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一座现代化的炼铁厂主要由加料设备高炉、热风炉、鼓风设备、除尘设备等构成。一般钢铁厂为易于取得原料多建于临海地区,或交通便利地区,或靠近矿区。
高炉操作时,铁矿石、焦炭、石灰石等原料由原料处理场或储存库经秤量后以原料输送设备,主要为运送带(Conveyer)或加料车(Skip),直接送到炉顶部料斗,顺次自动分层由炉顶通过钟型炉盖,加入高炉中。此时由鼓风机送来的冷风通过热风炉被加热而为热风,立刻由炉下部各鼓风口连续吹入炉中,而与炉内下降至炉腹(Bosh)下缘的焦炭发生燃烧作用,生成大量之还原性的一氧化碳气体及热能。此种高温的还元性气体上升而与下降的铁矿石发生间接还原,由炉顶加料线(Stockline)以下反应渐次加强,至炉腹部熔融带(Smeltingzone)装入料(Burden)大部熔解,体积锐减。生成的熔铁液(Molten iron)则滴流聚集于炉床内。铁矿石所含的主要杂质──二氧化硅(SiO2),焦炭中残留的灰分(主要成分为SiO2,Al2O3)等与由石灰石在炉中分解出的氧化钙(CaO)相作用化合而成熔点较低,比重较轻的炉渣而浮积于炉床中铁液之上。
当炉床内熔融的生铁与渣量积存至相当量后,即由出铁口及出渣口分别排出大型高炉。每日出铁的次数大约10~12次,至于出渣的时机则一般于出铁前视渣量之多寡而定之。
由出铁口排出的生铁液经铁水流道,流入特制的盛桶,直接将生铁液运至炼钢工厂,例入混铣炉(Mixer)保温,或流入鱼雷型之保温车(Topedocar)运往炼钢工厂供作炼钢用之原料,或将铁液运至铸铁机注入铁模内,以冷水喷洒冷却,铸成块状的生铁。图五-7为近代新式的铸铁机。
高炉之渣亦经另外之渣流道流至渣坑(Slag pit),洒水造成块状渣,或以高压水柱急速喷激冷却而成较细的粒状渣。炉渣压碎后可供填土,铺路或作为水泥之掺合料。如以高压力的蒸汽或空气处理熔融之炉渣,使凝成细长纤维状的结晶,更可作为绝热的隔热材料。
至于高炉操作时由炉顶排气管排出之气体,一般称为炉顶气(Top gas),其主要成分由高炉中未完全反应之一氧化碳气体(CO gas)与生成的二氧化碳气体(CO2 gas)及热风中不起反应的氮气(N2gas)所组成。其排放量甚大,一般每生产一吨熔铁,由炉顶排出之气体与鼓入高炉中之风量有直接的关系,体积约有2000立方米。炉顶气含尘量很高,尘埃之组成主要为细粉状的铁矿(Fine ore)、石灰石以及细的焦炭粒(Coke breeze)等等。对于一日产生铁量3000吨级的高炉而言,每日由炉顶气排出的尘埃就有70公吨左右,用大卡车来运也得运上十几趟。由此可以想象得到如此高的尘量如不加处理利用,一定会造成极大的原料损失以及严重的污染问题,而且对炉顶气的再利用极有妨碍。因此炉顶气须在最经济的原则下,尽量除去其所含尘埃。一般高炉工厂皆多采用除尘器连合次级气体清净设备(Secondary gas-cleaning)以处理此项炉顶气体。处理过的清净炉顶气其含尘量一般可低至0.01g/nm3以下。又由于炉顶气尚具有相当高的热值量约在800kcal/Nm3左右,可供再燃烧生热。一贯作业钢铁厂通常收回此项气体作为加热热风炉及锅炉之用。 (责任编辑:zgltw)







