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高爐冶煉過程

2010/04/09
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  高爐冶煉是把鐵礦石還原成生鐵的連續生產過程。鐵礦石、焦炭和熔劑等固體原料按規定配料比由爐頂裝料裝置分批送入高爐,并使爐喉料面保持一定的高度。焦炭和礦石在爐內形成交替分層結構。礦石料在下降過程中逐步被還原、熔化成鐵和渣,聚集在爐缸中,定期從鐵口、渣口放出。

 
  鼓風機送出的冷空氣在熱風爐加熱到800~1350℃以后,經風口連續而穩定地進入爐缸,熱風使風口前的焦炭燃燒,產生2000℃以上的熾熱還原性煤氣。上升的高溫煤氣流加熱鐵礦石和熔劑,使成為液態;并使鐵礦石完成一系列物理化學變化,煤氣流則逐漸冷卻。下降料柱與上升煤氣流之間進行劇烈的傳熱、傳質和傳動量的過程。

 
  下降爐料中的毛細水分當受熱到100~200℃即蒸發,褐鐵礦和某些脈石中的結晶水要到500~800℃才分解蒸發。主要的熔劑石灰石和白云石,以及其他碳酸鹽和硫酸鹽,也在爐中受熱分解。石灰石中CaCO3和白云石中MgCO3的分解溫度分別為900~1000℃和740~900℃。鐵礦石在高爐中于 400℃或稍低溫度下開始還原。部分氧化鐵是在下部高溫區先熔于爐渣,然后再從渣中還原出鐵。

 
  焦炭在高爐中不熔化,只是到風口前才燃燒氣化,少部分焦炭在還原氧化物時氣化成CO。而礦石在部分還原并升溫到1000~1100℃時就開始軟化;到1350~1400℃時完全熔化;超過1400℃就滴落。焦炭和礦石在下降過程中,一直保持交替分層的結構。由于高爐中的逆流熱交換,形成了溫度分布不同的幾個區域,①區是礦石與焦炭分層的干區,稱塊狀帶,沒有液體;②區為由軟熔層和焦炭夾層組成的軟熔帶,礦石開始軟化到完全熔化;③區是液態渣、鐵的滴落帶,帶內只有焦炭仍是固體;④風口前有一個袋形的焦炭回旋區,在這里,焦炭強烈地回旋和燃燒,是爐內熱量和氣體還原劑的主要產生地。
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