高爐煉鐵是什么原理?

【專家解說】：高爐是在同一個爐膛同時進行預(yù)熱、間接還原、直接還原、熔化、渣鐵下滴流動、渣鐵分離、燃燒、產(chǎn)生煤氣的煉鐵爐。其生產(chǎn)原理為：將鐵含量50~60%的鐵礦石由礦粉經(jīng)成球工藝制成的球團礦或把粉礦燒結(jié)成塊即燒結(jié)成最適于高爐冶煉的所謂燒結(jié)礦以適當?shù)谋壤浜掀饋?，加入去除雜質(zhì)用的熔劑（主要是石灰石、硅石、螢石），再與焦炭一起分層裝入高爐。焦炭既是熱源又是還原劑，而且還起著保持通氣性的支撐物的作用。從高爐風(fēng)口吹入的高溫熱風(fēng)，使爐內(nèi)焦炭燃燒，在風(fēng)口附近一定區(qū)間內(nèi)發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生一氧化碳。從高爐頂部分層交替裝入的焦炭層和礦石層，被從高爐底部上升的高溫一氧化碳氣體加熱還原，從而一點點變軟，并逐漸下降。當下降到圓錐形的軟化熔融帶時，礦石被還原。軟化熔融帶在1200℃左右開始熔化，鐵和渣隨著溫度的升高而熔化下滴。熔化了的鐵水和爐渣流過這個熔化滴下帶而集中到高爐底部，由于比重不同，爐渣在上，鐵水在下，分層積存在爐缸里。 高爐煉鐵的冶煉原理（應(yīng)用最多的） 高爐冶煉用的原料 高爐冶煉用的原料主要由鐵礦石、燃料（焦炭）和熔劑（石灰石）三部分組成。 通常，冶煉1噸生鐵需要1.5-2.0噸鐵礦石，0.4-0.6噸焦炭，0.2-0.4噸熔劑，總計需要2-3噸原料。為了保證高爐生產(chǎn)的連續(xù)性，要求有足夠數(shù)量的原料供應(yīng)。 因此，無論是生鐵廠家還是鋼廠采購原料的工作是尤其重要。 生鐵的冶煉雖原理相同，但由于方法不同、冶煉設(shè)備不同，所以工藝流程也不同。下面分別簡單予以介紹。 高爐生產(chǎn)是連續(xù)進行的。一代高爐（從開爐到大修停爐為一代）能連續(xù)生產(chǎn)幾年到十幾年。生產(chǎn)時，從爐頂（一般爐頂是由料種與料斗組成，現(xiàn)代化高爐是鐘閥爐頂和無料鐘爐頂）不斷地裝入鐵礦石、焦炭、熔劑，從高爐下部的風(fēng)口吹進熱風(fēng)（1000～1300攝氏度），噴入油、煤或天然氣等燃料。裝入高爐中的鐵礦石，主要是鐵和氧的化合物。在高溫下，焦炭中和噴吹物中的碳及碳燃燒生成的一氧化碳將鐵礦石中的氧奪取出來，得到鐵，這個過程叫做還原。鐵礦石通過還原反應(yīng)煉出生鐵，鐵水從出鐵口放出。鐵礦石中的脈石、焦炭及噴吹物中的灰分與加入爐內(nèi)的石灰石等熔劑結(jié)合生成爐渣，從出鐵口和出渣口分別排出。煤氣從爐頂導(dǎo)出，經(jīng)除塵后，作為工業(yè)用煤氣?，F(xiàn)代化高爐還可以利用爐頂?shù)母邏海脤?dǎo)出的部分煤氣發(fā)電。 生鐵是高爐產(chǎn)品（指高爐冶煉生鐵），而高爐的產(chǎn)品不只是生鐵，還有錳鐵等，屬于鐵合金產(chǎn)品。錳鐵高爐不參加煉鐵高爐各種指標的計算。高爐煉鐵過程中還產(chǎn)生副產(chǎn)品水渣、礦渣棉和高爐煤氣等。 高爐煉鐵的特點：規(guī)模大，不論是世界其它國家還是中國，高爐的容積在不斷擴大，如我國寶鋼高爐是4063立方米，日產(chǎn)生鐵超過10000噸，爐渣4000多噸，日耗焦4000多噸。 目前國內(nèi)單一性生鐵廠家，高爐容積也以達到500左右立方米，但多數(shù)仍維持在100-300立方米之間，甚至仍存在100立方米以下的高耗能高污染的小高爐，其產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，公布分散，不具有期規(guī)模性，更不能與國際上的鋼鐵廠相比。