武科大冶金概論-2課件

第二章高爐煉鐵

(BlastFurnaceIronmaking)主要內(nèi)容2.1高爐冶煉用原料(rawmaterials)2.2高爐煉鐵原理2.3高爐結(jié)構(gòu)及附屬設(shè)備2.4高爐操作/16:49:2422.1高爐冶煉用原料2.1.1主要原料2.1.2燒結(jié)(sintering)2.1.3球團(tuán)(pelletizing)/16:49:2432.1.1.1幾個(gè)基本概念1礦物(Minerals)：地殼中具有均一內(nèi)部結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成及一定物理、化學(xué)性質(zhì)的天然化合物或自然元素稱為礦物。其中能夠?yàn)槿祟惱玫姆Q為有用礦物。

2礦石(Ore)：在現(xiàn)代的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下，能以工業(yè)規(guī)模從中提取金屬、金屬化合物或其它產(chǎn)品的礦物稱為礦石。3礦石的品位(Oregrade)：礦石中有用成分的質(zhì)量百分含量，稱為該礦石的品位。4脈石(Gauge)：礦石中沒有用的成分稱為脈石，一般在冶煉過程中需要去除。/16:49:2445、富礦(high-gradeore)：含鐵品位>50%的鐵礦石赤鐵礦：理論含鐵量70%

磁鐵礦：理論含鐵量72.4%

菱鐵礦：理論含鐵量48.3%

褐鐵礦：理論含鐵量55.2~66.1%6、貧礦(leanore)：實(shí)際含鐵量低于理論含鐵量70%的鐵礦石稱貧礦（必須經(jīng)過選礦后使用）7、塊礦(lumpore)和粉礦(fineore)扣除CO2和結(jié)晶水富礦破碎、篩分塊礦(>5~10mm),上限粉礦（<5mm）供燒結(jié)廠生產(chǎn)燒結(jié)礦大中型高爐<45mm中小型高爐<20~25mm/16:49:2458、精礦(oreconcentrate)：貧礦經(jīng)過破碎，細(xì)磨，并通過磁選或浮選得到的高品位細(xì)粉狀礦石.赤鐵礦細(xì)磨

-200目>60~80%浮選磁鐵礦細(xì)磨

-200目>60~80%磁選褐鐵礦先磁化焙燒后細(xì)磨磁選菱鐵礦細(xì)磨

-200目>60~80%浮選/16:49:2462.1.1.2主要原料高爐冶煉用的原料主要有鐵礦石（天然富礦和人造富礦）、燃料(fuel)（焦炭和噴吹燃料）、熔劑(flux)（石灰石與白云石等）。冶煉1t生鐵大約需要1.6~2.0t礦石，0.4~0.6t焦炭(coke)，0.2~0.4t熔劑。高爐冶煉是連續(xù)生產(chǎn)過程，必須盡可能為其提供數(shù)量充足、品味高、強(qiáng)度好、粒度均勻粉末少、有害雜質(zhì)少及性能穩(wěn)定的原料。/16:49:247鐵礦石磁鐵礦（Fe3O4）-magnettie赤鐵礦（Fe2O3）-hematite褐鐵礦（mFe2O3·nH2O）-limonite

菱鐵礦（FeCO3）-siderite

/16:49:248鐵礦石處理工藝流程礦石(ore)→破碎(crush)→篩分(screen)→富礦(high-gradeore)→混勻(mix)→高爐；礦石→破碎→篩分→貧礦

(leanore)→磨礦

(grinding)→篩分→選礦→造塊→人造富礦→高爐/16:49:249燃料焦炭的作用：發(fā)熱劑、還原劑及料柱骨架。粒度：大型高爐40~60mm；中型高爐25~40mm；小型高爐15~25mm；噴吹燃料：固體（無煙煤與煙煤粉）

液體（重油、煤焦油）

氣體（天然氣或焦?fàn)t煤氣）/16:49:2410熔劑熔劑主要使用石灰石(calcite)

