鋼鐵冶金原燃料及輔助材料

前言

鋼鐵冶金是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，而原燃料及輔助材料是鋼鐵產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)和前提。因此，以“優(yōu)化學(xué)科和課程設(shè)置，突出冶金工程專業(yè)特色，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新性專業(yè)教學(xué)”為指導(dǎo)精神，在整合《鋼鐵冶金》專業(yè)平臺(tái)課的基礎(chǔ)上，冶金工程學(xué)科還設(shè)置了“鋼鐵冶金原料”、“鋼鐵冶金輔助材料”等專業(yè)基礎(chǔ)課。但多年來(lái)，相關(guān)的針對(duì)性強(qiáng)、綜合全面、反映鋼鐵冶金原燃料和輔助材料領(lǐng)域新技術(shù)應(yīng)用和學(xué)術(shù)科研最新成果的教材一直相對(duì)缺乏，因此，為了滿足冶金工程專業(yè)教學(xué)改革和教材建設(shè)的需要，多位工作在鋼鐵冶金教學(xué)、科研和生產(chǎn)第一線的人員共同編寫了本教材。本書共16章。第1章主要介紹鋼鐵冶金發(fā)展史和現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)工藝；第2~8章主要介紹鐵礦資源、鐵礦石準(zhǔn)備處理、煉鐵用熔劑和輔助材料、燒結(jié)原理及工藝、球團(tuán)理論及工藝、燒結(jié)礦和球團(tuán)礦的質(zhì)量指標(biāo)及其性能檢測(cè)方法；第9~11章重點(diǎn)介紹煤資源、煤的組成和理化性質(zhì)、焦炭生產(chǎn)工藝及新技術(shù)、煤和焦炭的性能指標(biāo)及檢測(cè)方法、噴吹用燃料；第12章主要介紹非高爐煉鐵所使用的含鐵原料以及氣、固、液等燃料和還原劑，并結(jié)合MIDREX直接還原和COREX熔融還原生產(chǎn)實(shí)際，重點(diǎn)論述了直接還原和熔融還原工藝對(duì)原燃料條件的要求；第13~15章主要介紹轉(zhuǎn)爐煉鋼、電爐煉鋼、鐵水預(yù)處理和二次精煉所使用的各種原料和輔助材料的種類和特性；第16章主要介紹耐火材料的生產(chǎn)、分類和性能以及其在鋼鐵冶金中的應(yīng)用，概述了焦?fàn)t、高爐、熱風(fēng)爐、鐵水預(yù)處理設(shè)備、轉(zhuǎn)爐和電爐、二次精煉設(shè)備、連鑄和熱處理設(shè)備所使用的耐火材料的特點(diǎn)，并展望了耐火材料生產(chǎn)技術(shù)的未來(lái)發(fā)展。本書由東北大學(xué)儲(chǔ)滿生教授擔(dān)任主編，并負(fù)責(zé)全書的統(tǒng)稿和整體修改工作。各章的具體編寫分工為：東北大學(xué)儲(chǔ)滿生教授負(fù)責(zé)第1章1.5節(jié)、第2~12章的編寫；東北大學(xué)朱苗勇教授負(fù)責(zé)第1章1.1~1.4、1.6和1.7節(jié)以及第15章的編寫；鞍鋼鋼鐵公司孫群高級(jí)工程師負(fù)責(zé)第13章和第14章的編寫；東北大學(xué)于景坤教授負(fù)責(zé)第16章的編寫。編寫過(guò)程中，得到了東北大學(xué)教務(wù)處、材料與冶金學(xué)院、鋼鐵冶金研究所等有關(guān)部門領(lǐng)導(dǎo)和同事們的鼎力支持；東北大學(xué)鋼鐵冶金研究所博士研究生王兆才，碩士研究生柳政根、李壯年、陳世強(qiáng)以及郭同來(lái)在本書數(shù)據(jù)搜集、資料整理等方面做了大量工作；另外，書中還參考和引用了我國(guó)鋼鐵冶金界同行的科研成果，編者在此一并表示誠(chéng)摯的謝意。由于編者水平所限，書中不足之處，誠(chéng)請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

