河北聯(lián)合大學(xué)鋼鐵冶金學(xué)煉鐵講義

-.z.第一局部概論一、高爐本體開展趨勢：大型化〔熱損小〕、矮胖型二、高爐生產(chǎn)特點1、逆流條件下完成的復(fù)雜物理化學(xué)反響；2、無法直接觀察；3、生產(chǎn)規(guī)模大；4、鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的重要一環(huán)；5、長期連續(xù)生產(chǎn)，具有滯后性；6、機械化和自動化程度高；三、高爐原料1、鐵礦石(燒結(jié)礦、球團礦、天然塊礦)成分：含〔1〕含鐵品位(TFe)；〔2〕SiO2、Al2O3、；〔3〕酸性氧化物；2、熔劑〔石灰石、白云石MgCO3〕3、燃料：焦炭、煤粉、C4、空氣：O2、N2〔最多〕四、高爐產(chǎn)品1、生鐵〔1〕成分有Fe、C、Si、Mn、S、P等〔V、Ti〕〔2〕分為煉鋼生鐵〔Si<1.4%、S<0.07%〕、鑄造生鐵〔Si高S低,Si>1.4%、S<0.06%;Si可以明顯改善鐵水流動性〕、鐵合金、錳鐵一級品S<0.03%〔3〕鐵與鋼主要區(qū)別是C2、爐渣成分有：CaO、MgO、SiO2、Al2O3、FeO、MnO等3、煤氣成分有CO、CO2、N2、H2、H2O五、高爐輔助設(shè)備1、供料系統(tǒng)〔皮帶〕2、送風(fēng)系統(tǒng)〔風(fēng)機、熱風(fēng)爐〕3、除塵系統(tǒng)4、渣鐵處理系統(tǒng)5、燃料噴吹系統(tǒng)六、高爐冶煉的概況分為五帶:1、塊狀帶：所有爐料都是固體a、間接復(fù)原b、分解反響CaCO3=CaO+CO2c、局部直接復(fù)原FeO+C=Fe+CO2、軟熔帶：呈倒V型〔理想〕礦石+溶劑=軟化、熔化造渣反響：CaO+SiO2+Al2O3=硅酸鹽滲碳反響：3Fe+2CO=Fe3C+CO23、滴落帶：直接復(fù)原〔FeO〕+C=、〔MnO〕+C=、〔SiO2〕+C=、〔P2O5〕+C=4、風(fēng)口燃燒帶：2C+O2=2CO5、爐缸局部：脫硫反響FeS+CaO+C=CaS+Fe+CO七、高爐技術(shù)經(jīng)濟指標1、有效容積：鐵口中心線至大鐘下降下沿或溜槽垂直下沿。Vu工作容積＝有效容積－爐缸容積2、有效容積利用系數(shù)：高爐一晝夜每m3有效容積生產(chǎn)生鐵的量，t/m3d。n=P/Vu3、焦比：每t生鐵所消耗的焦炭，kg/t。K=Q/P煤比：每t生鐵所消耗的煤粉量，kg/t。綜合焦比＝焦比＋煤比×置換比。4、冶煉強度：每天每m3容積消耗的焦炭量，t/m3。I=Q/Vu=n×K綜合冶煉強度=每天綜合焦炭消耗量/有效容積5、生鐵合格率：生鐵化學(xué)成分符合國家標準的總量占生鐵總產(chǎn)量的百分數(shù)。6、休風(fēng)率：休風(fēng)時間占日歷時間的百分比。7、高爐一代壽命〔爐齡〕：〔1〕兩次大修之間的時間，年?！?〕單位體積的產(chǎn)鐵量，t/m3。第二局部鐵礦石和熔劑§1鐵礦石一、根本定義：礦物：自然界存在的自然元素和化合物。礦石：可以提取有用物質(zhì)并獲取利潤的礦物。脈石：不可以提取有用物質(zhì)或不能獲取利潤的礦物。二、礦石的種類：赤鐵礦〔Fe2O3〕，紅色；磁鐵礦〔Fe3O4〕，黑色，有磁性；褐鐵礦〔Fe2O3·nH2O〕，含有結(jié)晶水；菱鐵礦〔FeCO3〕碳酸鹽。三、鐵礦石的質(zhì)量評價〔1〕含鐵品位(TFe)，扣除CaO的品味；〔2〕脈石成分(SiO2、Al2O3低，CaO、MgO高)；〔3〕有害雜質(zhì)(S、P、F、As、K、Na、Pb、Zn、Cu)與有益元素，〔Mn、Cr、Ni、Co、V、Ti、Mo、Nb、稀土類等〕；〔4〕復(fù)原性〔由好至壞依次為：褐鐵礦、菱鐵礦、赤鐵礦、磁鐵礦〕；〔5〕強度與粒度〔粒度上限決定復(fù)原性，下限決定于透氣性，一般為9—25mm〕；〔6〕化學(xué)成分和粒度的穩(wěn)定四、我國鐵礦石的特點1、貧礦多2、復(fù)合礦多五、錳礦石評價合金元素、與鐵性能相近、用于鐵合金和洗爐。1、Mn高，比鐵品位更重要，難復(fù)原；2、Fe低，Mn/Fe>10，因為Fe易復(fù)原；3、S、P要低，因為鐵合金在后期參加鋼水中，不能再脫S和脫P，要求P<0.2%；4、較高的強度和適宜的粒度?！?鐵礦石準備處理一、破碎與篩分破碎比：礦石進入破碎機的直徑與出來的直徑之比。臺時產(chǎn)量：1臺設(shè)備1小時的產(chǎn)量。網(wǎng)目：1英寸〔2.54厘米〕長度上的方孔數(shù)。200目：1英寸的篩網(wǎng)長度內(nèi)有200個篩孔。-200目：直徑比200目小的，在篩網(wǎng)下面的物料。+200目：直徑比200目大的，在篩網(wǎng)上面的物料。二、混勻目的：使原料的物質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)均勻與穩(wěn)定。方法：平鋪直取。鋪料層數(shù)600層，層數(shù)越多，每層越薄，成分越均勻。堆垛方式：三角形、菱形三、焙燒〔目的是改變鐵礦石性能?！持饕校簭?fù)原磁化焙燒Fe2O3+CO=Fe3O4+CO2Fe2O3+H2=Fe3O4+H2O〔十分容易〕磁化率：TFe/FeO=2.332、氧化焙燒2FeCO2+1/2O2=Fe2O3+2CO2Fe2O3·nH2O=Fe2O3+nH2O作用：提高含鐵品味〔10%〕，可去除30%-40%的硫。3、氯化焙燒去除有色金屬、Cu、Pb、Zn沸點低原料為CaCl2缺點：腐蝕性強四、選礦作用：1、提高品位，回收有用的元素；2、去除有害雜質(zhì)。方法主要有磁選、重選、浮選§2高爐用溶劑一、目的：降低熔點、脫硫。二、分類：堿性、中性、酸性三、質(zhì)量要求：1〕CaO、MgO高；2〕S、P低；3〕高強度和適宜粘度；4〕比擬高的活性。第三局部高爐用燃料§1焦炭一、作用：發(fā)熱劑、復(fù)原劑、增碳劑、骨架作用二、質(zhì)量要求：1、C固高；2、A低；3、V適當；4、S、P低；5、常溫強度高；6、高溫強度高；7、穩(wěn)定性好。