和白云石(dolomite)；熔劑的要求：有效成分含量高（CaO+MgO）；有害雜質(zhì)S、P低；粒度均勻，強(qiáng)度好，粉末少。熔劑的作用：助熔，改善流動性，使渣鐵容易分離；脫硫（焦炭和礦石中S）。/16:49:24112.1.2燒結(jié)(sintering)將各種粉狀鐵礦粉，配入適宜的燃料和熔劑，均勻混合，然后放在燒結(jié)機(jī)點(diǎn)火燒結(jié)。在燃料燃燒產(chǎn)生高溫和一系列物理化學(xué)變化作用下，部分混合料顆粒表面發(fā)生軟化熔融，產(chǎn)生一定數(shù)量的液相，并潤濕其它未融化的礦石顆粒。冷卻后，液相將礦粉顆粒粘結(jié)成塊。這一過程叫是燒結(jié)，所的到的塊礦叫燒結(jié)礦。/16:49:2412燒結(jié)生產(chǎn)的必要性

在自然界中，能直接用于高爐冶煉的富礦越來越少，使得人們不得不開采貧礦（含鐵品位25～40%），但貧礦直接入爐是不經(jīng)濟(jì)的，仍須經(jīng)過選礦提高其品位。要選礦，必須對礦石進(jìn)行破碎研磨，因此鐵礦粉選礦后粒度組成不符合高爐冶煉的要求，必須經(jīng)過造塊后方可用于冶煉。/16:49:2413燒結(jié)礦的優(yōu)點(diǎn)

燒結(jié)礦是人工制造的礦石，它比天然礦石有許多優(yōu)點(diǎn)，通常含鐵量高，粒度組成均勻，氣孔率大，成分穩(wěn)定，還原性能好。另外，含堿性熔劑，高爐造渣性能好，具有良好的冶金性能。高爐使用燒結(jié)礦，可提高產(chǎn)量，降低燃料消耗。/16:49:2414燒結(jié)

工藝

流程/16:49:2415/16:49:2416武鋼三燒396m2鼓風(fēng)環(huán)式冷卻機(jī)/16:49:2417燒結(jié)過程示意圖燒結(jié)料層有明顯的分層，依次出現(xiàn)燒結(jié)礦層、燃燒層、預(yù)熱和干燥層、過濕層，然后又相繼消失，最后剩下

燒結(jié)礦層。/16:49:2418400m2帶式抽風(fēng)燒結(jié)機(jī)/16:49:2419燒結(jié)過程的主要反應(yīng)燃燒反應(yīng)：C+O2，燒結(jié)廢氣中以CO2為主，存在少量CO，還有一些自由氧和氮。

2C+O2=2CO；C+O2=CO2分解反應(yīng)：結(jié)晶水的分解：褐鐵礦（mFe2O3·nH2O）高嶺土（Al2O3·2SiO2·2H2O)

熔劑分解：CaCO3=CaO+CO2(750℃以上)MgCO3=MgO+CO2(720℃)/16:49:2420燒結(jié)過程的主要反應(yīng)還原與再氧化反應(yīng)：Fe、Mn等

靠近燃料顆粒處：3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2;Fe3O4+CO=3FeO+CO2;

遠(yuǎn)離燃料顆粒處：2Fe3O4+1/2O2=3Fe2O3;3FeO+1/2O2=Fe3O4.氣化反應(yīng)：脫硫85％～95％。

FeS2+11/2O2=Fe2O3+4SO22FeS+7/2O2=Fe2O3+2SO2/16:49:2421燒結(jié)礦的形成燒結(jié)礦是一種由多種礦物組成的復(fù)合體。由含鐵礦物和脈石礦物組成的液相粘結(jié)在一起組成。含鐵礦物有磁鐵礦、方鐵礦（或浮氏體）、赤鐵礦粘結(jié)相主要有鐵橄欖石、鈣鐵橄欖石、硅灰石、硅酸二鈣、硅酸三鈣、鐵酸鈣、鈣鐵灰石及少量反應(yīng)不全的游離石英和石灰。/16:49:2422礦物名SiO2CaOMgOAl2O3Fe2O3Fe3O4熔點(diǎn)（℃）173025702799204215651597/16:49:2423

燒結(jié)礦質(zhì)量指標(biāo)

燒結(jié)礦質(zhì)量對高爐冶煉有重大影響，改善其質(zhì)量是“精料”的主要措施。對其質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)主要有化學(xué)成分、物理性能、冶金性能等。/16:49:2424①化學(xué)成分高爐要求燒結(jié)礦化學(xué)成分穩(wěn)定，波動小，有害雜質(zhì)少。