《鋼鐵冶金原燃料及輔助材料》系統(tǒng)、全面地介紹了高爐煉鐵、非高爐煉鐵、轉(zhuǎn)爐及電爐煉鋼、爐外精煉等鋼鐵生產(chǎn)主要工序中所使用的原料、燃料、輔助原料以及耐火材料的概況、生產(chǎn)工藝、基本理論、技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展方向、性能檢測(cè)方法等方面的內(nèi)容。
《鋼鐵冶金原燃料及輔助材料》可供大專院校鋼鐵冶金專業(yè)師生以及相關(guān)研究機(jī)構(gòu)的科研人員使用，也可供鋼鐵冶金、煤炭、化工等工業(yè)部門的工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

1 鋼鐵冶金概論1.1 鋼鐵的分類1.2 鋼鐵的重要性1.3 鋼鐵冶煉的發(fā)展史1.4 現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)流程1.5 現(xiàn)代煉鐵工藝1.5.1 高爐煉鐵1.5.2 直接還原煉鐵1.5.3 熔融還原煉鐵1.6 現(xiàn)代煉鋼工藝1.6.1 鐵水預(yù)處理1.6.2 氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼1.6.3 電爐煉鋼1.6.4 爐外精煉1.6.5 連鑄1.7 現(xiàn)代軋鋼工藝1.7.1 現(xiàn)代軋鋼生產(chǎn)系統(tǒng)1.7.2 現(xiàn)代軋鋼生產(chǎn)流程2 鐵礦資源2.1 鐵礦資源分類和特征2.2 我國(guó)鐵礦資源概況2.2.1 我國(guó)鐵礦資源特點(diǎn)2.2.2 我國(guó)鐵礦資源分布2.3 世界鐵礦資源2.3.1 世界鐵礦資源儲(chǔ)量及特點(diǎn)2.3.2 世界主要鐵礦區(qū)2.3.3 國(guó)際鐵礦石企業(yè)2.3.4 我國(guó)常用的進(jìn)口鐵礦2.4 鐵礦石質(zhì)量的評(píng)價(jià)2.4.1 鐵礦石的理化特性2.4.2 鐵礦石的冶金性能2.4.3 鐵礦石價(jià)值的評(píng)價(jià)方法2.5 鐵礦石替代品2.5.1 高爐爐塵2.5.2 轉(zhuǎn)爐爐塵2.5.3 其他含鐵資源3 鐵礦石的準(zhǔn)備處理3.1 鐵礦石處理流程3.2 采礦3.3 破碎和篩分3.3.1 破碎方法和設(shè)備3.3.2 篩分方法和設(shè)備3.3.3 破碎和篩分流程3.4 焙燒3.5 選礦3.5.1 選礦目的和指標(biāo)3.5.2 選礦方法3.6 貯存和混勻3.6.1 貯存和混勻的作用3.6.2 貯存和混勻方法3.6.3 室內(nèi)混勻料場(chǎng)?3.6.4 混勻效果的評(píng)價(jià)方法3.7 造塊4 煉鐵用熔劑4.1 熔劑概述4.1.1 熔劑的功能4.1.2 熔劑的分類4.1.3 高爐冶煉對(duì)熔劑的要求4.2 石灰石4.3 冶金石灰4.4 菱鎂石4.5 橄欖石和蛇紋石4.6 白云石4.7 轉(zhuǎn)爐鋼渣5 煉鐵輔助原料5.1 膨潤(rùn)土5.2 螢石5.3 硼礦5.4 含鈦原料5.5 天然錳礦石6 燒結(jié)礦6.1 鐵礦燒結(jié)概述6.2 燒結(jié)用原燃料6.2.1 燒結(jié)用含鐵料6.2.2 燒結(jié)用熔劑6.2.3 燒結(jié)用燃料6.3 帶式抽風(fēng)燒結(jié)生產(chǎn)6.3.1 燒結(jié)配料6.3.2 燒結(jié)料的混勻和制粒6.3.3 布料6.3.4 點(diǎn)火6.3.5 混合料燒結(jié)6.3.6 燒結(jié)礦的破碎、篩分和冷卻6.3.7 燒結(jié)生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)6.4 燒結(jié)過(guò)程主要理論6.4.1 燒結(jié)過(guò)程6.4.2 水分的蒸發(fā)和凝結(jié)6.4.3 