型化发展，合理炉型总的趋势是矮胖化。2、原料供应系统2.1、高炉炉顶装料设备的作用是按冶炼要求，向炉内合理布料，同时要严密封住炉内荒煤气不逸出炉外。2.2、常用的炉顶装料设备主要有钟式炉顶和溜槽式（亦称无钟式）炉顶。2.3、我厂为料车上料。3.1热风炉结构4.煤气净化系统煤气净化分湿法、干法。我厂煤气净化系统采用除尘方式为重力除尘和布袋除尘。高炉剩余煤气点燃转炉部分第一章概述第二章转炉炼钢法一、基本任务二、转炉炉渣三、转炉内的其本反应四、转炉炼钢原材料五、转炉炼钢工艺概述当代炼钢法主要是电炉法和转炉法，由于精炼设备的出现和完善使得转炉也能生产品质高的合金钢，转炉炼钢已成为最主要的炼钢法，占世界钢产量的60%。其优点有：1）生产率高，冶炼周期短。2）利用铁水的物理热和化学热，热效率高，原材料消耗少。3）成本低，投资快。概述当前，国外炼钢技术的进展主要是顶底复合吹炼转炉、超高功率电炉和炉外精练技术的进一步完善和普及以及连铸技术的大发展，可以说已经形成了炼钢——炉外精炼——连铸的现代化标准炼钢工艺流程。当代炼钢技术向着大幅度提高生产效率、节约能源、扩大品种、不断提高产品质量、开发高附加值产品，降低生产成本的方向发展；重视对原有企业的改造、扩建，使之现代化并减少投资，根据市场需求，调整产品结构，以增强市场的适应性。转炉炼钢工艺流程图加废钢兑铁水吹氧通氧气测温、取样出钢吹氩、搅拌吊往连铸通氩气第二章转炉炼钢法转炉炼钢法又可分为顶吹转炉炼钢法、底吹转炉炼钢法和顶底复吹转炉炼钢法三种。我厂采用目前新炼钢使用的是顶底复吹炼钢法，老炼钢20吨转炉使用的是顶吹转炉炼钢法。一、基本任务：三脱（C、S、P）、二去(气、夹杂)、脱氧合金化及合适的温度。要完成这个任务就必须造好炉渣，这是炼好钢的必要条件。俗话说炼钢即炼渣就是这个道理。二、转炉炉渣：⒈组成：氧化物（CaO、SiO2、MgO、FeO、P2O5、MnO、Fe2O3…）、硫化物（CaS、FeS…）等。第二章转炉炼钢法二、转炉炉渣：⒉来源：铁水和生铁中元素氧化、白灰等造渣材料、炉衬侵蚀、废钢中杂质等。3.作用：去P、S；减少热损和铁损；吸附杂质；保护炉衬。4.形成：在吹炼前期渣的形成主要靠铁水中各元素的氧化，而后成渣就是靠石灰的溶解，所以成渣的过程就是石灰的溶解过程。高（FeO）和高（MnO）、适量的（MgO）、高温及强烈的溶池搅拌加上活性强的石灰。泡沫渣可增加渣—钢反应界面，过滤烟气，减少金属损失，但要控制泡沫化程度防范喷溅。三、转炉炼钢原材料：⒈铁水：元素SiMnPS带渣量温度含量%0.80≤0.60≤0.15≤0.07≤0.5≥1250℃①硅是重要的发热元素之一。铁水Si含量增加0.10%,废钢加入量可提高1.3-1.5%。但转炉炼钢中硅几乎完全氧化，使铁水吹损加大，同时也使氧气消耗增加；石灰消耗增大使渣量增大，引起渣中铁损增加；渣中SiO2增多加剧对炉衬的侵蚀，并可能造成喷溅。②锰是弱发热性元素，铁水中Mn氧化后形成的MnO能促进石灰的溶解，加快成渣，减少助熔剂的用量和炉衬侵蚀，同时铁水中Mn含量高终点残锰量提高可降低钢水S含量减少合金用量。