主要包括TFe、FeO、S、堿度（CaO/SiO2）。目前武鋼入爐燒結(jié)礦品位在55%～56%左右，一級品允許波動范圍為±0.5；堿度在1.90左右，一級品允許波動范圍為±0.08；S含量一級品≤0.08%。/16:49:2425②物理性能包括機(jī)械強(qiáng)度和粒度組成等。高爐要求燒結(jié)礦機(jī)械強(qiáng)度高，粉末少，粒度均勻。

燒結(jié)礦粒度小于5mm的稱之為粉末。粉末含量對高爐料柱透氣性影響很大。粉末含量高，高爐透氣性差，導(dǎo)致爐況不順，可能引起崩料或懸料。

反應(yīng)機(jī)械強(qiáng)度的指標(biāo)為：轉(zhuǎn)鼓指數(shù)、抗磨指數(shù)、篩分指數(shù)。

目前武鋼燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度大約在79%～80%左右。/16:49:2426③高溫冶金性能低溫還原粉化率（RDI

ReductionDegradationIndex

）：是指燒結(jié)礦在高爐上部約500℃還原氣氛下抗粉化的能力。

＜3.15mm粒級越小越好。

還原度（RI）：是指燒結(jié)礦在900℃還原氣氛下被還原成Fe的能力。還原度越高越好/16:49:2427燒結(jié)廠巡視/16:49:2428燒結(jié)機(jī)世界上90%以上燒結(jié)礦由抽風(fēng)帶式燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)，其主要設(shè)備為燒結(jié)臺車。/16:49:2429

天然塊礦(生礦)氧化球團(tuán)酸性爐料堿性爐料:高堿度燒結(jié)礦保證高爐爐渣堿度CaO/SiO2=1~1.25高爐爐料結(jié)構(gòu)精礦粉：用于生產(chǎn)氧化球團(tuán)粉礦+精礦粉：用于生產(chǎn)高堿度燒結(jié)礦氧化球團(tuán):

品位高（TFe62~67%）粒度均勻(9~15mm)

強(qiáng)度高(150~200kg)

還原性好高堿度燒結(jié)礦：堿度(CaO/SiO2)>1.6

機(jī)械強(qiáng)度好冶金性能好:還原性能,低溫還原粉化性能,軟熔性能/16:49:24302.1.3球團(tuán)將準(zhǔn)備好的原料(細(xì)磨精礦或其他細(xì)磨粉狀物料、添加劑等)，按一定比例經(jīng)過配料、混勻制成一定尺寸的小球，然后采用干燥焙燒或其他方法使其發(fā)生一系列的物理化學(xué)變化而硬化固結(jié)．這一過程即為球團(tuán)生產(chǎn)過程．其產(chǎn)品即為球團(tuán)礦。球團(tuán)礦生產(chǎn)的工藝流程一般包括原料準(zhǔn)備、配料、混合、造球、干燥和焙燒、冷卻、成品和返礦處理等工序。

/16:49:2431氧化球團(tuán):

品位高,粒度均勻(9~15mm),強(qiáng)度高(150~200kg),還原性好，是一種優(yōu)質(zhì)的煉鐵原料品種TFeFeOCaOSiO2MgOAl2O3MnOSR巴西球團(tuán)65.811.610.473.670.730.490.13國產(chǎn)球團(tuán)63.210.171.226.010.480.760.20國產(chǎn)球團(tuán)64.201.881.333.661.591.510.080.030.36燒結(jié)礦56.337.8010.225.372.452.230.270.0231.90南非塊礦63.260.761.332.490.531.510.150.030.53巴西塊礦66.624.230.707.940.231.110.09海南塊礦52.171.10.3513.30.020.80.050.520.03/16:49:2432生產(chǎn)球團(tuán)礦的原料(1)磁鐵精礦粉:TFe=60~69%(Fe3O4理論品位72.4%)

粒度-200目(0.074mm)>70~80%（2）粘結(jié)劑：膨潤土(SiO266.7%,Al2O328.3%,H2O5%):0.5~2.5%粘結(jié)劑的作用:(1)吸收水分

(2)改善精礦粉造球性能

(3)提高生球強(qiáng)度

(4)提高生球爆裂溫度/16:49:2433基本工藝流程/16:49:2434球團(tuán)豎爐/16:49:2435/16:49:2436豎爐生產(chǎn)對生球質(zhì)量的要求(1)粒度要求:9~15mm(2)抗壓強(qiáng)度:>0.8~1.0kg/個(gè)(3)落下次數(shù):>3次(0.5m高度自由落到鋼板上至破裂的次數(shù))(4)爆裂溫度:>650℃

