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（二）高炉炼铁工艺简介
原料：铁矿石 造块：烧结和球团。球团主要用于细磨铁精矿粉。 燃料：焦炭、喷吹10-30%的无烟煤。 辅助原料：
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钢铁冶金概论
郭伟达
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目
录
一、冶金的概念
二、钢铁冶金工艺简介
三、钢铁工业可持续发展
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一、冶金的概念
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冶金的概念
冶金就是指如何经济地从矿石或其他 原料中提取金属或金属化合物，并用 各种加工方法制成具有一定性能的金
属材料的过程。
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冶金学
以研究金属的制取、加工和改 进金属性能的各种技术为重要 内容，发展到对金属成分、组 织结构、性能和有关理论的研 究。
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钢铁冶金的基本方法——火法冶金
生铁生产：铁矿石还原 钢的生产：铁水中C、Si、P 等元素的氧化 铁合金生产：各种合金元素的氧化物的还原 基本原理是在高温下通过氧化物还原或元素 的氧化反应，达到金属与脉石分离，去除杂 质，提取金属的目的。
莱钢炼钢厂新世纪大学 铁矿石按矿物成份可分为五种类型 ①磁铁矿矿石②赤铁矿矿石 ③褐铁矿矿石④钛磁铁矿矿石⑤菱铁矿
按铁的含量可分为富铁矿石和贫铁矿石，我国一般按 以下分类
富铁矿石－含Fe45％以上磁铁矿石、赤铁矿石，含铁3035％菱铁矿矿石 贫铁矿石－含铁25-45％的磁铁矿石、赤铁矿石，含铁2030％的菱铁矿石
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工业上对铁矿石的要求
铁矿石的边界品位一般为TFe 20-25%,经 选矿后才可使用。一般入高炉的富矿品位 要求大于50%(Fe), S、P、Pb、Zn、Sn为 有害组分。
当矿石中CaO+MgO/SiO2+Al2O3 在0.8-1.2 之间称为自熔性矿石。
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铁矿粉造块
莱钢炼钢厂新世纪大学燃料Biblioteka —焦炭、煤粉焦炭在高炉内的作用
1）在风口前燃烧，提供冶炼所需热量；
2）固体C及其氧化产物CO，是氧化物的还原剂； 3）在高温区，矿石软化熔融后，焦炭是炉内唯一以固态存在的物料 ，是支撑高达数十米料柱的骨架，同时又是风口前产生的煤气得以自下而 上畅通流动的高透气性通路。 煤粉 1964年，我国首先在首钢成功地向高炉喷吹无烟煤粉，作为辅助燃料 置换一部分昂贵的焦炭，以降低成本。 目前，我国大部分高炉都采用喷吹煤粉工艺。
据统计，世界铁矿石总储量达 3431×108t（亿），其中工业储量约 1497×108t。 铁矿储量排在前5位的国家有：前苏 联、澳大利亚、加拿大、巴西、印度 ，如下表：
莱钢炼钢厂新世纪大学 总储量
108t（亿t) 1111 350 397 800 220 174 462(保有储 量） ％ 31.7 10 11.3 22.9 6.3 5.0 673 236 187 123.5 85 55 183（已利用 矿区储量）
溶剂
由于高炉造渣的需要，入炉料中常需配加一定 数量的助溶剂，简称溶剂。
常用的是碱性溶剂，即石灰石（CaCO3）、白云石［ Ca（Mg ）CO3］等。 溶剂质量要求：有效成分含量高； S、P等有害杂质含量低。
如对石灰石和白云石来说，要求其有效碱度高。 （ CaO+ MgO）有效=（ CaO%+ MgO%）-SiO2%×R 当冶炼含碱性氧化物脉石为主的矿石时，则溶剂应为酸性物，如常用 的硅石（SiO2）等 。
国家
前苏联（含俄罗 斯、乌克兰等） 澳大利亚 加拿大 巴西
工业储量
108t（亿t) ％ 43.7 15.5 12.1 8.0 5.5 3.6
矿石品位
TFe％ 36.9 50-67 22-60 40-68.5 30-60 20.8 30-35
印度
美国 中国
中国铁矿石特点：储量低于世界人均拥有量，多为贫矿、难选， 四大铁矿：鞍山、攀西、冀东、晋北，可开采40-50年。
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冶金又分为
黑色冶金 有色冶金
黑色金属矿产：Fe, Mn, Cr, V
有色重金属：Cu,Zn,Pb,Sn,Bi( 铋),Sb(锑), Hg(汞),Ni,Co, Cd(镉) 有色轻金属：Al, Mg
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冶金学
用于提取各种金属的矿石具有不同的特性 ，故提取金属要根据不同的原理，同样冶 炼不同的金属和轧制不同性能或品种的钢 材需要不同的生产工艺过程和设备，从而 形成了冶金的专门学科—冶金学。
铁矿粉造块的目的：
1.将粉状料制成具有高温强度的块状料以适应高炉冶炼、直接还原等在 流体力学方面的要求；
2.改善铁矿石的冶金性能，使高炉冶炼指标得到改善；
3、去除某些有害杂质，回收有益元素达到综合利用资源和扩大炼铁矿 石原料资源。
铁矿粉造块主要工艺：
烧结过程和球团过程
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烧结工艺过程（抽风烧结）：
含铁原料：铁矿石（烧结、球团）
溶剂：石灰石、白云石
燃料：焦炭、煤粉
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含铁原料：铁矿石
凡在当前技术条件下，可以经济地提 取出金属铁的岩石称为铁矿石。 铁矿石中除有含Fe的有用矿物外，还 含有其他化合物，统称为脉石。常见的脉 石有：SiO2、Al2O3、CaO及MgO等。
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二、钢铁冶金工艺简介
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传统流程
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现代流程
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原燃料（铁矿石、溶剂、焦炭、煤粉、气体燃料）
↓
炼铁（铁水、铁块、高炉煤气…）
↓
炼钢（钢坯、转炉煤气、炉渣…）
↓
轧钢（钢材）
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（一）高炉炼铁生产用原燃料
混合料（铁矿粉、熔剂、燃料、附加物、及返矿。）
→混合及造球
→带式烧结机台车上 →点火 整个烧结过程是在10-16kPa负压抽风下，自上而
下进行的。
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烧结工艺过程
生球成型（细粉料氧化矿物表面能大、易吸附水）
→生球干燥
（脱水、预防焙烧破裂）
→焙烧固结
（足够的机械强度、冶金性能）
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铁的工业矿物和矿石类型
自然界中已知含铁矿物有300多种，主要矿物有：
磁铁矿（Fe3O4），含铁72.4％
赤铁矿（Fe2O3），含铁70％ 褐铁矿（Fe2O3· nH2O），含铁48-62.9％ 针铁矿（Fe2O3· H2O），含铁48-63％ 菱铁矿（FeCO3），含铁48.3％