碳酸鹽分解及礦化作用6.4.4 固體碳燃燒6.4.5 燒結(jié)料層中的熱交換6.4.6 鐵和錳氧化物的分解、還原和再氧化6.4.7 硫及其他雜質(zhì)的去除6.4.8 燒結(jié)過(guò)程的氣體動(dòng)力學(xué)6.5 燒結(jié)礦固結(jié)機(jī)理6.5.1 燒結(jié)過(guò)程的固相反應(yīng)6.5.2 液相的生成6.5.3 冷凝固結(jié)6.5.4 礦物組成、結(jié)構(gòu)及其對(duì)燒結(jié)礦質(zhì)量的影響6.6 燒結(jié)礦質(zhì)量指標(biāo)及檢測(cè)6.6.1 燒結(jié)礦冶金性能及其檢測(cè)6.6.2 燒結(jié)礦質(zhì)量對(duì)高爐冶煉的影響6.6.3 我國(guó)燒結(jié)礦質(zhì)量現(xiàn)狀6.7 強(qiáng)化燒結(jié)過(guò)程的技術(shù)措施6.7.1 燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)能力6.7.2 改善料層透氣性的措施6.7.3 增加燒結(jié)過(guò)程的有效風(fēng)量6.7.4 熱風(fēng)燒結(jié)6.7.5 增加返礦和改善返礦質(zhì)量6.7.6 厚料層燒結(jié)6.7.7 小球燒結(jié)6.8 燒結(jié)新工藝6.8.1 低溫?zé)Y(jié)6.8.2 球團(tuán)燒結(jié)6.8.3 高鐵低硅燒結(jié)6.8.4 燒結(jié)機(jī)擴(kuò)容7 球團(tuán)礦7.1 鐵礦球團(tuán)概述7.2 球團(tuán)生產(chǎn)過(guò)程及理論7.2.1 球團(tuán)生產(chǎn)概述7.2.2 球團(tuán)原料及準(zhǔn)備7.2.3 配料和混合7.2.4 造球7.2.5 生球干燥與焙燒7.2.6 成品球團(tuán)礦的處理7.3 球團(tuán)礦生產(chǎn)工藝7.3.1 豎爐焙燒法7.3.2 帶式焙燒機(jī)法7.3.3 鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯法7.3.4 三種球團(tuán)工藝的比較7.4 球團(tuán)的質(zhì)量指標(biāo)及檢測(cè)7.4.1 成品球團(tuán)質(zhì)量要求及標(biāo)準(zhǔn)7.4.2 成品球團(tuán)質(zhì)量檢測(cè)7.4.3 球團(tuán)礦與燒結(jié)礦質(zhì)量比較7.4.4 國(guó)內(nèi)外球團(tuán)質(zhì)量比較7.5 球團(tuán)新工藝7.5.1 氧化鎂球團(tuán)礦7.5.2 多孔球團(tuán)礦7.5.3 破碎球團(tuán)礦7.5.4 內(nèi)燃球團(tuán)礦7.6 特殊球團(tuán)工藝7.6.1 金屬化球團(tuán)7.6.2 冷固球團(tuán)礦7.6.3 球團(tuán)過(guò)程綜合回收有用金屬7.6.4 鐵礦含碳球團(tuán)8 高爐精料和合理爐料結(jié)構(gòu)8.1 精料8.1.1 精料要求8.1.2 精料與高爐強(qiáng)化冶煉8.1.3 我國(guó)精料技術(shù)的進(jìn)步8.2 高爐爐料結(jié)構(gòu)8.2.1 國(guó)外高爐爐料結(jié)構(gòu)8.2.2 我國(guó)高爐爐料結(jié)構(gòu)8.2.3 我國(guó)高爐的合理爐料結(jié)構(gòu)8.3 精料與合理爐料結(jié)構(gòu)9 煤9.1 煤在能源中的地位9.2 煤的形成9.2.1 成煤原始物質(zhì)9.2.2 成煤過(guò)程9.2.3 成煤期9.3 煤的組成和分析9.3.1 煤的化學(xué)結(jié)構(gòu)9.3.2 煤的巖相組成9.3.3 煤的工業(yè)分析9.3.4 煤的元素分析9.3.5 煤的發(fā)熱量9.4 