1冶金绪论和炼铁生产.ppt

材料冶金质量分析,学时16主讲教师于洋洋,参考书,钢冶金及质量分析，刘祖林，武汉大学出版社，1989铁合金分析，王海舟，科学出版社，2003钢铁及合金分析，王海舟，科学出版社，2004冶金技术概论，王庆义，冶金工业出版社，2006,绪论,冶金是一门研究如何经济、合理的从矿石和其他原料中提取金属或金属化合物并加工处理使之适于人类应用的技术科学。,分类,化学冶金物理冶金,黑色金属冶金有色金属冶金,火法冶金湿法冶金电冶金,,铁、铬、锰属于黑色金属，其余的属于有色金属。,利用高温从矿石中提取金属及其化合物,在常温下或稍高于常温下利用溶剂从矿石中提取和分离金属,利用电能提取和精炼金属。,包括金属学，研究金属及其合金的组织性能，以便进一步加工处理成各种金属材料。,从矿石或其他原料中提取金属。,绪论,炼铁生产炼钢生产质量分析,课程内容,第一篇炼铁生产,炼铁是指利用含铁矿石、燃料、溶剂等原料通过冶炼生产合格生铁的工艺过程。1.1炼铁原料1.2铁矿粉造块1.3炼铁原理1.4炼铁设备1.5炼铁产物,,高炉冶炼对铁矿石的要求含铁量高，脉石少，有害杂质少，化学成分稳定，粒度均匀，具有良好的还原性及一定的机械强度。铁矿石的准备和处理破碎、筛分、混匀、烧焙、选矿、造块等。,现代高炉炼铁的主要原料铁矿石溶剂燃料,铁矿石磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿磁铁矿Fe3O4，结构致密，晶粒细小，黑色条痕。强磁性，硫、磷含量较高，还原性差。赤铁矿Fe2O3，俗称红矿，樱红色条痕。弱磁性，硫磷含量较低，易破碎，易还原。褐铁矿nFe2OmH2O，颜色为浅褐色、深褐色或黑色，硫、磷、砷等有害杂质一般多。类矿石一般含铁较低，但经过焙烧去除结晶水后，含铁量显著上升。菱铁矿FeCO3，又称碳酸铁矿石，灰色、浅黄色、褐色。含铁较低，但若受热分解放出CO2后品位显著升高，而且组织变得更为疏松，很易还原。,1.1炼铁原料,炼铁原料溶剂,高炉冶炼条件下，脉石及灰分不能熔化，必须加入助熔剂，使其与矿石脉石和灰分作用生成低熔点化合物和共溶体，形成流动性好的炉渣，然后借助铁水与熔渣密度不同，实现渣铁分离并自炉内顺畅排出。此外，一定碱度的炉渣，可去除生铁中有害杂质硫，提高生铁质量。,溶剂的种类,碱性溶剂当脉石成分主要为酸性氧化物时，使用碱性溶剂。主要有石灰石（CaCO3）、白云石（CaCO3MgCO3）。酸性溶剂当使用含碱性脉石的铁矿石冶炼时，需要加入酸性溶剂。主要使用石英（SiO2）。中性溶剂当矿石和灰分中Al2O3很少，渣中Al2O3含量很低，炉渣流动性差时，须在高炉中加入高铝原料作为溶剂。,普遍使用,很少使用,生产中极少遇到这种情况,炼铁原料燃料,焦炭是冶炼的主要原料。另外还可以在吹风口处喷吹无烟煤、天然气以代替焦炭。但是通常用量很少，一般在1030左右。,,焦炭在高炉冶炼中的作用焦炭在冶炼中主要作为发热剂，还原剂和料柱骨架。,1.2铁矿粉造块,铁矿粉造块是为满足高炉冶对精料的要求而发展起来的，是一种人造富矿的过程。铁矿粉造块的方法烧结法球团法,球团是指把细磨铁矿粉或其他含铁粉料添加少量添加剂混合后，在加水湿润的条件下，通过造球机滚动成球，在经过干燥焙烧，固结成为具有一定强度的和冶金性能的球形含铁原料的过程（球团矿）。,烧结生产过程是在铁矿粉中配入一定比例的溶剂和燃料，加入是凉的水经过混合后，在一定温度下烧结成高炉需要的原料（烧结矿）。,1.3炼铁原理,1还原剂的形成C＋O2＝CO2＋QCO2＋C＝2CO－Q2铁的还原Fe2O3＋3CO＝2Fe＋3CO23炉渣的形成CaCO3＝CaO＋CO2CaO＋SiO2＝CaSiO3,点燃,高温,高温,高温,高温,问题1原料中焦炭和石灰石的作用是什么,答焦炭的作用是作燃料、形成还原剂以及料柱骨架。石灰石的作用是作熔剂，除脉石。,高炉炼铁设备由一整套复合连续设备构成，除了有主体设备高炉本体外，还有上料设备、送风设备、煤气处理设备、渣铁处理设备等附属设施。,1.4炼铁设备,宝钢高炉,武钢高炉,本钢高炉,,,,高炉结构图,O2CO2,C,CO2C2CO,3COFe2O32Fe3CO2,1.5炼铁产物,（1）生铁（2）高炉煤气CO、CO2、N2、大量灰尘等。（3）炉渣主要是CaSiO3,问题2生铁含那些成分问题3高炉煤气能否直接排放怎么处理,答生铁主要含铁，除此之外还含有2-4.3的碳,还含有锰、硅、硫、磷等元素。高炉煤气不可直接排放。必须净化处理并加以综合利用。,小结,1、炼铁的原理2、主要原料及设备3、主要反应4、产物,结束,