三、煉焦〔配煤〕1、煤根據(jù)其揮發(fā)分分類：煉焦煤和非煉焦煤，前者包括氣煤，肥煤，主焦煤，瘦煤，后者包括無煙煤，貧煤，褐煤等2、焦炭性能與原煤性能的關(guān)系：1〕S主要決定于混合煤中的S〔脫去30%—40%〕與溫度與時間有關(guān)。2〕3〕4〕+++++++++++++++++++四、煉焦工藝煤準備：貯存、配料、煉焦—熄焦〔干法熄焦N2；濕法熄焦水〕§2噴吹煤粉一、噴吹煤粉的作用：發(fā)熱、復(fù)原二、質(zhì)量要求：1、灰分低，C高；2、S、P低，K、Na低；3、發(fā)熱值高；4、可磨性好；5、燃燒性和反響性好；6、平安性高。第四局部燒結(jié)原理§1抽風(fēng)燒結(jié)過程燒結(jié)的作用利用貧礦和粉礦；2、改善鐵礦的冶金性能；3、利用鋼鐵廠的廢棄物。燒結(jié)原料質(zhì)量要求1、含鐵原料種類：精礦粉，富礦粉，高爐爐塵，轉(zhuǎn)爐爐塵，軋鋼皮等。質(zhì)量要求：S、P低，F(xiàn)eO高，粒度＜10mm。2、溶劑種類：石灰石；消石灰；生石灰；白云石；菱鎂石。質(zhì)量要求：CaO、MgO高；S、P低；粒度＜3mm，要有利于分解和礦化；高活性度；成分穩(wěn)定。3、燃料〔1〕點火氣體燃料：有高爐煤氣、焦爐煤氣、天然氣，一般采用高爐煤氣與焦爐煤氣混合。質(zhì)量要求：發(fā)熱值高，點火溫度到達1100℃至1250〔2〕固體燃料：焦粉和煤粉質(zhì)量要求：質(zhì)量：A和V低；S和P低；粒度＜3mm。抽風(fēng)燒結(jié)過程溫度分布見教材中的圖2-1(P33)。分為5層1、燒結(jié)礦層：小于1100℃2、燃燒層：700℃至1350℃或1500℃3、枯燥預(yù)熱層：露點至700℃4、過濕層：露點以下至露點。水汽重新凝結(jié)于混合料中，產(chǎn)生過濕，透氣性差。5、混合料層和鋪底料?！?燒結(jié)料中水分的蒸發(fā)、分解和凝結(jié)〔1〕蒸發(fā)和凝結(jié)的條件是：蒸發(fā)：實際PH2O<P’H2O〔飽和蒸汽壓〕凝結(jié)：實際PH2O>P’H2O〔飽和蒸汽壓〕〔2〕蒸發(fā)：100℃時：P’實際上：燒結(jié)料層中PH2O＝0.9atm，因此水汽化的沸騰溫度低于100℃燒結(jié)過程中汽化在120℃至125原因有：1、燒結(jié)過程傳熱速度快，燒結(jié)混合料快速加熱；2、分子水與固體顆粒之間的結(jié)合力大，不易去除?！?〕凝結(jié)：水分的再分布，溫度是露點：PH2O=P’H2O燒結(jié)過程中露點一般為50℃〔4〕分解：分解吸熱，增加燃料消耗。褐鐵礦：250℃至300高嶺土〔Al2O3·SiO2·2H2O〕：400℃開場分解，500℃至600℃大量分解，完成去除結(jié)晶水要到1000℃左右?！?碳酸鹽分解及礦化作用一、分解反響：CaCO3=CaO+CO2MgCO3=MgO+CO2影響碳酸鹽分解因素：1〕燒結(jié)溫度：高有利于分解。2〕石灰石粒度：小有利于分解，要求小于3mm。3〕雜質(zhì)〔Al2O3、SiO2、Fe2O3〕：少有利于分解。4〕活性：高有利于分解。二、碳酸鹽的礦化作用：固化反響，形成CaO·SiO2、CaO·Fe2O3等。如果沒有發(fā)生礦化作用，則會形成白點〔CaO〕，CaO+H2O=Ca(HO)2體積膨脹，產(chǎn)生粉化。影響礦化作用的因素：1〕燒結(jié)溫度：高有利于礦化。2〕石灰石粒度：小有利于分解，要求＜3mm。3〕礦粉粒度：小有利于分解。4〕活性：高有利于分解?！?燒結(jié)過程中固體碳的燃燒一、固體碳燃燒的特征：1〕C少，稀而均勻。重量比3-5%；體積比10%左右。2〕傳熱條件好。"抽風(fēng)〞3〕具有一定量的空氣過剩系數(shù)：α=實際耗氧/理論耗氧二、固體碳的燃燒過程：完全燃燒與不完全燃燒同時存在。*C+yO2=nCO+mCO2t<1200℃t>1500℃燒結(jié)過程溫度實際處在1200℃燒結(jié)廢氣成分為：CO、CO2、N2、H2、O2三、空氣過剩系數(shù)++++++++++++++++++++++++++++++四、燒結(jié)料層的氣氛條件：根據(jù)廢氣成分確定。燒結(jié)過程中：自由氧為2-6%，是氧化性或弱氧化性氣氛。但在固體燃料外表附近，則是復(fù)原性氣氛?？梢哉f，燒結(jié)過程宏觀上氧化性氣氛；微觀上有復(fù)原性氣氛。固體燃料粒度過大時，復(fù)原氣氛強，要求固體燃料粒度小于3mm>70%。五、固體碳燃燒速度處于擴散速度范圍內(nèi)固體燃料粒度增加，氣流速度提高，氣流中含氧增加，則料層溫度升高?！?燒結(jié)料層的熱交換1、自動蓄熱作用：定義是熱燒結(jié)礦將熱量傳給氣體，氣體溫度上升，然后氣體將熱量帶給下層燃燒帶，這種現(xiàn)象稱為自動蓄熱作用。自動蓄熱作用對燃料帶的溫度影響很大，可以提供燃燒帶全部熱量的40%以上。料層越厚，自動蓄熱作用越強。2、垂直燒結(jié)速度：定義是燃燒帶〔高溫區(qū)〕向下移動的速度。與料層內(nèi)的風(fēng)量〔料層透氣性〕成正比，是決定燒結(jié)礦產(chǎn)量的重要因素。垂直燒結(jié)速度過快：廢氣傳給物料的熱量缺乏，燒結(jié)溫度降低，燒結(jié)礦強度下降，燒結(jié)礦成品率下降，燒結(jié)礦產(chǎn)量下降。垂直燒結(jié)速度過慢；燒結(jié)礦產(chǎn)量下降，顆粒內(nèi)部熱量多，但外表溫度低，液相生成量缺乏。3、高溫區(qū)的溫度水平?jīng)Q定于高溫區(qū)的熱平衡和氣流與物料間的傳熱條件。Q1+Q2+Q3-Q4-Q5T=--------------------------------mcQ1：空氣顯熱，kJ。Q2：燒結(jié)過程中燃料燃燒放熱以及所發(fā)生的各種反響的熱效應(yīng)總和，kJQ3：從燒結(jié)上層下來的廢氣中吸收的熱量，kJ。Q4：廢氣帶走的熱量，kJ；Q5：高溫區(qū)熱損失，kJm：高溫區(qū)物料重量，kg；C：燒結(jié)料比熱，kJ/kg.℃。影響因素：配碳量增加，石灰石量減少，Q2增加，T升高；燒結(jié)過程越往下，Q3增加越多，T升高，抽風(fēng)燒結(jié)的特點；熱風(fēng)燒結(jié)，Q1增加，T升高。