/16:49:2437鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯球團(tuán)廠鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯球團(tuán)廠/16:49:2438/16:49:2439

>900℃:

2Fe3O4+1/2O2-----3Fe2O3

>1100℃:

Fe2O3晶粒長大形成強(qiáng)大的晶橋/16:49:2440950℃氧化:保持足夠氧化時(shí)間,使整個(gè)球團(tuán)充分氧化1150~1250℃長大:Fe2O3晶體再結(jié)晶長大,球團(tuán)強(qiáng)度迅速提高≮1100℃:

溫度低于1100℃,Fe2O3再結(jié)晶緩慢,球團(tuán)強(qiáng)度差≯1300℃:

溫度高于1300℃,Fe2O3開始分解Fe2O3Fe3O4

若升溫過快,外層Fe2O3迅速長大,阻礙O2向中心擴(kuò)散,形成分層結(jié)構(gòu),球團(tuán)強(qiáng)度差./16:49:24416,8,10,16m2豎爐,8m2日產(chǎn)1000噸球團(tuán)礦

8m2豎爐焙燒室有效高度(即從爐口到排礦器中心線之間的距離)7.5~10m,焙燒室有效容積60~90m3

爐口平均有效寬度<1.7m,長度4.6~5.1m

燃燒室容積60~65m3優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，對材質(zhì)無特殊要求缺點(diǎn)：單爐產(chǎn)量低，只適用于磁精粉球團(tuán)焙燒由于豎爐內(nèi)氣體流難控制，焙燒不均勻造成球團(tuán)礦質(zhì)量不均勻/16:49:2442優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡單，可以處理各種礦石，生產(chǎn)各種球團(tuán)礦缺點(diǎn)：易結(jié)圈/16:49:2443鼓風(fēng)干燥抽風(fēng)干燥預(yù)熱焙燒均熱鼓風(fēng)冷卻一冷二冷優(yōu)點(diǎn)：操作簡單，控制方便，可以處理各種礦石，生產(chǎn)能力大缺點(diǎn)：上下層質(zhì)量不均，臺車易損，需要高溫合金，流程復(fù)雜帶式焙燒機(jī)/16:49:24442.2高爐煉鐵原理2.2.1高爐冶煉過程及特點(diǎn)2.2.2燃燒反應(yīng)2.2.3還原反應(yīng)2.2.4高爐爐渣與脫硫2.2.5爐料與煤氣運(yùn)動2.2.6高爐生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)/16:49:2445武鋼6號高爐/16:49:2446寶鋼4號高爐/16:49:2447芬蘭魯基（Ruukki）公司的1號高爐/16:49:2448450m3高爐/16:49:244950m3小高爐/16:49:24502.2.1高爐冶煉過程及特點(diǎn)現(xiàn)代高爐生產(chǎn)過程是一個(gè)龐大的生產(chǎn)體系，除高爐本體外，還有供料、送風(fēng)、煤氣凈化除塵、噴吹燃料和渣鐵處理等系統(tǒng)。高爐煉鐵的本質(zhì)

傳質(zhì)過程：礦石中的O2-O2-

進(jìn)入煤氣中，實(shí)現(xiàn)鐵與氧的分離

傳熱過程：煤氣攜帶的熱量傳給爐料，使?fàn)t料熔化成渣鐵，實(shí)現(xiàn)渣鐵分離O2-(礦）＋CO?CO2/16:49:2451高爐生產(chǎn)工藝流程/16:49:2452/16:49:2453高爐結(jié)構(gòu)高爐是由耐火材料砌筑而成豎式圓筒形爐體，外有鋼板制成爐殼加固密封，內(nèi)嵌冷卻器保護(hù)，爐子自上而下依次分為爐喉、爐身、爐腰、爐腹和爐缸五部分。爐缸部分設(shè)有風(fēng)口、鐵口和渣口，爐喉以上為裝料裝置和煤氣封蓋及導(dǎo)出管。/16:49:2454高爐爐內(nèi)爐料狀況及反應(yīng)/16:49:24552.2.2燃燒反應(yīng)爐頂加入的焦炭，其中風(fēng)口前燃燒的碳量約占入爐總碳量的65%～75%，是在風(fēng)口前與鼓風(fēng)中的O2燃燒，17～21％參加直接還原反應(yīng)，10％左右溶解進(jìn)入鐵水。燃燒反應(yīng)的作用：為高爐冶煉過程提供主要熱源；為還原反應(yīng)提供CO、H2等還原劑；為爐料下降提供必要的空間。/16:49:2456燃燒反應(yīng)燃燒反應(yīng)的機(jī)理一般認(rèn)為分兩步進(jìn)行：風(fēng)口前碳素的燃燒是不完全燃燒，生成CO并放出熱量。由于鼓風(fēng)中總含有一定的水蒸氣，灼熱的C與H2O發(fā)生下列反應(yīng)：