煤的性質(zhì)9.4.1 煤的密度9.4.2 煤的比熱容9.4.3 煤的熱導(dǎo)率9.4.4 煤的熱穩(wěn)定性9.4.5 煤的可磨性9.4.6 煤的反應(yīng)性9.4.7 煤的可選性9.4.8 煤的塑性9.4.9 煤的結(jié)焦性 9.5 煤炭資源和分類9.5.1 中國(guó)煤炭資源概況9.5.2 世界煤炭資源分布9.5.3 煤的分類9.6 煤的開采和洗選加工10 焦炭10.1 概述10.2 焦炭生產(chǎn)10.2.1 煉焦理論10.2.2 煉焦用煤10.2.3 煉焦煤的準(zhǔn)備10.2.4 煉焦10.2.5 煉焦化學(xué)產(chǎn)品10.3 焦炭的組成10.3.1 焦炭工業(yè)分析10.3.2 焦炭元素分析10.4 焦炭的性質(zhì)和質(zhì)量指標(biāo)10.4.1 焦炭的主要性質(zhì)10.4.2 影響焦炭質(zhì)量的因素10.4.3 高爐冶煉對(duì)焦炭質(zhì)量的要求10.4.4 國(guó)內(nèi)外焦炭質(zhì)量比較10.5 煉焦新工藝10.5.1 無(wú)回收焦?fàn)t10.5.2 巨型煉焦反應(yīng)器10.5.3 SCOPE21煉焦技術(shù)10.5.4 大容積焦?fàn)t10.5.5 連續(xù)層狀煉焦10.5.6 型焦工藝11 高爐噴吹燃料11.1 煤粉噴吹11.1.1 煤粉噴吹工藝11.1.2 煤粉噴吹技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀11.1.3 噴吹用煤11.1.4 高爐噴吹用煤的評(píng)價(jià)因素11.1.5 高爐冶煉對(duì)噴吹用煤的要求11.1.6 提高噴煤量的措施11.1.7 噴煤新技術(shù)11.2 噴吹用液體燃料11.3 噴吹用氣體燃料11.3.1 常見氣體燃料11.3.2 高爐噴吹還原氣工藝12 非高爐煉鐵用原燃料12.1 概述12.2 非高爐煉鐵用含鐵原料12.2.1 含鐵原料的化學(xué)成分12.2.2 含鐵原料的冶金性能12.3 非高爐煉鐵用燃料與還原劑12.3.1 固體燃料12.3.2 固體還原劑12.3.3 氣體還原劑12.4 冶金還原氣的制備12.4.1 利用氣體燃料的還原氣制備12.4.2 利用液體燃料的還原氣制備12.4.3 煤氣化制備還原氣12.5 典型非高爐煉鐵工藝的原燃料12.5.1 MIDREX直接還原工藝的原燃料12.5.2 COREX熔融還原工藝的原燃料12.6 非高爐煉鐵原燃料條件總論13 轉(zhuǎn)爐煉鋼原料13.1 轉(zhuǎn)爐煉鋼原料概述13.2 轉(zhuǎn)爐煉鋼主原料13.2.1 鐵水13.2.2 廢鋼13.2.3 生鐵塊13.3 轉(zhuǎn)爐煉鋼輔助原料13.3.1 造渣劑13.3.2 冷卻劑13.3.3 增碳劑13.3.4 氣體13.4 脫氧合金及其他合金材料14 電爐煉鋼原料14.1 電爐冶煉用金屬料14.1.1 廢鋼14.1.2 冷生鐵塊14.1.3 直接還原鐵14.1.4 熱裝鐵水14.1.5 脫碳粒鐵14.1.6 碳化鐵14.1.7 復(fù)合金屬料14.2 造渣劑、氧化劑、配碳劑與增碳劑14.2.1 造渣劑14.2.2 氧化劑14.2.3 配碳劑14.2.4 增碳劑14.3 脫氧劑與合金材料14.3.1 粉狀脫氧劑與合金材料14.3.2 塊狀脫氧劑與合金材料14.4 電極14.5 其他用料15 爐外精煉及連鑄用輔助材料15.1 鐵水預(yù)處理劑15.1.1 鐵水脫硅劑15.1.2 鐵水脫磷劑15.1.3 鐵水脫硫劑15.2 LF精煉渣15.2.1 LF精煉渣概述15.2.2 LF精煉渣組分對(duì)發(fā)泡性能的影響15.2.3 LF精煉渣組分對(duì)脫硫性能的影響15.2.4 LF精煉渣的展望15.3 爐外精煉用粉劑15.4 連鑄保護(hù)渣15.4.1 連鑄保護(hù)渣概述15.4.2 連鑄保護(hù)渣的行為和功能15.4.3 連鑄保護(hù)渣的基本特性15.4.4 