最好在燒結(jié)過程的前期供熱風(fēng)，因為此時的Q3=04、高溫區(qū)的厚度高溫區(qū)是料層透氣性最差的一層。燃燒速度與傳熱速度的配合對高溫區(qū)的溫度和厚度有重要的影響?！?〕燃燒速度<傳熱速度：廢氣傳入顆粒內(nèi)部的熱量增多，料層溫度水平降低，高溫區(qū)加厚。〔2〕燃燒速度>傳熱速度：廢氣傳入顆粒內(nèi)部的熱量減少，廢氣溫度升高，帶走的熱量增加，高溫區(qū)加厚?！?〕燃燒速度≈傳熱速度：料層溫度最高，高溫區(qū)厚度最小?！?〕燃料粒度大，則燃燒速度下降，高溫區(qū)水平下降，高溫區(qū)厚度增加?！?〕配碳量增加，高溫區(qū)水平升高，高溫區(qū)厚度增加?！?燒結(jié)料層中的氣體流動氣體流動阻力△P=f(ε、w、d、H),垂直燒結(jié)速度取決于燒結(jié)料層在燒結(jié)過程中的透氣性，不是燒結(jié)料層的原始透氣性。燒結(jié)礦層：透氣性比擬好。燃燒層有液相：△P最大，此層越薄越好。預(yù)熱枯燥層：透氣性主要取決于枯燥后混合料中小球的強度。過濕層：透氣性比擬差。燒結(jié)點火后，燒結(jié)礦層未形成，△P升高，而后逐漸降低。氣流分布均勻，則垂直燒結(jié)速度均勻，燒結(jié)成品率升高?！?燒結(jié)過程中氧化復(fù)原反響燒結(jié)過程宏觀上是氧化氣氛，但也存在復(fù)原氣氛，尤其在配碳量比擬高和燃料粒度比擬大時比擬明顯。1〕Fe2O3：在燒結(jié)過程中會發(fā)生熱分解和復(fù)原。3Fe2O3=2Fe3O4+1/2O2熱分解3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2復(fù)原固相反響形成CaO·Fe2O3系列，則難復(fù)原。2〕Fe3O4：在燒結(jié)過程中分解難，但在1300℃--13502Fe3O4+3SiO2=3(2FeO·SiO2)+O2在燒結(jié)過程中可以復(fù)原，F(xiàn)e3O4+CO=FeO+CO2900℃同時也可以發(fā)生下面的反響：3Fe3O4+3SiO2+2CO=3(2FeO·SiO2)+2CO2，CaO存在，則不利于2FeO·SiO2的形成。在燒結(jié)過程中也可以氧化成Fe2O3：條件是料層透氣性好，配碳量比擬低，氧化反響是放熱反響?！?〕FeO：在燒結(jié)過程中復(fù)原比擬困難，只有在配碳量特別高時才有可能。在燒結(jié)過程中可以被氧化成Fe3O4，條件是料層透氣性好，配碳量比擬低，供氧充足?！?〕錳氧化物：MnO2和Mn2O3易進展熱分解；Mn3O4不易進展熱分解，但可復(fù)原成MnO；MnO不易復(fù)原。〔5〕降低燒結(jié)礦中FeO的條件1〕2〕3〕4〕5〕§8燒結(jié)過程中固相反響1、固相反響2、液相反響3、冷凝結(jié)晶？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？影響固相反響的因素有：礦粉粒度；混勻程度；燃料用量；燒結(jié)氣氛?！?燒結(jié)過程中液相的生成這些液相就是粘結(jié)相，對燒結(jié)礦質(zhì)量和產(chǎn)量有非常重要的影響?！?〕鐵氧〔Fe-O〕體系：鐵氧化物固溶體。高品位燒結(jié)礦的主要粘結(jié)相，脈石成分比擬小。〔2〕FeO--SiO2體系：酸性燒結(jié)礦的主要粘結(jié)相。。2FeO·SiO2熔點：1205FeO·SiO2--FeO熔點：1177FeO·SiO2--SiO2熔點：1178特點：強度比擬高；但復(fù)原性比擬差。生成條件：比擬低的堿度，有SiO2，比擬高的溫度；復(fù)原性氣氛。工藝是燃料用量高。燒結(jié)礦堿度與高爐爐渣堿度的區(qū)別和聯(lián)系:燒結(jié)礦堿度＜高爐爐渣堿度：酸性〔低堿度〕燒結(jié)礦燒結(jié)礦堿度≈高爐爐渣堿度：自熔性燒結(jié)礦燒結(jié)礦堿度＞高爐爐渣堿度：高堿度〔熔劑型〕燒結(jié)礦〔3〕CaO--SiO2體系：熔劑性燒結(jié)礦的主要粘結(jié)相。CaO·SiO2熔點：1544CaO·SiO2--SiO2熔點：14503CaO·2SiO2熔點：14602CaO·SiO2熔點：2130特點：固相反響生成能力強，反響速度快。強度比擬低；原因是2CaO·SiO2有相變問題；不存在復(fù)原性問題。830-850℃：α-2CaO·SiO2→γ-2CaO·675℃：β-2CaO·SiO2→γ-2CaO·應(yīng)控制或減少2CaO·SiO2的生成量和晶體轉(zhuǎn)變。生成條件：比擬高的堿度，有CaO；高溫〔生成的液相量是不多的〕?！?〕CaO--Fe2O3體系：熔劑性燒結(jié)礦的主要粘結(jié)相。2CaO·Fe2O3熔點：1449CaO·Fe2O3熔點：1216CaO·2Fe2O3熔點：1226特點：強度比擬高；復(fù)原性比擬好，最好的粘結(jié)相。生成條件：1〕高堿度，CaO多。2〕低溫，因為高溫〔1300℃3〕氧化性氣氛，固體燃料配量比擬低。4〕SiO2含量比擬低，因為SiO2與FeO和CaO的結(jié)合力都比擬大。此外，針狀鐵酸鈣比片狀和柱狀鐵酸鈣的強度高，復(fù)原性好。開展針狀鐵酸鈣是燒結(jié)開展的一個趨勢，低溫?zé)Y(jié)就是這個目的?！?〕CaO--FeO--SiO2體系：熔劑性燒結(jié)礦的主要粘結(jié)相。典型礦物：鐵鈣橄欖石：CaO·FeO·SiO2鐵鈣方柱石：2CaO·FeO·2SiO2鈣鐵輝石：CaO·FeO·2SiO2特點：強度比擬高；復(fù)原性比擬差。生成條件：高堿度；高溫；復(fù)原性氣氛?！?〕CaO--SiO2--TiO2體系：釩鈦磁鐵燒結(jié)礦的主要粘結(jié)相。特點：硬而脆，粉末比擬多；復(fù)原性比擬好。生成條件：釩鈦磁鐵礦。高堿度、高溫?！?0燒結(jié)礦成礦過程中液相的冷凝和結(jié)晶、、、、、、、、、、、、？？？？？、、、、、、、、、、、、、§11燒結(jié)過程中有害雜質(zhì)的去除〔1〕S的去除。