C+H2O=CO+H2-124390kJ實(shí)際生產(chǎn)中的條件下，風(fēng)口前碳素燃燒的最終產(chǎn)物由CO、H2、N2組成。/16:49:2457回旋區(qū)及燃燒帶回旋區(qū)：風(fēng)口前產(chǎn)生焦炭和煤氣流回旋運(yùn)動的區(qū)域稱為回旋區(qū)?；匦齾^(qū)和中間層組成焦炭在爐缸內(nèi)進(jìn)行燃燒反應(yīng)的區(qū)域稱為燃燒帶。實(shí)踐中常以CO2降至1～2％的位置定為燃燒帶界限。大型高爐的燃燒帶長度在1000～1500mm左右。/16:49:24582.2.3還原反應(yīng)2.2.3.1基本概念2.2.3.2高爐內(nèi)鐵氧化物的還原2.2.3.3高爐內(nèi)非鐵元素的還原/16:49:24592.2.3.1基本概念還原反應(yīng)還原劑奪取金屬氧化物中的氧，使之變?yōu)榻饘倩蛟摻饘俚蛢r(jià)氧化物的反應(yīng)。高爐煉鐵常用的還原劑主要有CO、H2和固體碳。鐵氧化物的還原順序遵循逐級還原的原則。當(dāng)溫度小于570℃時(shí)，按Fe2O3→Fe3O4→Fe的順序還原。當(dāng)溫度大于570℃時(shí)，按Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe的順序還原。/16:49:24602.2.3.2高爐內(nèi)鐵氧化物的還原用CO和H2還原鐵氧化物用CO和H2還原鐵氧化物，生成CO2和H2O還原反應(yīng)叫間接還原。用CO作還原劑的還原反應(yīng)主要在高爐內(nèi)小于800℃的區(qū)域進(jìn)行。用H2作還原劑的還原反應(yīng)主要在高爐內(nèi)800～1100℃的區(qū)域進(jìn)行。/16:49:2461用固體碳還原鐵氧化物用固體碳還原鐵氧化物，生成CO的還原反應(yīng)叫直接還原。在高爐內(nèi)具有實(shí)際意義的只有FeO+C=Fe+CO的反應(yīng)。直接還原要通過氣相進(jìn)行反應(yīng)，其反應(yīng)過程如下：直接還原一般在大于1100℃的區(qū)域進(jìn)行，800～1100℃區(qū)域?yàn)橹苯舆€原與間接還原同時(shí)存在區(qū)，低于800℃的區(qū)域是間接還原區(qū)。/16:49:24622.2.3.3高爐內(nèi)非鐵元素的還原錳的還原硅的還原磷的還原鉛、鋅、砷的還原/16:49:2463錳的還原高爐內(nèi)錳氧化物的還原由高級向低級逐級還原直到金屬錳，順序?yàn)椋簭腗nO2到MnO可通過間接還原進(jìn)行還原反應(yīng)。MnO還原成Mn只能靠直接還原取得。MnO的直接還原是吸熱反應(yīng)。高爐爐溫是錳還原的重要條件，其次適當(dāng)提高爐渣堿度，增加MnO的活度，也有利于錳的直接還原。還原出來的錳可溶于生鐵或生成Mn3C溶于生鐵。/16:49:2464硅的還原硅的還原只能在高爐下部高溫區(qū)(1300℃以上)以直接還原的形式進(jìn)行：