但冶炼高锰铁水使焦炭用量增加，生产率降低。元素SiMnPS带渣量温度含量%0.80≤0.60≤0.15≤0.07≤0.5≥1250℃③P是强发热元素，是钢中有害元素，高炉中不能去除，转炉脱磷率为90%以上。④S是钢中有害元素，在转炉的氧化气份下脱硫率为30-60%，对高硫铁水采取炉外脱硫才能使转炉生产出优质钢材。⑤入炉铁水温度应大于是1250℃，对于小转炉和化学热能低的铁水来说铁水温度很重要，高炉渣中含S、SiO2、Al2O3等，带入炉内会导致渣量增大，石灰消耗增加，易喷溅侵蚀炉衬。三、转炉炼钢原材料：⒈铁水：⒉废钢：不得夹带泥沙、钢渣、废耐火材料、不得有封闭容器、橡胶冰块油类及爆炸物不得夹带铜锌铅等有色金属。废钢块度要适当，不能太大（300kg）会损坏炉衬，也不能太长(1000mm)会延长加料时间。必须干燥清洁，有条件的可采取废钢预热，减少热损失和增加安全性。⒊造渣材料：①白灰：是基本的造渣材料，通常由煤、焦炭、煤气在竖窑或回转窑内煅烧而成。要求：有效CaO含量%=CaO含量%-RSiO2含量%（R为碱度）越高越好；硫含量越低越好，石灰增加0.01%的硫相当于钢水中增加硫0.001%；残余CO2%高对废钢熔化有影响，但可提高石灰活性，残余CO2%为2%，相当于石灰灼减量为2.5-3.0%石灰的活性是石灰同其它物质反应的能力可用石灰的溶解能力来表示，用盐酸滴定法测定。盐酸消耗大于300ml为活性石灰。块度40-60mm大于总量的90%；石灰应保持干燥，不得混入杂物，储存时间夏季不超过两天，冬天不超过三天，且不得露天存放和运输。CaO含量%SiO2含量%硫含量%残余CO2%活性度ml块度mm≥88≤4≤0.052左右≥30040-60②轻烧白云石和轻烧镁球：加入炉中是为了提高渣中MgO含量，减少炉渣对炉衬的侵蚀及熔损。同时也可促进石灰的溶解。白云石化学组成为CaMg（CO3）2，纯白云石含MgO21.9%,CaO30.4%；镁球含MgO70±2%，CaO≤2.5%，水分≤3.0%，块度10-50mm；菱镁石主要成分CaCO3，MgO≥41%，CaO≤6%，SiO2≤2，块度5-25mm。③萤石（含CaF275-85%，SiO2≤14%，S≤0.1%，P≤0.06%）、氧化铁皮（主要是FeO和Fe2O3，∑FeO≥65%）和矿石（∑FeO≥55%，SiO23%，S0.04%，P≤0.05，块度30-60mm）是炉渣助熔剂，可与石灰生成低熔点共晶物从而降低炉渣熔点，改善炉渣流动性。萤石因分解后氟分子有腐蚀性对炉衬侵蚀严重，已很少用。⒋铁合金：主要作为脱氧剂和合金添加剂，要求成分清楚，清洁干燥,块度60-80mm。常用的铁合金有硅铁、锰铁、硅锰、铝镁钙、硅铝钡、铌铁、钒铁等。⒌气体：氧气是吹炼的主要氧化剂要求含量99.5%以上，总管压力为1.0-2.0MPa；氮气用于溅渣护炉要求纯度90%以上；氩气用于钢包吹氩要求纯度95%以上,总管压力1.6MPa以上。⒍其它：增碳剂成分固定C灰分挥发份SH2O粒度含量%＞97≤1.8≤1.2≤0.6≤0.81-3mm脱硫剂有CaC2，CaO，渣洗料等。钢包覆盖剂要干燥无杂物。铝镁钙及铝锭等