高炉炼铁工艺基础知识
目前国内外成熟、常规高炉炼铁系统项目冶金高炉炼铁系统主要由：原料、上料、高炉、出铁场、除尘设施（粗煤气、布袋、重力除尘等）、热风炉、渣处理、喷煤、TRT（可选择使用）、鼓风机站（或空压站）、高炉给排水、高低压供配电设施以及区域管线管网等相对独立又互为一体的系统共同构成，其功能就是完成一个原料矿石到高炉产出铁水的生产过程。
高炉冶炼目的：将矿石中的铁元素提取出来，生产出来的主要产品为铁水。付产品有：水渣、瓦斯灰和高炉煤气等。高炉冶炼原理简介：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。冶炼原理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。高炉生产工艺流程包括以下几个系统：
（1） 高炉本体。高炉本体是炼铁生产的核心部分，它是一个近似于竖直的圆筒形设备。它包括高炉的基础、炉壳（钢板焊接而成）、炉衬（耐火砖砌筑而成）、炉型（内形）、冷却设备、立柱和炉体框架等。高炉的内部空间叫炉型。如图所示，它从上到下分为5段，即炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸。整个冶炼过程是在高炉内完成的。
本次将高炉炼铁工艺流程分为以下几部分：
一、高炉炼铁工艺流程详解
二、高炉炼铁原理
三、高炉冶炼主要工艺设备简介
四、高炉炼铁用的原料
附：高炉炉本体主要组成部分介绍以及高炉操作知识
工艺设备相见文库文档：
一、高炉炼铁工艺流程详解
高炉炼铁工艺流程详图如下图所示：
二、高炉炼铁原理
炼铁过程实质上是将铁从其自然形态——矿石等含铁化合物中还原出来的过程。
炼铁方法主要有高炉法、直接还原法、熔融还原法等，其原理是矿石在特定的气氛中（还原物质CO、H2、C；适宜温度等）通过物化反应获取还原后的生铁。生铁除了少部分用于铸造外，绝大部分是作为炼钢原料。
高炉炼铁是现代炼铁的主要方法，钢铁生产中的重要环节。这种方法是由古代竖炉炼铁发展、改进而成的。尽管世界各国研究发展了很多新的炼铁法，但由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大,劳动生产率高,能耗低，这种方法生产的铁仍占世界铁总产量的95％以上。
炼铁工艺是是将含铁原料（烧结矿、球团矿或铁矿）、燃料（焦炭、煤粉等）及其它辅助原料（石灰石、白云石、锰矿等）按一定比例自高炉炉顶装入高炉，并由热风炉在高炉下部沿炉周的风口向高炉内鼓入热风助焦炭燃烧（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料），在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气。原料、燃料随着炉内熔炼等过程的进行而下降，在炉料下降和上升的煤气相遇，先后发生传热、还原、熔化、脱炭作用而生成生铁，铁矿石原料中的杂质与加入炉内的熔剂相结合而成渣，炉底铁水间断地放出装入铁水罐，送往炼钢厂。同时产生高炉煤气，炉渣两种副产品，高炉渣铁主要矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成，自渣口排出后，经水淬处理后全部作为水泥生产原料；产生的煤气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。炼铁工艺流程和主要排污节点见上图。
三、高炉冶炼主要工艺设备简介
炼铁厂高炉炼铁工艺规程
一、 开炉前的准备工作
1、 高炉部件检查内容。
1.1大钟和大料斗之吻合，常压下不大于0.5毫米。高压下不大于0.2毫米。
1.2大钟、料斗的中心线与高炉中心线垂合。
1.3各风口中心线在同一平面，炉体中心线偏差不大于20毫米。
1.4冷却设备安装前试压（64公斤/cm2），试水2小时。
