1。2。2高炉冶炼产品
高炉冶炼的主要产品是生铁,其中绝大部分是供给炼钢用的炼钢生铁,少量为生产铸件用的铸造生铁。此外,有些小型高炉生产高碳的铁合金,或以炉渣为主要产品。例如,两步法冶炼锰铁合金时,第一步要使锰元素尽量进入渣中,以得到富锰氧化物的炉渣,作为第二步冶炼锰铁的原料。再如,高炉冶炼含稀土元素的铁矿石,得到富稀土氧化物的炉渣,可以用来生产稀土合金。
高炉煤气及炉渣也是可以利用的产品。煤气本身热值不高,但数量巨大,是钢铁联合企业不可或缺的二次能源,在企业内部的能源平衡中占有重要位置。普通高炉冶炼的炉渣也可利用,作为生产矿渣水泥的原料或其他建筑材料。
(1)生铁
生铁是铁和碳及其他少量元素(Si、Mn、P、S等)组成的合金,其中碳含量受其他元素含量的影响而有所不同,但仍处于化学饱和状态,一半生铁的碳含量在2。5%~5%范围内。生铁具有较高的耐压强度,但抗拉强度低且没有延展性,不能焊接。
(2)铁合金
铁合金是由铁及合金元素组成的,作为炼钢的脱氧剂或合金元素的添加剂使用。因其冶炼温度高、能耗多并要求碳含量低,故多用电路生产。高炉也可冶炼少量的高碳铁合金,如高炉锰铁、高炉硅铁。
(3)高炉煤气
高炉冶炼随燃料消耗的不同,每吨生铁将产生1500~1800m3的高炉煤气,焦比高时,可能多达2000m3以上。高炉煤气中不可燃烧成分(CO2、N2)占3/4左右,因此高炉煤气属于低热值气体燃料,冶炼炼钢生铁产生的煤气热值为3200~3800kJ/m3;冶炼铸造生铁产生的煤气热值要高些,为3600~4200kJ/m3;而焦炉煤气的热值可达15000~19000kJ/m3。
高炉煤气含CO,有毒,不能民用,只能工业使用,炼铁厂产出煤气约有一半供给本厂烧热风炉,其余用作炼焦炉、锅炉、加热炉等设施的气体燃料。高炉炼铁技术的进步,燃料比降低,高炉煤气也愈加贫化,这将影响到整个企业的能量平衡。从企业整体经济效益角度考虑,不宜再将高炉仅看作是炼铁的设备,还应视其为煤气发生炉的装置。这种情况下高炉不应过分追求低焦比冶炼,而可按“经济焦比”去操作。
(4)炉渣
冶炼每吨生铁产生炉渣的数量,与矿石的品位、燃料比及燃料中灰分含量有直接关系,我国高炉的吨铁渣量一般在300~600kg之间,有些中小型高炉冶炼时生矿用量多,矿石品位低,冶炼焦比高,渣量多达800~900kg。
高炉炉渣为多种金属氧化物构成的复杂硅铝酸盐体系。对于普通矿石冶炼的高炉炉渣,其成分的大致范围是:w(SiO2)=32%~42%,w(CaO)=35%~44%,w(Al2O3)=6%~16%,w(MgO)=4%~13%,还含有少量的MnO、FeO、CaS等。一般的炉渣出炉后都可以用高压水急冷,将其冲制成水渣,作为生产水泥的原料,可为企业增加经济效益。也有少量放干渣缓冷后破碎成小块,作为铺筑铁路、公路的石料使用。还有用高速水流和机械滚筒将液态炉渣冲击、破碎成5mm左右的中空渣珠,作为轻质混凝土的骨料或用作建筑上防热、隔音的材料。炉渣出炉时温度为1450~1550℃,比焓为1680~1900kJ/kg,到目前为止世界各国都未能利用这部分炉渣潜热,这是大可研究的。
1。3高炉生产主要经济技术指标
高炉主要技术经济指标是反映炼铁厂综合水平的标志。主要有[4]:
(1)高炉有效容积利用系数():指高炉单位有效容积每天产出的生铁量。
式中 P—生铁日产量,t/d;—高炉有效容积,m3。
生铁产量随利用系数变大而增加,同时高炉的利用效率也增大。公式里生铁日产量是以炼钢生铁为校准计算的,其他种类的生铁可按冶炼难易程度折算。