Question

高炉炼铁是什么原理?

Answer 1

高炉是在同一个炉膛同时进行预热、间接还原、直接还原、熔化、渣铁下滴流动、渣铁分离、燃烧、产生煤气的炼铁炉。其生产原理为：将铁含量50~60%的铁矿石由矿粉经成球工艺制成的球团矿或把粉矿烧结成块即烧结成最适于高炉冶炼的所谓烧结矿以适当的比例配合起来，加入去除杂质用的熔剂（主要是石灰石、硅石、萤石），再与焦炭一起分层装入高炉。焦炭既是热源又是还原剂，而且还起着保持通气性的支撑物的作用。从高炉风口吹入的高温热风，使炉内焦炭燃烧，在风口附近一定区间内发生氧化反应产生一氧化碳。从高炉顶部分层交替装入的焦炭层和矿石层，被从高炉底部上升的高温一氧化碳气体加热还原，从而一点点变软，并逐渐下降。当下降到圆锥形的软化熔融带时，矿石被还原。软化熔融带在1200℃左右开始熔化，铁和渣随着温度的升高而熔化下滴。熔化了的铁水和炉渣流过这个熔化滴下带而集中到高炉底部，由于比重不同，炉渣在上，铁水在下，分层积存在炉缸里。

高炉炼铁的冶炼原理（应用最多的）

高炉冶炼用的原料

高炉冶炼用的原料主要由铁矿石、燃料（焦炭）和熔剂（石灰石）三部分组成。

通常，冶炼1吨生铁需要1.5-2.0吨铁矿石，0.4-0.6吨焦炭，0.2-0.4吨熔剂，总计需要2-3吨原料。为了保证高炉生产的连续性，要求有足够数量的原料供应。

因此，无论是生铁厂家还是钢厂采购原料的工作是尤其重要。

生铁的冶炼虽原理相同，但由于方法不同、冶炼设备不同，所以工艺流程也不同。下面分别简单予以介绍。

高炉生产是连续进行的。一代高炉（从开炉到大修停炉为一代）能连续生产几年到十几年。生产时，从炉顶（一般炉顶是由料种与料斗组成，现代化高炉是钟阀炉顶和无料钟炉顶）不断地装入铁矿石、焦炭、熔剂，从高炉下部的风口吹进热风（1000～1300摄氏度），喷入油、煤或天然气等燃料。装入高炉中的铁矿石，主要是铁和氧的化合物。在高温下，焦炭中和喷吹物中的碳及碳燃烧生成的一氧化碳将铁矿石中的氧夺取出来，得到铁，这个过程叫做还原。铁矿石通过还原反应炼出生铁，铁水从出铁口放出。铁矿石中的脉石、焦炭及喷吹物中的灰分与加入炉内的石灰石等熔剂结合生成炉渣，从出铁口和出渣口分别排出。煤气从炉顶导出，经除尘后，作为工业用煤气。现代化高炉还可以利用炉顶的高压，用导出的部分煤气发电。

生铁是高炉产品（指高炉冶炼生铁），而高炉的产品不只是生铁，还有锰铁等，属于铁合金产品。锰铁高炉不参加炼铁高炉各种指标的计算。高炉炼铁过程中还产生副产品水渣、矿渣棉和高炉煤气等。

高炉炼铁的特点：规模大，不论是世界其它国家还是中国，高炉的容积在不断扩大，如我国宝钢高炉是4063立方米，日产生铁超过10000吨，炉渣4000多吨，日耗焦4000多吨。

目前国内单一性生铁厂家，高炉容积也以达到500左右立方米，但多数仍维持在100-300立方米之间，甚至仍存在100立方米以下的高耗能高污染的小高炉，其产品质量参差不齐，公布分散，不具有期规模性，更不能与国际上的钢铁厂相比。