1.5所有动力设备，机械设备，电气设备安装完毕后，全面检查与验收，并进行试运转。
1.6送风系统、供水系统、煤气系统、供油系统、喷吹系统之管道严密 ，各阀门灵活好用。
1.7供料设备之闸门，称量设备运转正常，准确无误。
1.8炉前机械设备，泥炉、开眼机、打夯机运转纯熟。
1.9其他机电设备及监测仪表等，均应保证开炉后运转正常工作。
1.10设备试运转不但单机试车，而且要联合试车一昼夜以上主要设备有：风机、主卷扬机、热风阀、液压泥炉。冷却器中特别是风口。
1.11高炉投产前，操作人员集中培训教育，尤其采用新设备、新工艺，以确保高炉投产后各岗位人员能熟练操作。
二、开炉具备的条件
1、新建或大修高炉项目完工验收合格，具备开炉条件。
2、上料系统经试车无故障，能保证按规定料线作业。 3、液压传动系统经试车运行正常。
4、炉顶设备开关灵活并严密。
5、送风系统、供水系统、煤气系统经试车运行正常无泄漏。
6、炉体冷却设备经试水、试压合格无泄漏，发现不合格立即更换。
7、炉前泥炮、开口机、堵眼机等设备试车合格并能满足生产要求。
8、冲渣系统运转正常。
9各监测仪表安装齐备，经验收合格并能满足生产要求。
10、各岗位照明齐全，安全设施齐备。
三、开炉前准备工作
1、按配料要求准备好开炉用原燃料。
2、准备好风口套、渣口套、吹管、炮嘴、钻头和钻杆、堵渣机头等，主要易损备件。
3、准备好炉前打水胶管、氧气管和氧气。炉前放渣工具和炉前出铁工具。
4、准备好高炉生产日报表和各种原始记录纸。
四、烘炉
用固体燃料(煤、木柴)
非高炉炼铁工艺—Hlsmelt熔融还原炼铁工艺
由澳大利亚的力拓矿业集团开发的HIsmelt熔融还原炼铁工艺，采用了铁矿粉及钢厂废料和非炼焦煤直接熔融的还原技术生产高质量的铁产品，可直接用于炼钢或铸成生铁。还可以循环使用热能，以达到降低成本和减少污染的目的。从不断优化高炉炼铁和开发新型非高炉炼铁工艺考虑，可对炼铁生产实现节能减排和保护环境起到积极的作用。HIsmelt熔融还原炼铁工艺作为适应钢铁工业发展的需要而开发的熔融还原炼铁的生产工艺，可为炼铁生产提供了一种新的选择。
钢铁生产工艺包括传统的高炉—氧气顶吹转炉的长流程和基于电弧炉的短流程。近年来，受环保等方面因素的影响，短流程工艺受到越来越多的关注。1996年以来，世界范围内有大量短流程优质扁平材生产厂投产。这些短流程钢厂仅承担较低的折旧费用，还能利用废钢来削减生产成本。因此，短流程钢厂的热轧生产成本要比钢铁联合企业的低。推动这种趋势发展的主要原因有以下几个方面：高炉生产对原料的规格要求较严格，原料预加工（焦化、球团和烧结厂）使高炉生产成为环境污染的主要排放源，新建或改造高炉的投资额巨大，世界范围内的焦炉普遍呈老化状态，也需要大量投资。
正常情况下，为了获得规模经济效益，钢铁联合企业的建造规模都很大，因此，温室气体排放和环境污染的问题比较严重。电炉炼钢厂的情况则有所不同，与钢铁联合企业相比，其竞争力相对较强。对于电炉炼钢厂来说，优质、稳定的铁供应可明显提高电炉炼钢的生产率，降低生产成本。因此，在炉料中搭配铁水就具有较高的利用价值。在此条件下，开发具有能源利用率高、原料及炉料适应性强、投资成本低、操作灵活等特点的炼铁工艺，已成为钢铁联合企业关注的课题之一。
1 Hlsmelt工艺流程简介
图1为HIsmelt熔融还原炼铁的工艺流程图。
图1 HIsmelt熔融还原炼铁的工艺流程图
首先，HIsmelt工艺将金属熔池作为基本的反应媒介，炉料直接注入到金属中，熔炼过程主要通过熔解碳进行。而其他熔融还原炼铁的生产工艺一般都采用顶装矿石和煤炭工艺，通过渣层中的碳化物（及少量金属）进行熔炼。与渣中的碳相比，金属中的熔解碳作为还原剂的反应效率更高，其原因主要是由于渣中的碳需要转换为气相还原介质一氧化碳。也就是说，HIsmelt工艺是通过使用更具活性的碳（溶解碳）获得了更快的熔炼速率。