85-90％S的存在狀態(tài)：1〕有機S：含量一般比擬低，僅在個別年輕煤中含量較高。2〕硫化物：如FeS2、FeS。3〕硫酸鹽：如FeSO4、CaSO4、BaSO4等，硫酸鹽在新鮮煤中含量極少，在氧化后的煤中含量比擬高。燒結(jié)過程脫硫是氧化脫硫，分解只是一小局部。硫化物脫硫的主要反響有：4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO23FeS2+8O2=Fe3O4+6SO22FeS2=2FeS+S2S+O2=SO24FeS+7O2=2Fe2O3+4SO23FeS+5O2=Fe3O4+3SO21350℃以下，鐵氧化物以生成Fe2O3為主；1350硫化物中的硫去除比擬容易，硫酸鹽中的硫去除比擬困難。但在Fe2O3和SiO2等存在的條件下，CaSO4、BaSO4分解變得容易。CaSO4+Fe2O3=CaO·Fe2O3+SO2+1/2O2吸熱BaSO4+SiO2=CaO·SiO2+SO2+1/2O2吸熱影響燒結(jié)過程脫硫的因素：1〕礦粉粒度：粒度細有利于脫硫，原因是有利于氧化，各類礦粉的粒度要求小于10mm。2〕礦石品位：品位高有利于脫硫，品位高則熔點高。3〕燒結(jié)礦堿度：堿度低有利于燒結(jié)脫硫，燒結(jié)脫硫的實現(xiàn)是S進入廢氣，堿度高有利于形成CaS，沒有實現(xiàn)脫硫。4〕燃料用量：恰當則有利于脫硫。燃料多易形成復(fù)原性氣氛，硫負荷高，不利于燒結(jié)脫硫；燃料少燒結(jié)溫度低，同樣不利于脫硫。燒結(jié)脫硫發(fā)熱，1kgFeS2可代替0.3kg含C為80%的焦粉。5〕返礦用量：恰當則有利于脫硫。改善料層透氣性，有利于燒結(jié)脫硫；液相量增加，不利于脫硫。(2)去As:氧化去As，燒透是前提。As有毒。2FeAsS+5O2==Fe2O3+As2O3+2SO2(3)脫F：2CaF2+SiO2==2CaO+SiF4CaO不利于去F；SiO2有利于去F；H2有利于去F。F對人體有害、腐蝕設(shè)備。(4)Pb和Zn的去除燃料增加到10%至11%，脫鋅率可以到達20%。參加CaCl2，可以脫除90%左右的鉛和65%左右的鋅?！?〕P在燒結(jié)過程中不能脫除第五局部燒結(jié)工藝1、燒結(jié)配料〔P51〕采用重量法配料，根據(jù)配料計算。2、混勻與制粒一混的主要作用是混勻；二混的主要作用是造球制粒。影響混勻和制粒的因素：〔1〕原料性質(zhì)：粘性大，比重相差小，粒度差異小有利于混勻和造球。〔2〕水分含量和加水方法：適量、霧狀有利于混勻和造球?！?〕工藝因素：傾角、轉(zhuǎn)速、填充率，混勻時間長有利于混勻和造球。3、鋪底料：〔1〕作用：保護篦條；減少廢氣含塵量和除塵器負荷；增加有效抽風(fēng)面積和料層透氣性；改善廠區(qū)環(huán)境?！?〕方法：粒度自然偏析，偏析布料。但不能是大粒度的燃料；10-25mm的成品燒結(jié)或天然塊礦。4、布料：〔1〕要求：均勻〔粒度、成分和水分〕；具有一定的松散性，但不能太松?！?〕理想布料是粒度上小下粗、碳上多下少。實現(xiàn)方法有雙層布料和偏析布料。偏析布料有磁輥、反射板和空氣吹風(fēng)。5、燒結(jié)料點火和燒結(jié)礦保溫點火溫度為1100℃至13006、燒結(jié)礦處理破碎〔單輥破碎〕、篩分〔固定條篩〕、冷卻〔帶式冷卻機和環(huán)形冷卻機〕返礦返回?zé)Y(jié)機，小于5mm的比例應(yīng)小于5%。7、燒結(jié)機生產(chǎn)能力Q=60KΥBHVK：成品率%；Υ：堆比重；B：臺車寬；H：料層高；V：臺車速度；H=dtd：垂直燒結(jié)速度；t：燒結(jié)時間；D=f(料層透氣性)；透氣性指數(shù)=Q/F〔H/ΔP〕0.6;Q：抽風(fēng)量；F：抽風(fēng)面積；H：料層厚度；ΔP：負壓。8、改善燒結(jié)料層透氣性〔1〕適當配加富礦粉，粒度粗。〔2〕加消石灰，有利于成球?！?〕加松料器?！?〕提高料溫：蒸汽、熱返礦、生石灰，消除過濕現(xiàn)象?！?〕新的布料裝置。9、增加有效風(fēng)量〔1〕降低漏風(fēng)率，主要是機頭和機尾?！?〕經(jīng)常檢查，及時堵漏，定期檢修。10、改善燒結(jié)礦質(zhì)量〔1〕厚料層燒結(jié);〔2〕提高MgO含量;〔3〕低溫?zé)Y(jié);〔4〕加B或P;〔5〕高堿度燒結(jié)礦;〔6〕適宜的配C量;〔7〕配加蛇紋石;〔8〕配加螢石。第六局部球團原理§1鐵礦粉成球一、粉礦成球1、成球機理：加水潤濕礦粉是鐵礦粉成球的根本條件，對水進展研究。水在礦粉中的狀態(tài)：〔1〕吸附水：原因是新外表具有過剩能量。具有固體的性質(zhì)，不能在顆粒外表自由移動?！?〕薄膜水：結(jié)合力要差一些，可以在顆粒外表遷移。吸附水和薄膜水組成分子結(jié)合水，礦粉含水量到達最大分子結(jié)合水后，成球才明顯開場?！?〕毛細水：礦粉中超過分子水后才能形成，起作用的是毛細力。礦粉成球過程是在毛細力的作用下，礦粉顆粒被拉向水滴中心，形成小球。毛細水在礦粉成球中起主導(dǎo)作用。液體外表張力大、物料親水性強、液體密度小、毛細管直徑小，毛細力大，礦粉成球容易。〔4〕重力水：對造球不利。2、成球過程〔1〕形成母球：礦粉潤濕，在機械力的作用下形成細小的毛細管。主要是水的潤濕。〔2〕母球長大：毛細管形狀和尺寸改變，過剩毛細水擠到母球的外表上，粘結(jié)上潤濕程度比擬低的礦粉。潤濕和機械力同時作用?！?〕母球壓實：停頓加水潤濕，在機械力的作用下，水分被擠出。擠出的水分被未充分潤濕的礦粉吸收。機械力的作用。三個過程在造球機內(nèi)一起完成。二、生球的質(zhì)量要求：焙燒和冶煉的要求。〔1〕粒度：均勻粒度，10-16mm。〔2〕抗壓強度：15-20N/個球?！?〕落下強度：0.5m高自由落下大于4次。〔4〕比擬高的爆裂溫度。三、影響造球過程的因素〔1〕原料性能：親水性強易成球，褐鐵礦最強，磁鐵礦最差；孔隙度大易成球；顆粒形狀：針狀和片狀好，球狀差?！?〕原料粒度：粒度小，比外表積大，組成不均勻易成球，小于200目?！?〕原料濕度：含水量大，生球大小不均勻，相互粘結(jié)，適宜的含水量。