高爐煉鐵工藝介紹課件

1高爐煉鐵工藝介紹1高爐煉鐵工藝介紹2一．鋼鐵工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的作用鋼鐵工業(yè)在人類社會(huì)活動(dòng)中占有極其重要的地位，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通及國防等工業(yè)均離不開鋼鐵，一個(gè)國家的鋼鐵生產(chǎn)水平，直接反映了這個(gè)國家科學(xué)技術(shù)發(fā)展程度和人民的生活水平。三、現(xiàn)代化高爐煉鐵生產(chǎn)工藝流程鐵廣泛地存在自然界中，鐵在自然界中的貯存量僅次于鋁，居第二位（Al:7.5%、鐵：5.1%），自然界中的鐵元素主要以氧化物的形式存在于礦石中，如赤鐵礦（Fe2O3）磁鐵礦（Fe3O4）等。高爐冶煉生鐵的本質(zhì)是從鐵礦石中將鐵還原出來，并熔化成生鐵流出爐外。還原鐵礦石需要的還原劑和熱量由燃料燃燒產(chǎn)生，煉鐵的主要燃料是焦炭，使用了噴吹煤粉、重油、天燃?xì)獾容o助燃料新工藝過程，隨著采礦、選礦和造塊等技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代幾乎采用了人造富礦（燒結(jié)礦、球團(tuán)礦）作為含鐵原料。一、簡介2一．鋼鐵工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的作用一、簡介3在高爐煉鐵生產(chǎn)中，高爐是工藝流程的主體，從上部裝入礦石、燃料和熔劑向下運(yùn)動(dòng)，下部鼓入空氣燃燒燃料，產(chǎn)生大量的還原性氣體向上運(yùn)動(dòng)，爐料經(jīng)過加熱、還原、熔化、造渣、滲碳、脫硫等一系列的物理化學(xué)過程，最后生成液態(tài)爐渣和生鐵。高爐煉鐵的工藝流程組成：以高爐本體為核心，高爐生產(chǎn)還包括以下幾個(gè)系統(tǒng)：上料系統(tǒng)、裝料系統(tǒng)、送風(fēng)系統(tǒng)、煤氣回收與除塵系統(tǒng)、渣鐵處理系統(tǒng)、煤粉噴吹系統(tǒng)以及為這些系統(tǒng)服務(wù)的動(dòng)力系統(tǒng)。一、簡介3在高爐煉鐵生產(chǎn)中，高爐是工藝流程的主體，從上部裝入礦石、燃41．上料系統(tǒng)：包括貯礦場、貯礦槽、焦炭滾動(dòng)篩、稱量漏斗、稱量車、料坑、斜橋和卷揚(yáng)機(jī)，大型高爐采用皮帶上料。這些設(shè)備根據(jù)冶煉工藝要求，把礦、焦等原燃料配成一定質(zhì)量和成分的“料批”運(yùn)到爐頂裝入受料漏斗。2．裝料系統(tǒng)：鐘式爐頂包括：受料漏斗，旋轉(zhuǎn)布料器，大小鐘漏斗，大、小鐘，大、小鐘平衡桿，探尺，高壓操作的高爐還有均壓閥和放散閥。無料鐘爐頂包括：受料罐、上料閘、上密封閥、稱料罐、閥門箱、料流調(diào)節(jié)閥、下密封閥、中心喉管、齒輪箱等。本系統(tǒng)的任務(wù)是均勻地按工藝要求將上料系統(tǒng)到來的爐料裝入爐內(nèi)。

一、簡介41．上料系統(tǒng)：包括貯礦場、貯礦槽、焦炭滾動(dòng)篩、稱量漏斗、稱53．送風(fēng)系統(tǒng)：包括鼓風(fēng)機(jī)、熱風(fēng)爐、熱風(fēng)總管、換熱器等，本系統(tǒng)的任務(wù)是把從鼓風(fēng)機(jī)房送出來的冷風(fēng)加熱送入高爐。4．煤氣回收及除塵系統(tǒng)：包括煤氣上升管、煤氣下降管、重力除塵器、洗滌塔、文式管、脫水器、電除塵器或布袋除塵器等。高壓高爐還有高壓閥組。本系統(tǒng)的任務(wù)是將爐頂引出的含塵量很高的荒煤氣凈化成合乎要求的氣體燃料。

