后细磨
磁选
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2.1.2 高炉炼铁工艺流程及主要设备
一、炼铁流程及设备系统 高炉炼铁生产流程比较定型，它由高炉本体及
若干辅助系统组成。
生产时从炉顶分批装入各种炉料，从高炉下部 风口不断鼓入热风，在连续熔炼过程中得到液 态渣铁，定期从炉缸渣铁口排出炉外，与炉料 进行一系列作用的煤气从炉顶溢出。
为使高炉保持合理炉型，还要
靠炉体结构或炉墙的合理设计，并
辅以正确的操作制度。
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三 、高炉炉衬
1、
2、
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四、 高炉冷却装置
1）
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（2） （3）
（4）
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碱度：炉渣中CaO与SiO2的质量百分数之比。
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b、烧结矿种类
（1）酸性烧结矿或低碱度（非熔剂性）烧结矿：烧 结配料中不加熔剂或只少量加入熔剂，烧结矿的碱
度为自然碱度，高炉用酸性烧结矿时需要大量加入 石灰石。
（2）自熔性烧结矿：烧结混合料中添加一定数量的 熔剂，使烧结矿碱度控制在R=1.0~1.3。高炉使用 自熔性烧结矿时可不加或只加少量熔剂。
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五、高炉钢结构
1）
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（2）
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六、 高炉炉基
钢筋混凝土基座
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2.1.3 高炉炼铁原料及产品
一、高炉炼铁原料 1、含铁原料—Iron-Bearing Materials 铁矿石：1.6~1.8吨/吨铁，主要成分为
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磁铁矿（主要成分Fe3O4）
赤铁矿（主要成分Fe2O3）
假象“赤铁矿”：磁铁矿在自然界中被氧化， 化学成分上已由Fe3O4成为Fe2O3，在结晶 结构上保持磁铁矿的特征。通常以矿石中全 铁含量与FeO含量的比值判别磁铁矿受氧化 的程度。
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f）高炉有效容积：在有效高度范
围内炉型所包括的空间。用Vu表示 巨型高炉： Vu >4000m3 大型高炉： Vu >620m3
中型高炉： Vu=255~620m3
小型高炉： Vu <100m3
实践表明：炉型设计合理，能促进 高炉冶炼指标的改善和延长高炉的 使用寿命，故炉型是高炉最基本的 工艺参数。现代高炉向大型化发展， 合理炉型总的趋势是矮胖化。
高炉生产常需限制有害元素多的矿石的入炉比
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有益元素
有些与铁伴生的元素易还原进入生铁，并能改善钢 材的性能，如Cr、Ni、V、Nb等。
具有单独分离价值的伴生元素如Ti、稀土元素
矿石的还原性
指矿石在炉内被煤气还原的难易程度。
赤铁矿较不如磁铁矿，还原性较好； 菱铁矿、褐铁矿因在受热过程中出现分解，呈现疏松多
1、高炉本体概述 包括高炉炉型、炉衬、冷却装置、钢结构及基础。 高炉炉型均为五段式，圆形工作空间。 炉衬耐火材料围成高炉炉型。 炉衬靠冷却装置保护，使一代工作炉龄达10~15年。 钢结构是加固炉体和支撑各种附属设备的构件。 高炉大小以有效容积的立方米数表示。
高炉本体结构仍在不断向高效、长寿方向发展之中。
孔结构，易还原。
矿石的高温性能
矿石在还原过程中和还原后不因强度降低出现破碎， 以免矿粉堵塞煤气流通孔造成冶炼困难
2021/4/13矿石的软融温度武要汉科求技大学高讲义，—朱温诚意度区间不宜过宽 31
（3）高炉炼铁的含铁原料
烧结矿：高碱度烧结矿和自熔性烧结矿 球团矿：酸性球团矿和自熔性球团矿 块矿：磁铁矿、赤铁矿 碎铁
有害元素是除脉石外的其它在高炉中可被还原 的化合物。常见的有S、P，少见的有碱金属 （K、Na等）及Cu、Pb、Zn、F、As等。
S、P、Cu、As易还原为元素进入生铁，对铁 及钢材质量产生影响
碱金属（K、Na等）、Pb、Zn、F不能入生铁， 但对炉衬产生破坏，有的挥发并在炉内循环造 成结瘤事故或污染环境
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矿山
焦化厂 制粉车间
精矿 粉矿 块矿
鼓风机 热风炉
球团矿 烧结矿
焦炭
煤粉 熔剂 热风
高
炼铁工艺流程图
炉