礦粉的水分應(yīng)低于造球適宜的水分，否則烘干?！?〕添加劑：皂土〔一般為0.5%至1.5%，實際3%左右〕、消石灰、石灰石、生石灰、有機添加劑?！?〕工藝操作：加水加料原則：滴水成球，霧水長大，無水壓緊。造球時間：3至10分鐘設(shè)備指標：圓盤造球機的轉(zhuǎn)速和傾角〔傾角45至50度〕，園盤邊高和填充率適宜，底料和刮板要適宜。物料溫度：預(yù)熱混合料，50℃§2球團礦焙燒固結(jié)1、生球枯燥目的：提高強度，防止破裂。破裂的原因：不均勻收縮。由外表水汽化和內(nèi)部水擴大散到外表的兩個過程組成，速度要適宜，防止生球破裂?？菰锼俣扔杏嬎愎?，但多數(shù)是定性公式?？菰飼r生球的最低強度應(yīng)該能承受球?qū)拥膲毫涂菰锝橘|(zhì)穿過球?qū)拥膲毫?。影響枯燥的因素：?〕球?qū)釉礁撸淠絿乐?，降低了下層生球的破裂溫度?！?〕縮小生球尺寸有利于枯燥過程?！?〕生球孔隙度下降，阻礙生球內(nèi)部蒸汽的擴散。2、再結(jié)晶固結(jié)理論：要保證球團有足夠高機械強度和良好的冶金性能。1〕磁鐵礦：〔1〕微晶鍵連接：氧化氣氛，低溫〔900℃〔2〕Fe2O3再結(jié)晶：Fe3O4生球在強氧化性氣氛中繼續(xù)加熱到1100℃Fe2O3氧化再結(jié)晶的條件;/////、、、、、、、、、、、？？？？？？、、、、〔3〕Fe3O4再結(jié)晶：Fe3O4生球在中性或強復(fù)原性氣氛中焙燒，當溫度高于900℃〔4〕渣鍵連接：有SiO2存在，則在復(fù)原或弱氧化性氣氛中焙燒，高于1100℃時：Fe2O3+SiO2+CO==2FeO·SiO2+CO22FeO+SiO2==2FeO·SiO22〕赤鐵礦：Fe2O3高溫再結(jié)晶：1300℃3、影響球團焙燒固結(jié)的因素：〔1〕原料性能：磁鐵礦氧化放熱，焙燒溫度比擬低，能耗低。石英在氧化性氣氛中不影響赤鐵礦球團固結(jié)，在中性或復(fù)原性氣氛中會形成液相。長石熔點低，可降低焙燒溫度，有利于液相粘結(jié)。皂土有利于球團固結(jié)，形成液相。消石灰和石灰石會使球團礦的焙燒溫度區(qū)間變窄，易出現(xiàn)渣相粘結(jié)。〔2〕精礦粒度和粒度組成：粒度細，比外表積大，氧化快而完全，有利于球團造球和焙燒?？紫抖鹊?，有利于焙燒。粒度大小不一，有利于焙燒?！?〕焙燒溫度：提高焙燒溫度有利球團固結(jié)，但最高溫度不能超過Fe2O3大量分解的溫度。一般為1200℃至1300℃，不低于1150℃〔4〕升溫速度和高溫下保持時間：升溫速度過快，球團強度下降。高溫下保持時間要足夠，因為再結(jié)晶和液相生產(chǎn)都需要時間。過長：球團熔化和粘結(jié)?！?〕焙燒氣體介質(zhì)特性磁鐵礦：氧化性氣氛最好，中性和復(fù)原性氣氛球團礦強度低，復(fù)原性差。赤鐵礦：氧化性或中性氣氛中進展焙燒；不能在復(fù)原性氣氛中進展焙燒。氣氛根據(jù)O2含量劃分：O2>1.5%，氧化性氣氛。O2=1-1.5%，中性氣氛。O2<1%，復(fù)原性氣氛?！?〕球團礦尺寸：尺寸大，氧化過程進展得慢而不完全。球團氧化完成所需的時間與球團的直徑的平方成正比。生球尺寸在對赤鐵礦球團的焙燒影響更大，無內(nèi)部熱量?！?球團礦與焙燒礦的比擬1、原料條件：球團細，-325目要大于70%，比外表積為1500-2000cm2/g燒結(jié)粗，-150目要小于20%，原料適應(yīng)性強。2、生產(chǎn)設(shè)備投資和管理費用生產(chǎn)設(shè)備投資球團高。加工費用球團略高，但按含鐵量比擬球團稍低。球團的燃料費用低于燒結(jié)礦，但動力費用要高于燒結(jié)礦。3、冶金性能〔1〕球團礦粒度均勻，冷態(tài)強度高，運輸和貯存粉末少。球團礦有復(fù)原膨脹現(xiàn)象，高溫冶金性能不太理想。球團膨脹的原因：膨脹小于20%異常膨脹Fe2O3→Fe3O4→→→→→FeO六面體立方體鐵胡須立方體正常膨脹一般小于20%，異常膨脹可以達100%至200%或更大，原因主要是形成鐵胡須。降低球團礦復(fù)原膨脹的措施：適當提高球團礦中SiO2含量，形成渣鍵；適當提高球團礦的堿度，生產(chǎn)自熔性球團礦；提高焙燒溫度?！?〕燒結(jié)礦有低溫復(fù)原粉化現(xiàn)象燒結(jié)礦深度復(fù)原和高溫復(fù)原性能比擬好，軟熔性能比擬好。但燒結(jié)礦也有低溫復(fù)原粉化問題。RDI，原因與球團礦復(fù)原膨脹的原因根本一樣。4、高爐冶煉效果：球團礦與燒結(jié)礦無明顯差異。5、環(huán)境狀況：球團工藝可以減少灰塵量、SO2和NO*?！?高爐合理的爐料構(gòu)造合理標準：1、資源量大，要穩(wěn)定。2、取消石灰石入爐。3、比擬高的熟料率。4、良好的冶金性能。合理的爐料構(gòu)造是相對的，一般認為高堿度燒結(jié)礦配加酸性球團礦是合理的爐料構(gòu)造。但堿度差不能太大，球團礦配比也應(yīng)控制在40%以內(nèi)。第七局部球團工藝1、原料準備：配料、混料和造球。目的是使化學(xué)成分、粒度組成、水分均勻?；炝虾团淞瞎に嚤葦M簡單，多采用混磨。造球采用：圓筒和圓盤2、a、球團礦焙燒：設(shè)備：豎爐、鏈篦機--回轉(zhuǎn)窯、帶式焙燒機b、其它球團生產(chǎn)方法：〔1〕冷固結(jié)球團：水泥法和碳酸鹽球團固結(jié)法〔2〕金屬化球團法〔3〕有色金屬氧化物氯化揮發(fā)球團法3、球團工藝的改良：1、自熔性球團礦2、高MgO球團礦3、內(nèi)燃性或多孔性球團礦4、高爐原料冶金性能檢測方法？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？第八局部鐵的復(fù)原與生鐵的生成§1鐵氧化物復(fù)原的熱力學(xué)一、鐵氧化物復(fù)原的規(guī)律：逐級復(fù)原t>570℃，F(xiàn)e2O3→Fe3O4→FeO→t<570℃，F(xiàn)e2O3→Fe3O4→Fe2O3赤鐵礦，六方晶格，剛玉型菱型晶格。復(fù)原容易。Fe3O4磁鐵礦，立方晶格，復(fù)原比擬困難。