一、簡介53．送風(fēng)系統(tǒng)：包括鼓風(fēng)機(jī)、熱風(fēng)爐、熱風(fēng)總管、換熱器等，本系65．渣鐵處理系統(tǒng)：包括出鐵場、泥炮、開口機(jī)、爐前吊車、鐵水罐、渣水罐、鑄鐵機(jī)、堵渣機(jī)、沖渣池及其爐前水力沖渣設(shè)施等。本系統(tǒng)的任務(wù)是定期將爐內(nèi)渣、鐵出凈，保證高爐連續(xù)生產(chǎn)。6．噴吹系統(tǒng)：噴吹系統(tǒng)目前以噴煤為主，噴吹系統(tǒng)有制粉機(jī)、收集罐、貯存罐、噴吹罐、混合器和噴槍。本系統(tǒng)的任務(wù)是磨制、收存和計(jì)量后把煤粉或重油從風(fēng)口噴入高爐。7．動(dòng)力系統(tǒng)：該系統(tǒng)包括水、電、壓縮空氣、氧氣、蒸氣等生產(chǎn)供應(yīng)部門，本系統(tǒng)的任務(wù)是為高爐提供保障服務(wù)。制氧提供氧氣和氮?dú)?。一、簡?5．渣鐵處理系統(tǒng)：包括出鐵場、泥炮、開口機(jī)、爐前吊車、鐵水7高爐冶煉產(chǎn)品

7高爐冶煉產(chǎn)品8高爐生產(chǎn)的主要產(chǎn)品是生鐵，副產(chǎn)品有爐渣、煤氣和爐塵。生鐵、鋼和熟鐵都是鐵碳合金，它們的主要區(qū)別是含碳量不同，含碳量小于0.2%的為熟鐵，含碳量0.2%－1.7%的為鋼，含碳量1.7%以上的為生鐵。高爐生鐵含碳量為4%左右。二、高爐冶煉產(chǎn)品

8高爐生產(chǎn)的主要產(chǎn)品是生鐵，副產(chǎn)品有爐渣、煤氣和爐塵。生鐵、91．生鐵生鐵分為煉鋼生鐵和鑄造生鐵，它們的主要區(qū)別是含硅量不同。2．爐渣爐渣有許多用途。液態(tài)爐渣用水急冷水淬成水渣，是良好的制磚和制水泥原料。液態(tài)爐渣用高壓蒸氣或壓縮空氣吹成渣棉，可做絕熱材料。冷凝后的干渣也是制磚和制水泥原料。二、高爐冶煉產(chǎn)品

91．生鐵二、高爐冶煉產(chǎn)品103．高爐煤氣每冶煉1噸生鐵約產(chǎn)生1700－2500m3煤氣，其化學(xué)成分有CO2（15－20%），CO（20－30%），H2（1－3%），N2（56－58%）和少量的CH4經(jīng)除塵后能成為很好的低熱值氣體燃料，發(fā)熱值一般為2900－3800KJ/m3，高爐煤氣是無色無味透明的氣體，由于含CO較高，會(huì)使人中毒致死。當(dāng)煤氣與空氣混合，煤氣含量達(dá)到46－62%，溫度達(dá)到著火點(diǎn)（650℃）時(shí)，就會(huì)發(fā)生爆炸。因此，在煤氣區(qū)域工作時(shí)要特別注意防火防爆和煤氣中毒。二、高爐冶煉產(chǎn)品

103．高爐煤氣二、高爐冶煉產(chǎn)品114．爐塵（瓦斯灰）爐塵是隨著高速上升的煤氣帶出高爐的細(xì)顆爐料，在除塵系統(tǒng)與煤氣分離。爐塵中主要是含鐵、含碳，每冶煉1噸生鐵約產(chǎn)生10－15Kg爐塵。爐塵回收后可作為燒結(jié)原料，也可制水泥。我們漣鋼的爐塵含碳量達(dá)30－50%，可做燒磚用的燃料。二、高爐冶煉產(chǎn)品

114．爐塵（瓦斯灰）二、高爐冶煉產(chǎn)品12高爐煉鐵主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)12高爐煉鐵主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)13對高爐生產(chǎn)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益的總要求是高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、長壽和安全，主要指標(biāo)有：

1．高爐有效容積利用系數(shù)η：它是指每立方米高爐有效容積一晝夜生產(chǎn)煉鋼鐵的噸數(shù)：η＝P/Vu(t/m3.d)

