高炉炼铁的原理
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高炉炼铁是一个复杂的过程。它使用的原料有铁矿石、石灰石和焦炭。在高炉内发生的反应主要分三部分,第一部分是制备还原剂的过程,第二部分是冶铁的主要原理,第三部分是除去杂质,形成炉渣的过程。但高炉冶炼出的铁并不纯,还含有少量的杂质,因此被称为生铁。
炼铁时将原料铁矿石、焦炭和石灰石按一定比例分层加入高炉(炼铁炉)中,被热风炉加热过的大量富氧空气从进风口吹入高炉,使焦炭燃烧生成二氧化碳,二氧化碳再与上层炽热的焦炭反应还原成一氧化碳。
一氧化碳从炉顶加入并与不断下降的铁矿石发生反应。其中铁的氧化物逐步被还原成液态的铁,俗称铁水。被还原出来的液态铁积累到一定程度后,由炉底放出。
而炼铁时加入的石灰石起造渣作用,目的是使铁矿石中熔点很高的脉石(其主要成分是二氧化硅)与石灰石反应,生成浮于铁水之上的硅酸钙等,形成炉渣而与铁水分离。
高炉炼铁现状
中国的高炉炼铁行业以近于饱和,尽管有着世界最高的产量,但不论是生产成本还是经济收益都差于世界水平,从而导致在世界市场的竞争力不足,对高炉炼铁的可持续发展铺满障碍。
其中先进的高炉炼铁厂与落后的高炉炼铁厂共存,并且中小型高炉过多,存在着不符合规定的高炉炼铁厂,在生产上无法做到低成本、低消耗、低污染,无视市场的饱和状态,最终导致供大于求,成品低廉。由于这种不良的市场环境,使得中国的高炉炼铁在环保能源问题上存在缺陷。
而我国也作出了相应的对策:为化解过剩的产能,在 2016 年各种政策方案相继颁布,大力推进供给侧结构性改革,使钢铁价格稍有回升,不过并未能解决产量过剩这一问题,在经济收益上稍有改观,根本问题却依然存在。
高炉炼铁的原理
1、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。这种方法生产的铁仍占世界铁总产量的95%以上。
2、高炉生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂(石灰石),从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭(有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料)中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气,在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧,从而还原得到铁。炼出的铁水从铁口放出。铁矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣,从渣口排出。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。
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