Fe2O3·FeOFeO浮氐體，立方晶格，不穩(wěn)定，F(xiàn)e*O〔*<1.0〕，復(fù)原困難。復(fù)雜鐵氧化物：CaO·Fe2O3、2FeO·SiO2、CaO·FeO·SiO2、FeO·TiO2及褐鐵礦、菱鐵礦先分解后復(fù)原。二、鐵氧化物復(fù)原的根本反響復(fù)原劑：CO、H2、C；主要是C和CO。特點：1〕T＜810℃T＞810℃2〕H2復(fù)原時吸熱，CO復(fù)原時放熱高爐CO利用率？？？？？？？？？？？"§2直接復(fù)原和間接復(fù)原1、概念：直接復(fù)原：用C復(fù)原，生成CO，高溫、吸熱，決定于碳的氣化反響，1100℃間接復(fù)原：用CO或H2復(fù)原，生成CO2，低溫、放熱〔H2吸熱〕，決定于礦石的復(fù)原性能。Fe2O3→FeO全部間接復(fù)原；FeO→Fe一局部間接復(fù)原，一局部直接復(fù)原。2、直接復(fù)原度的表示和計算Fe直Fe直rd=-------------------==--------------定義式Fe生—Fe料Fe全rd=1—rco—rH2=1—ri，ri=Fe間/Fe全Fe間=〔56/12〕C間，F(xiàn)eO+CO=Fe+CO2(56/12)[(C焦+C燃-C鐵-C塵)(CO2/(CO+CO2+CH4))-(12/44)CO2熔+揮-(12/160)Fe2O3-(12/87)MnO2rco=-------------------------------------------------------------------------------------------------Fe生-Fe料式中：44為CO2的分子量。FeH2(56/2)H2還αrH2=--------=----------------------Fe全Fe生-Fe料式中：α，高爐下部參與復(fù)原FeO的H2的百分數(shù)，一般α≥85%。H2還=H2總-H2煤氣一般情況下，氫在高爐內(nèi)的利用率η為30%至50%，即：H2還=(30-50)%H2總所以：〔56/2〕［H2燃+(2/18)(H2O風(fēng)+H2O噴)］ηH2αrH2=--------------------------------------------------------------------Fe生-Fe料式中：H2燃：入爐各種燃料帶入的H2量，kg/t鐵。H2O風(fēng)、H2O噴：分別為鼓風(fēng)和噴吹物含水量，kg/t鐵。ηH2=30%-50%，α=85%rd的簡易計算法：C氧-C風(fēng)-CSi+Mn+P-C石灰石rd=----------------------------------------------------(12/56)(Fe生-Fe料)式中:C氧=C焦+C煤-C生-C塵氧化的總碳量，kg/t-生鐵。CSi+Mn+P：Si、Mn、P直接復(fù)原消耗的碳量，kg/t-生鐵。C石灰石：石灰石分解CO2與C作用所消耗的碳，kg/t-生鐵。C風(fēng)：風(fēng)口區(qū)燃燒的碳量，kg/t-生鐵。按C、N2平衡原理算出鼓風(fēng)消耗量來計算，煤氣分析要準確。3、高爐直接復(fù)原度Rd定義：高爐冶煉過程中，直接復(fù)原奪取的氧量O直與復(fù)原過程奪取的總氧量O總的比值，用Rd表示。O直0.5CO+CO2-βN2-0.5CO20.5(CO+CO2)-βN2Rd=-------------------=------------------------------------------=-----------------------------------O間+O直0.5CO+CO2-βN20.5CO+CO2-βN2CO、CO2、N2煤氣中相應(yīng)組成的含量。0.21(1-f)+0.5fβ：氧氮比，β=--------------------------〔f：空氣中水分含量，％〕0.79(1-f)§3直接復(fù)原和間接復(fù)原對燃料比的影響1、復(fù)原劑的碳量消耗(1)直接復(fù)原：FeO+C==Fe+COCd=(12/56)rd(Fe生-Fe料)=0.214rd(Fe生-Fe料)(2)間接復(fù)原：FeO+CO==Fe+CO2Ci=(12/56)ri(Fe生-Fe料)n=0.214(1-rd)(Fe生-Fe料)nn：過剩系數(shù)由于Fe3O4和FeO的間接復(fù)原是可逆的，反響平衡時的氣相組成中CO/CO2保持有一定的比例，為了使復(fù)原反響不斷進展下去，必須使氣相CO濃度超過平衡濃度才行。即CO過剩才行。此時，Ci為理論上的最低需求量。(3)n的計算高爐為一逆流反響器，F(xiàn)eO來自爐子上部Fe3O4的間接復(fù)原，而復(fù)原Fe3O4的氣相成分則來自爐子下部復(fù)原FeO后的氣相組成。因此該氣相組成應(yīng)滿足Fe3O4復(fù)原所需CO過剩量的要求。FeO+n1CO==Fe+CO2+(n1-1)COKp1=%CO2/%CO=1/(n1-1)(根據(jù)△G°計算Kp1值即可求得)n1=1+(1/Kp1)=1+(%CO/%CO2)=f(T)=100/%CO2例：700℃時：平衡%CO2=40%，%CO=60%，則n1=2.5,復(fù)原FeO后的煤氣再上升復(fù)原Fe3O41/3Fe3O4+CO2+(n1-1)CO==FeO+4/3CO2+(n1-4/3)COKp1=%CO2/%CO=(4/3)/(n1-4/3)Kp2=(4/3)/(n2-4/3)＝＝＞(4/3)/(n1-4/3)＝1/(n2-1)n2=(4/3)×(1+1/Kp2)=f(T)2、發(fā)熱劑的碳量消耗直接復(fù)原：復(fù)原劑消耗碳量少，發(fā)熱劑消耗碳量多。間接復(fù)原：復(fù)原劑消耗碳量多，發(fā)熱劑消耗碳量少。熱消耗Q=熱收入=QCO2+QCO+Q風(fēng)+Q渣式中：QCO2：生成CO2產(chǎn)生的熱量。QCO2=CCO2×qCO2，qCO2=33390J/kg-CQCO：生成CO產(chǎn)生的熱量。QCO=CCO×qCO，qCO=9791J/kg-CQ風(fēng)：鼓風(fēng)帶入高爐的熱量。