連鑄保護(hù)渣的選用與設(shè)計(jì)15.4.5 連鑄保護(hù)渣的應(yīng)用15.4.6 連鑄保護(hù)渣的發(fā)展方向15.5 鋼水覆蓋劑15.5.1 鋼水覆蓋劑概述15.5.2 覆蓋劑的理化性能及影響因素15.5.3 覆蓋劑的使用性能及影響因素16 鋼鐵冶金用耐火材料16.1 耐火材料16.2 耐火材料的分類16.3 耐火材料的組成、結(jié)構(gòu)和性能16.4 耐火材料的生產(chǎn)16.5 耐火材料在鋼鐵冶金中的應(yīng)用16.5.1 焦?fàn)t用耐火材料16.5.2 高爐用耐火材料16.5.3 熱風(fēng)爐用耐火材料16.5.4 鐵水預(yù)處理用耐火材料16.5.5 煉鋼用耐火材料16.5.6 爐外精煉用耐火材料16.5.7 連鑄用耐火材料16.5.8 加熱爐、均熱爐與熱處理爐用耐火材料16.5.9 熔融還原煉鐵用耐火材料16.6 耐火材料的發(fā)展和展望16.6.1 耐火材料的總體發(fā)展趨勢(shì)16.6.2 定型耐火材料的發(fā)展趨勢(shì)和新技術(shù)16.6.3 不定形耐火材料的發(fā)展趨勢(shì)和新技術(shù)16.6.4 我國(guó)耐火材料工業(yè)的發(fā)展方向參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：1.當(dāng)今煉焦行業(yè)熄焦工藝有哪幾種，各有什么特點(diǎn)？當(dāng)今煉焦行業(yè)熄焦工藝主要有濕熄焦和干熄焦。（1）濕熄焦。煤在炭化室煉成焦炭后，應(yīng)及時(shí)從炭化室推出。紅焦推出時(shí)溫度約為1000％℃，為避免焦炭燃燒并適于運(yùn)輸和儲(chǔ)存，必須將紅焦溫度降低。一種熄焦方法是采用噴水將紅焦溫度降低到300℃以下，即通常所說(shuō)的濕熄焦。傳統(tǒng)濕熄焦系統(tǒng)由帶噴淋水裝置的熄焦塔、熄焦泵房、熄焦水沉淀池以及各類配管組成，熄焦產(chǎn)生的蒸汽直接排放到大氣中。傳統(tǒng)濕熄焦的優(yōu)點(diǎn)是工藝較簡(jiǎn)單，裝置占地面積小，基建投資較少，生產(chǎn)操作較方便。但濕熄焦的缺點(diǎn)也非常明顯，其一，濕熄焦浪費(fèi)紅焦大量顯熱；其二，濕熄焦時(shí)紅焦急劇冷卻會(huì)使焦炭裂紋增多，焦炭質(zhì)量降低，焦炭水分波動(dòng)較大，不利于高爐煉鐵生產(chǎn)；其三，濕熄焦產(chǎn)生的蒸汽夾帶殘留在焦炭?jī)?nèi)的酚、氰、硫化物等腐蝕性介質(zhì)，侵蝕周圍物體，造成周圍大面積空氣污染，而且隨著熄焦水循環(huán)次數(shù)的增加，這種侵蝕和污染會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重；其四，濕熄焦產(chǎn)生的蒸汽夾帶著大量的粉塵，通常達(dá)200-400g／t，既污染環(huán)境，又是一種浪費(fèi)。為解決濕熄焦存在的問題，各國(guó)焦化工作者進(jìn)行了不懈的努力，對(duì)濕熄焦裝置及濕熄焦工藝不斷進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)的濕熄焦工藝主要有兩種。1）低水分熄焦。低水分熄焦系統(tǒng)主要由工藝管道、水泵、高位水槽、一點(diǎn)定位熄焦車以及控制系統(tǒng)等組成。低水分熄焦工藝在熄焦初期的10～20s內(nèi)使用低壓水，在熄焦后期的50～80s內(nèi)采用高壓水來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)濕熄焦的噴淋式分配水流。熄焦水源由高位水槽提供，高位水槽出來(lái)的熄焦水由一臺(tái)小型的電機(jī)控制氣動(dòng)閥門的開度自動(dòng)控制其水壓和流量。低水分熄焦工藝流程如圖1-1所示。

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