武汉科技大学冶金概论文字精简版(3)

球团

? 将准备好的原料(细磨精矿或其他细磨粉状物料、添加剂等)，按一定比例经过配料、

混匀制成一定尺寸的小球，然后采用干燥焙烧或其他方法使其发生一系列的物理化学变化而硬化固结．这一过程即为球团生产过程．其产品即为球团矿。

? 球团矿生产的工艺流程一般包括原料准备、配料、混合、造球、干燥和焙烧、冷却、

成品和返矿处理等工序。

生产球团矿的原料：(1) 磁铁精矿粉: TFe=60~69% (Fe3O4理论品位72.4%) 粒度-200目(0.074mm)>70~80%

（2）粘结剂：膨润土(SiO266.7%, Al2O328.3%, H2O5%): 0.5~2.5%

粘结剂的作用: (1) 吸收水 2) 改善精矿粉造球性能 3) 提高生球强度4) 提高生球爆裂温度 基本工艺流程：

铁精矿 膨润土 配 料 燃烧煤气 混匀（圆筒混料机） (精矿过湿时) 造球（圆盘造球机） 生球过筛（辊轴筛） 布料（移动布料机） 焙烧固结（竖炉） (经链板机) 返 矿 筛分（振动筛） φ9~16mm 返 矿 成品球团矿 (送烧结) (送高炉)

球团竖炉：

竖炉生产对生球质量的要求：(1) 粒度要求: 9~15 mm (2) 抗压强度: >0.8~1.0kg/个

(3) 落下次数: >3次 (0.5m高度自由落到钢板上至破裂的次数) (4) 爆裂温度: > 650℃

2.2 高炉炼铁原理 高炉冶炼过程及特点

? 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。 ? 高炉炼铁的本质

传质过程：矿石中的O2- 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

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。

高炉炉内炉料状况及反应

燃烧反应

? 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。

? 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。

? 燃烧反应的机理一般认为分两步进行：

? 风口前碳素的燃烧是不完全燃烧，生成CO并放出热量。

? 由于鼓风中总含有一定的水蒸气，灼热的C与H2O发生下列反应：

C+H2O=CO+H2 -124390kJ

? 实际生产中的条件下，风口前碳素燃烧的最终产物由CO、H2、N2组成。回旋区及燃烧带

? 回旋区：风口前产生焦炭和煤气流回旋运动的区域称为回旋区。 ?

? 回旋区和中间层组成焦炭在炉缸内进行燃烧反应的区域称为燃烧带。 ?

? 实践中常以CO2降至1～2％的位置定为燃烧带界限。大型高炉的燃烧带长度在1000～1500mm左右。

?

2.3 还原反应

? 还原反应

? 还原剂夺取金属氧化物中的氧，使之变为金属或该金属低价氧化物的反应。

? 高炉炼铁常用的还原剂主要有CO、H2和固体碳。

? 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。

高炉内铁氧化物的还原

? 用CO和H2还原铁氧化物

? 用CO和H2还原铁氧化物，生成CO2和H2O还原反应叫间接还原。 ? 用CO作还原剂的还原反应主要在高炉内小于800℃的区域进行。 ? 用H2作还原剂的还原反应主要在高炉内800～1100℃的区域进行。

? 用固体碳还原铁氧化物

? 用固体碳还原铁氧化物，生成CO的还原反应叫直接还原。 ? 在高炉内具有实际意义的只有FeO+C=Fe+CO的反应。 ? 直接还原要通过气相进行反应，其反应过程如下：

直接还原一般在大于1100℃的区域进行，800～1100℃区域为直接还原与间接还原同时存在区，低于800℃的区域是间接还原区。

锰的还原

? 高炉内锰氧化物的还原由高级向低级逐级还原直到金属锰，顺序为：

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