Q渣：成渣熱。CCO2：生成CO2的碳。CCO：生成CO的碳。Q-23599(1.5-rd)(Fe生-Fe料)×0.214C熱=-----------------------------------------------------9791+q風(fēng)+q渣式中：Q：高爐內(nèi)的熱消耗。q風(fēng)：鼓風(fēng)的熱容。q渣：成渣物質(zhì)的熱容。Q、rd升高，則C熱也升高。見圖5-2(P193)提高品位，降低消耗，則CBD曲線向下平移。3、降低燃料比的措施(1)減少熱量消耗Q。包括提高品位、降低渣量、降低焦炭和煤中的灰分、降低鼓風(fēng)中的水分，減少石灰石的參加量。(2)提高q風(fēng)，即提高風(fēng)溫。(3)降低rd，rd降低0.1，則燃料比降低50kg/t。包括生產(chǎn)高復(fù)原性的燒結(jié)礦和球團礦、改善高爐操作、富氧鼓風(fēng)。(4)噴吹燃料，發(fā)熱。(5)改善氫的利用。rH2升高則rd降低。1、氫復(fù)原的特點：1)810℃2)吸熱3)原子半徑小，擴散能力強，是3.74倍。4)導(dǎo)熱性能好，為CO的7至10倍。5)粘度系數(shù)小，有利于降低壓差。6)溫度很高會發(fā)生分解，H2==2H△H=436±4kJ/mol2000℃限制溫度升高，又起到均勻爐缸溫度的作用。H2是很好的復(fù)原劑，但高爐中很少使用。因為H2生成H2O(氣)，而H2O(氣)＋C→水煤氣2、氫利用率及其計算H2還H2O煤理論上：ηH2=------------=-------------------------×100%H2總H2煤+H2O煤公式不準確，原因是H2O煤包括了爐料吸附水，分析不準。(2/22.4)V煤(H2煤+2CH4煤)計算式：ηH2=[1------------------------------------------------------]×100%H2風(fēng)+H2燃+H2晶+H2焦上式中：V煤：1噸生鐵的煤氣量，m3/t。H2煤、CH4煤：煤氣成分。H2風(fēng)、H2燃、H2晶、H2焦：鼓風(fēng)、燃料、結(jié)晶水、揮發(fā)分中H2的重量。即入爐總氫量，Kg/t。當100%熟料時，H2晶=03、提高氫利用率1)噴吹燃料。煤氣中H2含量升高，ηH2也升高；當H2含量到達一定值時，ηH2不變。2)生產(chǎn)高復(fù)原性的燒結(jié)礦和球團礦。3)富氧鼓風(fēng)4)提高爐缸溫度ηH2和ηCO的關(guān)系(ηH2：H2利用率，ηCO：CO利用率)CO2+H2=CO+H2O水煤氣反響PCO×PH2OKp=--------------------------------810℃PCO2×PH2PH2OPCO2得：Kp=--------------=---------------×Kp→ηH2＝ηCO×KpPH2PCO即ηH2升高，ηCO也升高。§4鐵氧化物復(fù)原的動力學(xué)1、鐵氧化物復(fù)原的動力學(xué)模型未反響核模型2、加速鐵礦石復(fù)原的條件(1)改善鐵礦石條件1)提高孔隙度，增加小氣孔。2)縮小礦石粒度，下限取決于料層透氣性。3)開展合理的礦物組成。Fe2O3比Fe3O4好，原因是Fe2O3復(fù)原到Fe3O4時會發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，體積膨脹，產(chǎn)生氣孔。4)提高礦石的軟化溫度。5)礦石中的雜質(zhì)：堿性氧化物促進復(fù)原，酸性抑制復(fù)原。6)復(fù)原過程中的體積變化，適當，過大不利于透氣性。(2)控制煤氣流條件1)煤氣成分：提高CO、H2含量。CO、H2含量升高，有利于還原，N2含量高不利于復(fù)原，它是載熱體。2)煤氣溫度：升高溫度有利于復(fù)原，但有反?，F(xiàn)象。一是400℃-600℃3)煤氣流速，有利于外擴散。提高煤氣流速對復(fù)原速度無影響，煤氣利用降低，焦比升高。4)煤氣壓力：CO2+C=CO煤氣壓力升高，抑制直接復(fù)原的開場，擴大了間接復(fù)原區(qū)，有利于反響。5)氣流分布：均勻有利于復(fù)原?！?鐵礦在復(fù)原過程中強度的變化一、球團礦的復(fù)原膨脹1、正常膨脹Fe2O3〔六面體〕→Fe3O4〔立方體〕膨脹小于20%2、異常膨脹Fe3O4→→→→→→→FeO立方體鐵胡須立方體異常膨脹可以達100%至200%或更大，原因主要是形成鐵胡須。降低球團礦復(fù)原膨脹的措施：適當提高球團礦中SiO2含量，形成渣鍵；適當提高球團礦的堿度，生產(chǎn)自熔性球團礦；提高焙燒溫度。二、燒結(jié)礦有低溫復(fù)原粉化現(xiàn)象燒結(jié)礦深度復(fù)原和高溫復(fù)原性能比擬好，軟熔性能比擬好。但燒結(jié)礦也有低溫復(fù)原粉化問題。RDI，原因與球團礦復(fù)原膨脹的原因根本一樣。三、天然塊礦爆裂原因;結(jié)晶水→分解與礦種有關(guān)§6爐料的蒸發(fā)、揮發(fā)和分解一、蒸發(fā)吸附水蒸發(fā)。耗熱不多，對高爐影響不大。二、結(jié)晶水分解燒結(jié)已述。補充：結(jié)晶水析出過晚現(xiàn)象。T＞800℃分解比例：20-50％。三、碳酸鹽分解高爐加熔劑或爐料中存在碳酸鹽時，T升高，則發(fā)生分解，耗熱增加。主要不利影響：CaCO3分解，消耗碳素，吸收熱量。四、析C反響煤氣中CO在上升過程中T下降到400－600℃不利影響：破壞爐襯，加劇爐料粉化。五、氣化反響在高爐內(nèi)氣化的物質(zhì)有復(fù)原元素P、As、K、Na、Pb、Zn和S；復(fù)原中間產(chǎn)物SiO、Al2O和PbO；化合物SiS、CS和CaF2等。少局部隨煤氣逸出，一局部被爐渣吸收，一局部在上升過程中隨T降低而凝聚，形成"循環(huán)累積〞，造成爐料難行、懸料及結(jié)瘤等。解決方法：提高爐頂溫度、增加煤氣量、降低爐渣堿度、提高渣量?！?堿金屬在高爐內(nèi)的行為1、堿金屬的形態(tài)：K2SiO3、K2CO3、K2O、KCN；鈉也同樣。