煉鐵工藝學成績評定期末考試：70%作業：20%課堂考勤：10%主要內容及學時分配緒論：三種煉鐵工藝比較2學時第一章高爐冶煉過程的物理化學14學時第二章高爐冶煉過程的傳輸現象8學時第三章高爐冶煉能量利用8學時第四章高爐煉鐵工藝8學時共計：40學時緒論（三種煉鐵工藝）一、高爐煉鐵工藝二、直接還原煉鐵工藝三、熔融還原煉鐵工藝非高爐煉鐵鋼鐵冶金的任務三種煉鐵工藝流程的概念：現代鋼鐵聯合企業中主要煉鐵方法，生產規模大，技術成熟。缺點：必須使用冶金焦，流程長，投資大，系統龐大、復雜。一、高爐煉鐵工藝冶金焦作用熱源還原性氣體料柱骨架高爐煉鐵系統由三大塊組成：造塊、焦化和高爐（1）造塊鐵礦石精礦粉塊礦（燒結礦、球團礦）入爐選礦造塊燒結法球團法（2）焦化煉焦煤洗煤配煤煉焦熄焦煤氣和化工產品回收處理（3）高爐系統高爐本體供料系統煤氣除塵系統渣鐵處理系統煤粉噴吹系統礦焦熔劑O2N2凈煤氣荒煤氣鐵水爐渣送風系統高爐煉鐵過程高爐爐型圖高爐冶煉的特點：①在逆流（爐料下降及煤氣上升）過程中，完成復雜的物理化學反應；②在投入（裝料）及產出（鐵、渣、煤氣）之外，無法直接觀察爐內反應過程；③維持高爐順行（保證煤氣流合理分布及爐料均勻下降）是冶煉過程的關鍵。高爐冶煉過程：煉焦煤資源日益缺乏，在質和量上都難以滿足高爐煉鐵需要。焦化和造塊是造成鋼鐵企業環境污染的直接原因。必須開發新的煉鐵工藝——非高爐煉鐵。發展非高爐煉鐵的原因：二、直接還原煉鐵工藝直接還原定義DirectReduction：指鐵礦石在低于熔化溫度之下還原成海綿鐵的生產過程。海綿鐵：未經熔化，保持礦石外形，由于還原失氧，形成大量氣孔，在顯微鏡下觀察形似海綿而得名。海綿鐵用途：含碳低（＜1%），保存了礦石中的脈石。不宜用于轉爐煉鋼，適用于代替廢鋼作為電爐煉鋼的原料，其價格比廢鋼高。直接還原法概述：流程短，直接還原鐵可直接用于電爐煉鋼；不用焦炭，不受煉焦煤短缺的影響；污染少，取消了焦爐、燒結等工序；直接還原鐵中硫、磷等有害雜質含量低，有利于電爐冶煉優質鋼種。直接還原法的優點：對原料要求較高，氣基要有天然氣；煤基要用灰分熔點高、反應性好的煤。直接還原鐵的價格一般比廢鋼高。直接還原法的缺點：直接還原分類（按主體能源不同）：煤基直接還原：以煤為主體能源，回轉窯為主體設備；氣基直接還原：以天然氣為主體能源，豎爐、反應罐、流化床為主體設備；電熱直接還原：以電力為主體能源，電熱豎爐為主體設備。（停產）舉例1：MIDREX工藝流程（氣基直接還原法）豎爐轉化爐助燃空氣混合室天然氣爐頂煤氣CO+H2：70%鐵礦石還原段冷卻段海綿鐵還原氣CO+H2：95%，750~900℃轉化爐：鎳質催化反應管組，進行催化裂化反應。原料：氧化球團或天然富礦要求：粒度6-25mm；脈石含量﹤3%；膨脹率﹤20%；強度>200Kg/球一次能源：天然氣煤氣轉化：CH4＋H2O=CO+3H2CH4+CO2=2CO+2H2煤氣要求：氧化度﹤5%；入爐煤氣溫度750-900℃還原停留時間：6小時舉例2：煤基回轉窯（煤基直接還原法）回轉窯煉鐵過程示意圖原料：焦粒（煤粒）、塊狀鐵礦（球團或富礦2-25mm)、石灰石粒（或白云石粒）舉例3：轉底爐流程(煤基直接還原法）——日本神戶制鋼轉底爐工藝熔融還原是指不用高爐而在高溫熔融狀態下還原鐵礦石的方法，產品是液態鐵水。開發熔融還原是為了取代或補充高爐煉鐵。與高爐煉鐵法相比，熔融還原有如下優點：（1）燃料用煤，而不用焦炭，可不建焦爐，減少污染；（2）可用與高爐一樣的塊狀含鐵原料或直接用礦粉做原料。如用礦粉做原料，可不建燒結廠或球團廠；三、熔融還原煉鐵工藝（3）全用氧氣，而不用空氣，氧氣消耗量大；（4）產出的鐵水溫度、成分與高爐鐵水相當，供轉爐煉鋼；（5）除產出鐵水外，還產生大量的高熱值煤氣。舉例：FINEX工藝流程主要由四級流化床還原反應裝置和熔融氣化爐兩部分組成。（1）礦粉在四級流化床還原反應裝置中被逆流還原氣體還原成粉狀DRI。（2）熱態粉狀DRI經壓塊（HCI)并破碎后送入熔融氣化爐內，干燥后的塊煤和型煤也被加入熔融氣化爐內。（3）氧氣從風口噴入熔融氣化爐中，使煤發生氣化。FINEX工藝流程：（4）在氣化爐內熱壓鐵塊（HCI)和煤灰熔融生成鐵水和爐渣。