炼铁过程操作线图

炼铁过程操作线图

第3 6卷20 00年

第 2期2月

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炼铁过程操

7

盏鎏甚扬矗孔坛筠/令(京科技大学冶金学院，北京 1 0 8 1北 0 0 3摘要根据炼铁技术最新发展.提出了综台各种炼铣过程 (如高炉、非高炉 l各种熔融还原SZ)曲热平衡新的表示方法在此基盐 .础上. RIT操作线为基本思路，建立 r S新的炼铁过程操作线圉 ( D.rn kn rcs i rr 1这’线图可直现井 I P i ma igp oes￣ an o d g‘形象地分析各种炼铁过程的物质转移过程和能耗.有助于泊金]作者分析种选择各种炼铁过程

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A B ST R A C T Snc o fne io i e a lt o w r nm a i g pr e s s e e g d. e de c i to Npu o wa d t k n oc s e m r e a n w s rp in Wa tf r r o e l i h e t ba a e o v r i r n a i g p o es eg,bl s u a e io xp an t e h a lnc fe e y knd ofio m k n r c s . . a t f m c r nm a i g r n o e k n,io r d r c i n r d to ie to e uc in.a s etng r du to Ba e n hi e d s rp i n f r t e t b l n e d nd m li e c i n s d O t s n w e c i to o

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o l i h IT‘ie, e i a f l i o ma i po es I fl w gteR S S d a an w da rm ra a z gi n kn rcs s( D,rn kn rcs on g o n yn r g e P i ma i po es o gda a ig m)Wa sa l h d Ths n w da r m l d s r e v r r f d ce r t e Ia sa d h a r Set bi e . s i e ig a wi e ci ev b il a la h n s n e t l b eynb l n e re e yk n f r n k n r c s I e y h l f l o e al r ia n i e r n tewo k r a a c s o v r i d o o ma i gp o e s t s r ep u r f i iv f m t l g c l gn e sa d se| r e s u e t ay ea d c o eai n oa lz n n h s o ma i g p o e s r k rc s. n K EY O R D S io W r nm a ng m etng r d to d r c e ki .s li e uc in ie tr duc in. a tf r c to bls u na e

炼铁工序的能耗占钢铁生产流程总能耗的

半以上降

炼铁工艺的物料平衡和热平衡过程，准确而直观地体现了各 种原料和操作园索对各种炼铁工艺能耗的影响.

低钢铁工业能耗或在满足当地资源条件和环境要求前提下选择一种高效节能的炼铁流程，对于冶金企业的效益非常重

要.而分析不同炼铁工艺的能量消耗和特是有效地解决上述问题的必要条件迄今为止物料平衡和热平衡是最有效的方法一种准确、直观而形象地描述各种炼铁工艺的能量消

1炼铁过程的基本特点、、

弋、

炼铁工艺可分为高炉炼铁、直接还原和熔融还原，炉高 炼铁仍是当今乃至今后相当个时期炼铁工业的主流，但它必须嵌赣焦炭.直接还原有气基和煤基二类 .气基的如

耗、描述各种原料和操作因素对其影响的方法必将对冶金工作者大有裨盏法国 R S I T教授提出的高炉操作线图 ( IT RS操作线图) J l描述了高炉炼铁的物料平衡和热平衡.同时体 现了操 f因素对高炉炼铁能耗影响但是 R S操作线图不# IT能

分析除高炉炼铁以外的其他炼铁工艺的热平衡 . 本文分析了各种炼铁过程中热平衡的特点结合 R S IT操

Mi 2 H L J煤基的如回 d J Y[等； _- 3转窑 (L R ) S/ N法和方若未艾的转底炉 ( H法 1s等.其总体特柱 R F) 4 l,是将 F e氧化物在固态下还原成固态金属 .r义的培融还原法 J目 L

前比较有代表性的瀛程有： C E D[ N, S[ 1 OR X[. OS AII 0 ,HI met, F[】 R me 1, S lD1 CC 1和 o h[等其特点是生产液态 1 2 3F e水

作线基本思路，提出了新的适合各种炼铁过程热平衡的热平衡线方程，从而建立炼铁过程操作线图 ( D i n k g I .r ma i P o n

综合研究以上各种炼铁过程其热消耗项目较多；但无论工艺如何不同，其热收入来源无非三种，即外部热源 ( 如

p oes iga . P rcs a rm) I D可以表述包括高炉流程在内的各种 d99 O9 7收到初稿日期： 1 9 - 3 7收到修改禧日期 1 9—2 9 9 0 2,

电加热高炉热风的物理热)碳不完全燃烧 l反应式 () 1) 和C O或 H2的燃烧热 (即二次燃烧热 j反应式 (). 2)而按照还原过程特点，炼铁工艺可分为间接还原过程 (反应式

作者筒舟：黄典冰.男. 1 6 9 1年生.副教授博士

炼铁过程操作线图

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报进入间接还原区的煤气量浦足热平衡要求下 .将含有

(”、直接还原过程 ( 3反应式 ()或这二者按不同比倒的 4)组合_ __,●I I

、

1n o e原于的炉料还原成不同的状态、向间接还原区提 llF

供原和分的总尔？为碳子氢子雌数n: 应C4 o=C 2 - O () 1+

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其中

, .和 Cp o分别为进人和离开间接还原区时含有

1to e原子的炉料的比热 (/toK) C 和 C l o F J【 l j p i o .。分别为进入和离开间接还原区时含有碳原子和氢分子的总数:z e4 y F - CO 0 xF e十 y 2 H 0

() 3

为 l o的煤气比热 (/to K) o tl J( l ) i o - 和。分

别为进入和离开间接还原区时炉料的温度 (,, K) 和分别为进入和离开间接还原区时煤气的涅度 ( . K)Q 1为间接还原区

zF e+ y O C

的：综台热效应 (以吸热为正J及热损失 (/ o) Jt 1 o根据式 () ()甸接还原区的煤气消耗和入炉煤气成 5一 7,分的关系可以直观地表示出来 f见图 1,图描述了在间接 )该还原区内 氧化物分解氧和还原剂 ( O. ) C H2吸收氧的过程.围中各曲线的斜率代表还原将含有 1 o l原子的 o t

2间接还原区操作线图由还原反应 () 3的热力学和物质平衡，获得将 l l e mo F匣子从 F 2 e 0￣还原至 F 3 e 04,扶 F a e O4还原至 F O和 e

将 F O还原到不同的金属化率时所需要的碳原子和氢分子 e Nf的摩尔数它们分别为 n H。 n-

+

。,

达如下H-M

三和n,体 数 具表)+

氧化物还原成不同程度时.所消耗的煤气 ( O H2 C 4 )摩尔 -为了同时满足间接还原区的热平衡要求，该斜率不得小原子数比 n 。

于n:觅 9)而T点的横坐标值即为： (式()逸出间接还原一

n

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区的煤气的氧化度该图纵坐标为氧、

6 L c4 n 1 1Kh c n - H+/ mnH2

横坐标为煤气的氧化率 ( _ )兰 .() 514

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