水泥厂 铸铁机
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炉渣 铁水 高炉煤气 铸造生武汉铁科技大学炼讲义钢—朱生诚意铁
放散 轧钢厂 转炉炼钢厂
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由于高炉的效率高、能耗低，所以高炉生产的铁占 世界铁总产量的95%以上。
Fe3O4，理论含铁量72.4%； Fe2O3，理论含铁量70%
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(1)自然界中主要铁矿石 自然界中铁元素主要以化合态存在。主要矿
物形式为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿。
主要含铁矿物（Chief Iron Bearing Minerals）
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硫铁矿（主要成分FeS2） 褐铁矿（主要成分2Fe2O3·3H2O）
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(2) 铁矿石的评价指标
含铁品位
Fe品位高，脉石含量低，冶炼时所需熔剂和形 成的渣少，用于分离渣铁所需的能量低。
T.Fe> 65%，P、S含量低的矿石可直接供直接 还原和熔融还原
块矿(>5~10mm),上限
中小型高炉<20~25mm
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8、 精矿：贫矿经过破碎，细磨，并通过磁选或 浮选得到的高品位细粉状矿石
细磨
磁铁矿
磁选
-200目>60~80%
细磨
赤铁矿
浮选
Байду номын сангаас
-200目>60~80%
细磨
菱铁矿
浮选
-200目>60~80%
先磁化焙烧 褐铁矿
Bustle pipe :围管
h0
Tuyere stock：风口支管
Hearth：炉缸
Iron notch：出铁口
Cinder notch/emgency iron
Schem20a21ti/c4/o13f a blast furnace, illustrating so武m汉e科o技f 大th学e 讲de义fi—ne朱d诚te意rms. notch;出渣口
——高炉生产以人造富矿为主
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铁矿粉烧结过程
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a、烧结的定义
将各种粉状铁，配入适宜的燃料和熔剂，均 匀混合，然后放在烧结机上点火烧结。在燃料 燃烧产生高温和一系列物理化学变化作用下， 部分混合料颗粒表面发生软化熔融，产生一定 数量的液相，并润湿其它未融化的矿石颗粒。 冷却后，液相将矿粉颗粒粘结成块。这一过程 叫是烧结，所得到的块矿叫烧结矿。
我国最大的高炉是宝钢3号高炉（4350m3）。世界
最大高炉达5000m3以上。
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高
炉
炼
铁
系
统
（
高
炉
本
体
和
辅
助
系
统
）
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二、 高炉本体
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e、烧结过程的主要反应
燃烧反应、分解反应、还原与再氧化反应、 气化反应
固相反应和液相粘结形成一定强度和结构的烧结矿 低熔点固相产物是液相形成的前提 粘结相主要有铁橄榄石、钙铁橄榄石、硅灰石、硅酸二钙、
硅酸三钙、铁酸钙、钙铁灰石及少量反应不全的游离石英 和石灰。
脉石成分总体要求：酸性氧化物和碱性氧化物 质量大体相当
结构和分布对有用矿物分离的影响：含Fe颗粒 结晶粗大，易实现有用元素的分离富集；含Fe 颗粒在脉石中呈细晶粒嵌布时，分离富集耗能 大。
致密矿物强度好，但过于致密影响其加工和还 原性能。
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有害元素含量
50%< T.Fe<65%,可供高炉使用 我国绝大部分矿石T.Fe含量在30%左右，需富
集后才能使用
特别注意：入炉矿石除成分要求外，还要满足一
定的粒度要求。
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冶炼１吨生铁矿石和熔剂消耗量
入炉品位 矿石消耗量 矿石带入的脉石量 熔剂消耗量
（%）
（kg ）
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hu
本
Top ring:炉顶钢圈(炉顶法兰)
h6
体
Offtake :排气管
结
Top cone:高炉炉头（炉顶锥
构 中
形部分） Armour（炉喉）钢砖 Stockline level：料线零位
英
Throat：炉喉，Stack：炉身
文