SiO2+2C＝Si＋2CO-628297kJSiO2在還原時(shí)要吸收大量熱量，硅在高爐內(nèi)只有少量被還原。還原出來的硅可溶于生鐵或生成FeSi再溶于生鐵。較高的爐溫和較低的爐渣堿度有利于硅的還原。鐵水中的含硅量可作為衡量爐溫水平的標(biāo)志。/16:49:2465磷的還原磷酸鐵[(FeO)3·P2O5·8H2O]又稱藍(lán)鐵礦，藍(lán)鐵礦結(jié)晶水分解后，形成多微孔的結(jié)構(gòu)較易還原，反應(yīng)式為：磷酸鈣（主要存在形式）在高爐內(nèi)首先進(jìn)入爐渣，在1100～1300℃時(shí)用碳作還原劑還原磷，其還原率能達(dá)60％；當(dāng)有SiO2存在時(shí)，可以加速磷的還原：磷在高爐冶煉條件下，全部被還原以Fe2P形態(tài)溶于生鐵。/16:49:2466鉛、鋅、砷的還原還原出來的鉛（密度11.34g/cm3）易沉積于爐底，滲入磚縫，破壞爐底；部分鉛在高爐內(nèi)易揮發(fā)上升，遇到CO2和H2O將被氧化，隨爐料一起下降時(shí)又被還原，在爐內(nèi)循環(huán)。還原出來的鋅，在爐內(nèi)揮發(fā)、氧化、體積增大使?fàn)t墻破壞，或凝附于爐墻形成爐瘤。還原出來的砷，與鐵化合影響鋼鐵性能，使鋼冷脆，焊接性能大大降低。/16:49:2467FeO+C=Fe+CO–650kcal/kgFeMnO+C=[Mn]+CO–1248kcal/kgMnSiO2+2C=[Si]+2CO–5360kcal/kgSi2Ca3(PO4)2+3SiO2+10C=3Ca2SiO4+4[P]+10CO–5471kcal/kgP鐵水主要成分：C、Si、Mn、P、S、元素收得率鐵99.7%

錳40~60%（煉鋼生鐵）

70%（鑄造生鐵）磷100%/16:49:24682.2.3.5生鐵的生成與滲碳過程生鐵的生成：滲碳和已還原的元素進(jìn)入生鐵中，得到含F(xiàn)e、C、Si、Mn、P、S等元素的生鐵。滲碳過程固體海綿鐵發(fā)生滲碳過程：（滲C有限，不到1％）在1400℃左右時(shí)，與熾熱的焦炭繼續(xù)進(jìn)行固相滲碳。熔化后的金屬鐵與焦炭發(fā)生滲碳反應(yīng)：3Fe液+C焦=Fe3C液。/16:49:24692.2.4高爐爐渣與脫硫高爐爐渣是鐵礦石中的脈石和焦炭(燃料)中的灰分等與熔劑相互作用生成低熔點(diǎn)的化合物，形成非金屬的液相。高爐爐渣的成分高爐爐渣作用成渣過程生鐵去硫/16:49:24702.2.4.1高爐爐渣的成分高爐爐渣的來源：礦石中的脈石、焦炭(燃料)中的灰分、熔劑中的氧化物、被侵蝕的爐襯等。高爐爐渣的成分：氧化物為主，且含量最多的是SiO2、CaO、Al2O3、MgO。爐渣中氧化物的種類：堿性氧化物、酸性氧化物和中性氧化物。以堿性氧化物為主的爐渣稱堿性爐渣；以酸性氧化物為主的爐渣稱酸性爐渣。爐渣的堿度(R)：爐渣中堿性氧化物和酸性氧化物的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)之比表示爐渣堿度：高爐爐渣堿度一般表示式：R=w(CaO)／w(SiO2)爐渣的堿度根據(jù)高爐原料和冶煉產(chǎn)品的不同，一般在1.0～1.25之間。/16:49:24712.2.4.2高爐爐渣的作用分離渣鐵，具有良好的流動性，能順利排出爐外。具有足夠的脫硫能力，盡可能降低生鐵含硫量，保證冶煉出合格的生鐵。具有調(diào)整生鐵成分，保證生鐵質(zhì)量的作用。保護(hù)爐襯，具有較高熔點(diǎn)的爐渣，易附著于爐襯上，形成“渣皮”，保護(hù)爐襯，維持生產(chǎn)。/16:49:24722.2.4.2成渣過程（1）焦炭在風(fēng)口處完全燃燒，灰分進(jìn)入爐渣。（2）石灰石在下降過程中，分解的CaO在滴落帶，被初渣溶解，參與造渣。（3）礦石在塊狀帶固相反應(yīng)生成了低熔點(diǎn)的化合物沿焦炭縫隙流下，分離出初渣。隨后渣中(FeO)不斷還原進(jìn)入鐵中，至滴落帶，爐渣以滴狀下落，渣中FeO已降到2％～3％。（4）滴落的初渣成分不斷變化，初渣開始是自然堿度，以后隨著SiO2的還原，石灰石渣化并加入焦炭灰分，經(jīng)過堿度波動之后形成終渣。成渣過程中，軟熔帶對爐內(nèi)料柱透氣性影響很大，習(xí)慣上把這一帶叫成渣帶。/16:49:24732.2.4.3生鐵去硫硫的來源：礦石、焦炭、熔劑和噴吹燃料中的硫分。爐料中焦炭帶入的硫最多，占70％～80％。冶煉每噸生鐵由爐料帶入的總硫量稱硫負(fù)荷。爐渣去硫爐渣去硫反應(yīng)：[FeS]+(CaO)=(CaS)+(FeO)