2、熱力學(xué)上的穩(wěn)定性：K2SiO3：1100℃以下穩(wěn)定；1300K2CO3：900℃以下穩(wěn)定；1100K2O：1350℃以下穩(wěn)定；1350KCN：800℃至9003、循環(huán)：爐料升溫復(fù)原→隨煤氣上升→氧化→隨爐料下降→復(fù)原。堿金屬負荷：1噸生鐵入爐的堿金屬。以K2O+Na2O計算。堿金屬循環(huán)負荷：1噸生鐵中循環(huán)的堿金屬與入爐堿金屬之比。大多數(shù)為5至7。主要積累在軟熔帶。4、影響堿金屬循環(huán)富集的因素(1)爐溫高，揮發(fā)量增加，富集程度降低。(2)冶煉強度高，富集程度提高。(3)渣量多，富集程度降低。(4)爐渣堿度低，富集程度降低。5、堿金屬對高爐冶煉的影響(1)粘附在爐墻上，K和Na熔點低，爐身結(jié)瘤。(2)粘附在焦炭上，焦炭反響性升高，焦炭強度降低。(3)粘附在礦石上，促進復(fù)原粉化和復(fù)原膨脹。6、控制堿金屬危害的方法(1)控制原料中的堿金屬含量，選礦細磨。(2)低爐渣堿度，高MgO含量，增加渣量。爐外脫硫。(3)定期酸性料洗爐?！?難復(fù)原物質(zhì)和非鐵元素的復(fù)原1、硅酸鹽的復(fù)原〔1〕2FeO·SiO2的特點：熔點低，1150℃〔2〕2FeO·SiO2的來源：高FeO燒結(jié)礦，高SiO2燒結(jié)礦，低堿度燒結(jié)礦?！?〕復(fù)原反響：Fe2SiO4+2C=2Fe+SiO2+2CO,直接復(fù)原，強吸熱反響?！?〕改善復(fù)原：提高爐渣堿度；提高爐缸溫度。因此：要生產(chǎn)高堿度、高復(fù)原性、低FeO的燒結(jié)礦。2、Mn的復(fù)原〔1〕高爐內(nèi)Mn的分配。Mn是難復(fù)原元素，不能完全復(fù)原。煉鋼生鐵：生鐵：40-50%，爐渣：<40%，煤氣：5-10%鑄造生鐵：生鐵：50-60%，爐渣：<30%，煤氣：5-10%錳鐵：生鐵：70-80%，爐渣：<10%，煤氣：8-20%煉鋼生鐵對Mn含量不作要求?！?〕Mn氧化物的復(fù)原規(guī)律。COCOCOCMnO2→Mn2O3→Mn3O4→MnO→MnH2H2H2MnO2→Mn2O3→Mn3O4比擬容易復(fù)原，比相應(yīng)的鐵氧化物容易復(fù)原。Mn3O4→MnO可逆反響，需過量的CO才能進展。MnO→Mn要比FeO→Fe困難得多，只能用C復(fù)原，1400℃以上。MnO+C=Mn+CO強吸熱反響。提高溫度有利于Mn的復(fù)原。煉錳鐵的焦比到達1000kg/t左右，是煉鋼生鐵的1.5至2倍。MnO與SiO2結(jié)合成MnSiO3〔熔點為1291℃(MnO)+C=[Mn]+CO〔3〕影響Mn復(fù)原的因素：足夠高的爐缸溫度。高風(fēng)溫、富氧、焦比高；提高爐渣堿度。會導(dǎo)致爐渣粘度升高，添加一些MgO、MnO等堿性物質(zhì)，降低爐渣粘度；高品位。Fe、SiO2、S、P低。3、硅的復(fù)原(1)生鐵對Si的要求:煉鋼生鐵：要求[Si]<0.6%，局部條件下0.2-0.3%。鑄造生鐵：要求[Si]=1.25%至4%。鐵水流動性硅鐵：要求[Si]高，但高爐冶煉的硅鐵[Si]<20%。原因是Si比Mn更難復(fù)原。(2)硅復(fù)原規(guī)律：SiO2比擬穩(wěn)定，復(fù)原只能直接復(fù)原?！睸iO2〕+C=[Si]+2CO△G0=596400-394.28TJ/mol1400℃-1500℃生鐵中的[Si]平衡濃度與鐵水溫度有近似直線關(guān)系，溫度升高，則[Si]提高，1500℃(3)Si復(fù)原的途徑：1〕氣相復(fù)原：(SiO2)=SiOg+1/2O2SiOg+[C]=[Si]+COSiOg+C焦=[Si]+CO動力學(xué)條件非常優(yōu)越，高爐解剖發(fā)現(xiàn)風(fēng)口以上Si含量很高。2〕渣相復(fù)原：(SiO2)+2C=[Si]+2CO(4)Si復(fù)原的條件：1〕足夠高的爐缸溫度。高風(fēng)溫、富氧。爐溫高則難行，SiO揮發(fā)。焦比高，硅鐵焦比是煉鋼生鐵焦比的2至2.5倍，鑄造生鐵焦比比煉鋼生鐵焦比高5%至30%。2〕降低爐渣堿度，酸性渣，SiO2的活度高。3〕選擇原料，渣量大，焦炭灰分高。4、P的復(fù)原(1)存在形式：(CaO)3P2O5磷酸鈣和(FeO)3P2O5蘭鐵礦。1200℃(CaO)3P2O5+10C+3SiO2=(CaO)3SiO2+4P+10COSiO2和Fe的存在有利于P的復(fù)原。(2)P復(fù)原100%進入生鐵原因：1)SiO2和Fe的存在，有利于P的復(fù)原。2)P氣化，促進復(fù)原反響進展，化工回收。3)P2O5揮發(fā)，同C的接觸條件好。4)高爐內(nèi)是強復(fù)原氣氣氛，高堿度爐渣，可去掉20%至30%的P。(3)高P鐵礦的利用：選礦、燒結(jié)和高爐冶煉都難去P.1)冶煉局部鑄造鐵。2)對鐵水進展爐外脫P。3)細磨至-325目，進展磁—浮聯(lián)選。5、V、Ti、Ni和Cr的復(fù)原(1)V的復(fù)原：V2O5、V2O4、V2O3、VO，比錳難復(fù)原。VO+C=V+CO，VO是堿性。V不能100%進入生鐵，約70%-80%進入生鐵,煉鋼前氧化提釩。堿度高，促進V復(fù)原；Fe2O3多，促進V復(fù)原。(2)Ti的復(fù)原：TiO2、Ti2O3、TiO、Ti〔熔點高〕，TiO2+C=Ti+CO會形成TiC、TiN和Ti〔CN〕(3)Ni全部復(fù)原進入生鐵。(4)Cr全部復(fù)原進入生鐵。6、Pb、Zn、As的復(fù)原(1)Pb的復(fù)原：PbSO4、PbS存在。PbSO4+4C=PbS+4COPbS+Fe=FeS+PbPbO+CO=Pb+CO2Pb幾乎100%復(fù)原，Pb比重大〔11.34；Fe：7.87〕，熔點低〔327℃Pb在高爐內(nèi)有循環(huán)、揮發(fā)、氧化和復(fù)原。(2)Zn的復(fù)原：ZnS、ZnCO3、ZnSiO3存在。ZnO+CO=Zn+CO2ZnO+H2=Zn+H2OZn在400℃至500循環(huán)：爐料升溫復(fù)原→隨