Комплексный анализ процесса производства железа и технических параметров Blast Furnace
2025-04-30 15:02:27 хиты ：0
1. Обзор производства железа Blast Furnace
Blast Pursace Pig Iron-это железный углеродный сплав (3-4,5% углерода), производимый с помощью физико-химических реакций в взрывной печи, в основном используемой в производстве стали, литья и производства машин. В 2023 году мировое производство железо свиналось на 1,3 миллиарда тонн, при этом Китай составит 58,7% (Национальное бюро статистики). Производственный процесс включает в себя три этапа: подготовка сырья, плавание для взрыва печи и обработка с расплавленным железом.
2. Спецификации сырья и предварительной обработки
2.1 Железная руда
Стандарты качества:
Параметр Сталеплавильный чугун Литья свиноводного железа TFE (общее железо) ≥62% ≥58% Sio₂ ≤6% ≤8% С ≤0.05% ≤0.06% П ≤0.10% ≤0.12% Объяснение: Высокая руда (TFE ≥62%) непосредственно используется для стали свиноводного железа. Руда кастинга обеспечивает немного более низкую TFE, но требует более строгого контроля серы и фосфора, чтобы предотвратить хрупкость. Например, сера, превышающая 0,06%, вызывает горячие трещины в отливках.
Процессы предварительной обработки:
Спекание: штрафы на железа (<8 мм) смешивают с потоком (известняк, доломит) и нагревают до 1200-1300 ° C, чтобы получить пористую спекание (прочность тумблера ≥70%). Спекание улучшает газопроницаемость в печи.
Орицание: концентраты (TFE> 64%) пеллетизируются и жареные при 1250-1350 ° C для достижения прочности сжатия ≥2500N/гранулы. Гранулы обеспечивают равномерное распределение бремени.
2.2 Кокс
Ключевые спецификации:
Параметр Требование Стандарт тестирования Фиксированный углерод (FC) ≥85% GB/T 1997 Сера (S) ≤0.70% ISO 351 Сила кока -колы после реакции (CSR) ≥65% ISO 18894 Объяснение: Кока -кола служит двойным ролям:
Топливо: генерирует тепло для поддержания температуры печи (1200-1500 ° C).
Редактор: реагирует с оксидами железа с образованием СО для восстановления. Низкий КСО вызывает фрагментацию кокса, нарушая поток газа.
2.3 Поток
Известняк (Caco₃): 20-50 мм размер зерна, CAO ≥52%. Разлагается на CAO при высоких температурах, реагируя с SIO₂ с образованием шлака (casio₃), который поглощает примеси.
Доломит (CAMG (CO₃) ₂): MGO ≥18%. Регулирует основную шлак (соотношение CAO/SIO₂) и понижает температуру плавления шлака.
3. Параметры процесса взрывной печи
3.1 Структура бремени
| Материал | Соотношение (%) | Размер зерна (мм) |
|---|---|---|
| Спекания | 55-70 | 5-50 |
| Гранулы | 15-30 | 8-16 |
| Куковая руда | 10-20 | 10-25 |
| Кокс | 25-35% (коэффициент слоя) | 25-75 |
Объяснение:
Доминирование спекания: 55-70% спекания обеспечивает стабильную газопроницаемость.
Слоистый кокс: поддерживает непрерывное сжигание и сокращение.
3.2 Оперативные параметры
Температура горячего взрыва: 1150-1300 ° C (плита калугина). Высокие температуры ускоряют сжигание кокса.
Обогащение кислородом: 3-5% (взрыв воздуха O₂ 23-25%). Уменьшает потерю тепла, вызванную азотом.
Верхнее давление: 200-250 кпа. Улучшает использование газа (> 50%), замедляя поток газа.
3.3 Реакции в панели
Косвенная зона восстановления (800-1100 ° C):
3fo₂ + co → moxo₄ + coo fuoo₄ + co ← fo ← feo + coe + coe + coe
ПРИМЕЧАНИЕ. Реакции, управляемые совместным, требуют контролируемых уровней СО (21-23% CO₂ в верхнем газе).