生成的FeO在高溫下與焦炭作用：(FeO)+C=[Fe]+{CO}-Q

總的脫硫反應(yīng)可寫成：[FeS]+(CaO)+C=(CaS)+[Fe]+{CO}-Q爐外脫硫高爐常用的爐外脫硫劑是蘇打粉(Na2CO3)。反應(yīng)式為：Na2CO3+FeS=Na2S+FeO+{CO2}-Q還有石灰、白云石、電石、復(fù)合脫硫劑等。/16:49:2474高爐中鐵水脫硫反應(yīng)：高爐渣的主要組成：CaO、MgO、SiO2、Al2O3、FeO、MnO、S燒結(jié)礦：CaO、SiO2、MgO、Al2O3、S球團(tuán)礦、塊礦：SiO2、Al2O3、S焦炭、煤粉：SiO2、Al2O3、S高爐中80~85%的S來自焦炭和煤粉主要成分：CaOSiO2Al2O3

MgO

FeO

MnO

CaS

35~4035~40<15（18）~12<1.0<1.0R=CaO/SiO2=1.0~1.25（熔點(diǎn)1300~1350℃）/16:49:24752.2.5爐料與煤氣運(yùn)動2.2.5.1爐料運(yùn)動2.2.5.2煤氣運(yùn)動/16:49:24762.2.5.1爐料運(yùn)動爐料在爐內(nèi)下降的基本條件：高爐內(nèi)不斷形成促使?fàn)t料下降的自由空間。形成爐料下降的自由空間的因素焦炭在風(fēng)口前燃燒生成煤氣。爐料中的碳素參加直接還原。爐料在下降過程中重新排列、壓緊并熔化成液相，體積縮小。定時(shí)放出渣鐵。/16:49:24772.2.5.2煤氣運(yùn)動煤氣的體積的變化煤氣的成分的變化煤氣的溫度的變化煤氣的壓力的變化/16:49:2478煤氣的體積的變化煤氣量取決于冶煉強(qiáng)度、鼓風(fēng)成分、焦比等因素。煤氣的體積總量在上升過程中是增加的。/16:49:2479煤氣成分的變化CO：煤氣上升過程中，CO在高爐下部高溫區(qū)開始增加，煤氣中的CO含量會相應(yīng)減小。CO2：在爐缸、爐腹部位幾乎為零，從中溫區(qū)開始增加。H2：來源于風(fēng)中H2O汽和焦炭中的有機(jī)H2和噴吹燃料中的揮發(fā)H2，上升過程中由于參加間接還原和生成CH4，含量逐漸減少，但由于爐料中結(jié)晶水和碳作用生成部分H2，又可適量增加煤氣中H2的含量。N2：鼓風(fēng)帶入的N2，焦炭中的有機(jī)N2和噴吹燃料中的揮發(fā)N2，在上升過程中不參加任何反應(yīng)，絕對量不變。CH4：高溫時(shí)少量焦炭與H2作用生成CH4，上升過程中又加入焦炭揮發(fā)分中CH4，但數(shù)量很少，變化不大。

/16:49:2480爐內(nèi)熱交換現(xiàn)象：爐缸煤氣在上升過程中把熱量傳遞給爐料，溫度逐漸降低；而爐料在下降過程吸收煤氣的熱量，溫度逐漸上升。煤氣溫度的變化/16:49:2481壓頭損失(△p)的表示式△p=P爐缸-P爐喉

壓頭損失△p的作用增加到一定程度時(shí)，將妨礙高爐順行。煤氣壓力的變化/16:49:24822.2.6高爐生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有效容積利用系數(shù)（?V）：高爐每立方米有效容積每天生產(chǎn)的合格鐵水量（t/m3·d）入爐焦比（K）：冶煉一噸生鐵消耗的焦炭量（kg/t）ηV=高爐每天的合格生鐵量P高爐有效容積VuK=每天裝入高爐的焦炭量高爐每天出鐵量/16:49:2483煤比（或油比）：冶煉一噸生鐵消耗的煤粉量或重油（kg/t）燃料比＝焦比＋煤比（或油比）冶煉強(qiáng)度：高爐每立方米有效容積每天消耗的（干）焦炭量（焦比一定的情況下）

?V=I/KM=每天噴入高爐的煤粉量高爐每天出鐵量I=高爐每天消耗的焦炭量高爐的有效容積/16:49:2484生鐵合格率：生鐵化學(xué)成分符合國家標(biāo)準(zhǔn)的總量占生鐵總量的指標(biāo)。休風(fēng)率：高爐休風(fēng)時(shí)間（不包括計(jì)劃大、中、小修）占日歷工作時(shí)間的百分?jǐn)?shù)。規(guī)定的日歷作業(yè)時(shí)間=日歷時(shí)間-計(jì)劃大中修及封爐時(shí)間休風(fēng)率反映高爐操作及設(shè)備維護(hù)的水平。生鐵成本：生產(chǎn)每噸合格生鐵所需原料、燃料、材料、動力、人工等一切費(fèi)用的總和，單位：元/tFe。爐齡（高爐一代壽命）：即從高爐點(diǎn)火開始到停爐大修之間實(shí)際運(yùn)行的時(shí)間或產(chǎn)鐵量。爐齡長，產(chǎn)鐵多，經(jīng)濟(jì)效益高。休風(fēng)率=高爐休風(fēng)時(shí)間規(guī)定的日歷作業(yè)時(shí)間×100%/16:49:2485鐵種煉鋼生鐵牌號煉04煉08煉10代號L04L08L10w(Si)≤0.45>0.45~0.85>0.85~1.25w(Mn)一組二組三組≤0.4＞0.4~1.0＞1.0~2.0w(P)特級一級二級三級≤0.10＞0.10~0.15＞0.15~0.25＞0.25~0.40w(S)特類一類二類三類≤0.02＞0.02~0.03＞0.03~0.05＞0.05~0.07鐵水溫度在1450~1550℃。按照Si含量的不同，將高爐鐵水分為煉鋼生鐵(w[Si]<1.25%)和鑄造生鐵(w[Si]≥1.25%)。煉鋼生鐵中C含量在3.7~4.3%之間。我國生鐵產(chǎn)品國家標(biāo)準(zhǔn)

/16:49:24862.3高爐結(jié)構(gòu)及附屬設(shè)備2.3.1高爐本體2.3.2高爐附屬系統(tǒng)馬鋼2500m3高爐/16:49:24872.3.1高爐本體2.3.1.1高爐內(nèi)型2.3.1.2爐頂裝料裝置/16:49:24882.3.1.1高爐內(nèi)型高爐是一個(gè)豎立圓筒形爐子，其內(nèi)部工作空間形狀稱為高爐內(nèi)型，即通過高爐中心線的剖面輪廓。高爐內(nèi)型一般由爐缸、爐腹、爐腰、爐身和爐喉五段組成。爐型設(shè)計(jì)合理，能促進(jìn)高爐冶煉指標(biāo)的改善和延長高爐的使用壽命，故爐型是高爐最基本的工藝參數(shù)?，F(xiàn)代高爐向大型化發(fā)展，合理爐型總的趨勢是矮胖化。/16:49:24892.3.1.1高爐內(nèi)型高爐有效容積：超大型高爐：Vu＞3000m3大型高爐：Vu＞1500~2500m3中型高爐：Vu＞600~1000m3小型高爐：Vu＞300m3以下我國第一座超大型高爐是1985年9月15日建成投產(chǎn)的寶鋼1號高爐4063m3。到目前為止，我國已經(jīng)建成投產(chǎn)3200~4350m3超大型高爐近20座，5000m3級超大型高爐有河北曹妃甸首鋼京唐鋼鐵公司的2座5500m3高爐、沙鋼5860m3。一座4000m3級高爐日產(chǎn)生鐵量達(dá)到10000以上。/16:49:2490