Зона прямого восстановления (> 1100 ° C):
C + CO₂ → 2CO FEO + C → FE + CO
ПРИМЕЧАНИЕ: твердые углеродные реакции являются энергоемкими. Поддерживайте степень прямого снижения (RD) при 25-30%, чтобы ограничить соотношение топлива (<520 кг/т).
4. Система контроля качества
4.1 Химический состав
| Элемент | Сталеплавильный чугун | Литья свиноводного железа | Высокочечная свиноводная железа |
|---|---|---|---|
| В | 3.5-4.5% | 3.0-4.0% | 3.2-3.8% |
| И | 0.3-1.0% | 1.5-3.5% | 0.8-1.5% |
| Мнжен | ≤0.50% | ≤0.50% | ≤0.30% |
| П | ≤0.10% | ≤0.06% | ≤0.015% |
| С | ≤0.05% | ≤0.04% | ≤0.010% |
Объяснение:
Стальная класс: низкий уровень Si/S минимизирует объем шлака в преобразователях.
Укладчик литья: более высокий Si (1,5-3,5%) улучшает текучесть для сложных отливок.
Высокая чистота: ультра-низкий S/P предотвращает переломы напряжений в точных компонентах, таких как валы ветряных турбин.
4.2 Методы тестирования
Спектрометрия: спектрометр оптического излучения ARL 3460 (± 0,005% точность).
Тепловой анализ: Analyzer Leco CS844 обнаруживает C/S до 0,001%.
4.3 Смягчение дефектов
| Проблема | Первопричина | Решение |
|---|---|---|
| Высокий си | Чрезмерная температура печи | Снизить температуру взрыва на 50-100 ° C |
| Высокий | Низкая базовая шлака | Увеличьте CAO/SIO₂ до 1,10-1,15 |
| Низкая расплавленная температура железа. | Плохое качество кокса | Используйте колу с КСО ≥68% |
5. Оборудование и инновации
5.1 Ключевое оборудование
| Оборудование | Спецификация | Производитель |
|---|---|---|
| Взрывная печь | Объем 3800 м³, 10 000 т/день | MCC Capital Engineering |
| Система зарядки без колокола | ± 2% Точность распределения | Пол |
| Кольцо скруббера | Пыль <5 мг/м³ | Даниэль |
Объяснение:
Верх без колокола: вращающийся желоб обеспечивает равномерное распределение бремени, предотвращая эрозию стен.
Slack Scrubber: спреи с высоким давлением захватывают пыль для восстановления более чистого газа (тепловая стоимость: 3000-3500 кДж/м³).
5.2 Smart Control Systems
Экспертная система: BF-Expert Baosteel уменьшает соотношение топлива на 8 кг/т, используя 30 000 исторических наборов данных.
Digital Twin: Ansys Twin Builder предсказывает температуру расплавленного железа (ошибка ± 3 ° C) для оптимизации процесса.
6. Соблюдение окружающей среды и переработка
6.1 Стандарты выбросов
| Загрязнитель | Национальный стандарт (GB 28663) | Типичное значение |
|---|---|---|
| Частицы | ≤15 мг/м³ | 8-12 мг/м³ |
| SO₂. | ≤100 мг/м³ | 50-80 мг/м³ |
| Нок | ≤300 мг/м³ | 150-250 мг/м³ |
6.2 Использование побочных продуктов
Приложения шлака:
Гранулированная взрывная печь шлака (GBFS): заменяет 30-50% цемента в бетоне, увеличивая прочность на 20%.
Стекло-керамика: шлак + песок кремнеземам расплавлен в коррозионные материалы (прочность на сжатие ≥200 МПа).
Восстановление газа: очищенный газ генерирует 200-250 кВт-ч на тонну свиноводного железа, что покрывает 30% потребностей в мощности печи.