2．冶煉強(qiáng)度I：分為焦炭冶煉強(qiáng)度和綜合冶煉強(qiáng)度兩個(gè)指標(biāo)。焦炭冶煉強(qiáng)度是指每晝夜、每立方米高爐有效容積消耗的焦炭量，即一一晝夜裝入高爐的干焦炭（Qk）與有效容積（Vu）的比值：I焦＝Ok/Vu(t/m3.d)

由于采用噴吹技術(shù)，將噴吹的燃料量與焦炭量相加后與有效容積之比稱為綜合冶煉強(qiáng)度：

I綜＝（O噴+Ok）/Vu(t/m3.d)三、高爐經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

13對高爐生產(chǎn)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益的總要求是高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低143．休風(fēng)率：休風(fēng)率是指高爐休風(fēng)停產(chǎn)時(shí)間占規(guī)定日歷作業(yè)時(shí)間的百分?jǐn)?shù)，規(guī)定日歷作業(yè)時(shí)間是指日歷時(shí)間減去計(jì)劃大、中修時(shí)間和封爐時(shí)間。

4．生鐵合格率：質(zhì)量指標(biāo)。生鐵化學(xué)成分符合國家標(biāo)準(zhǔn)時(shí)稱合格生鐵。生產(chǎn)合格生鐵占高爐總鐵量的百分?jǐn)?shù)即為生鐵合格率。

5．焦比K：它是冶煉1噸生鐵所需的干焦量：K＝Qk/（Kg/t）三、高爐經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

143．休風(fēng)率：休風(fēng)率是指高爐休風(fēng)停產(chǎn)時(shí)間占規(guī)定日歷作業(yè)時(shí)間156．折算焦比K折：它是將所煉某種生鐵折算成煉鋼鐵以后，計(jì)算1噸煉鋼鐵所需的干焦量：K折＝＝Qk/PxA（Kg/t）。7．煤比Y（油比M）：煤比是指冶煉1噸生鐵所噴吹的煤粉量。Y＝Qy/p（Kg/t）

8.綜合燃料比：它是冶煉1噸生鐵所需的干焦量與煤粉、重油量之和。K綜=(Qk+Qy+Om)/P（Kg/t）三、高爐經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

156．折算焦比K折：它是將所煉某種生鐵折算成煉鋼鐵以后，計(jì)16

9. 綜合焦比：首先應(yīng)確定煤粉或油或焦炭的置換比。噴吹單位重量（體積）的燃料所能代替焦炭的數(shù)量稱為燃料置換比。綜合焦比是指冶煉1噸生鐵所噴吹的煤粉或重油乘上置換比折算成干焦量。再與冶煉1噸生鐵所噴吹的干焦量相加即為綜合焦比。10.生鐵成本：生鐵成本是指冶煉1噸生鐵所需的費(fèi)用，包括原料、燃料、動(dòng)力、工資及管理等費(fèi)用。生鐵成本是評價(jià)高爐經(jīng)濟(jì)效益好壞的重要標(biāo)志。三、高爐經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

169. 綜合焦比：首先應(yīng)確定煤粉或油或焦炭的置換比。噴吹17含鐵原料和輔助原料

17含鐵原料和輔助原料18根據(jù)鐵礦石含鐵礦物的主要性質(zhì)，按其礦物組成，通常將鐵礦石分為四大類：磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦⑴磁鐵礦石：主要含F(xiàn)e礦物為磁鐵礦，化學(xué)式為Fe3O4；理論含鐵量為72.4%，密度5.2t/m3；顏色為黑色或灰色,有光澤；致密、堅(jiān)硬、難還原；⑵赤鐵礦石：主要含F(xiàn)e礦物為赤鐵礦，化學(xué)式為Fe2O3；理論含鐵量為70%，密度4.9~5.3t/m3；顏色為紅色或淺灰色；軟、易破碎、易還原；⑶菱鐵礦石：主要含F(xiàn)e礦物為菱鐵礦，化學(xué)式為FeCO3;理論含鐵量為48.2%,密度3.8t/m3；顏色為灰?guī)в悬S褐；易破碎、焙燒后易還原；⑷褐鐵礦石：主要含F(xiàn)e礦物為含結(jié)晶水的氧化鐵，化學(xué)式為mFe2O3nH2O（m=1、2、3；n=1、2、3、4），理論含鐵量為55.2~66.1%,密度2.5~5.0t/m3；顏色為黃褐、暗褐或絨黑；疏松、易還原；四、含鐵原料和輔助原料

18根據(jù)鐵礦石含鐵礦物的主要性質(zhì)，按其礦物組成，通常將鐵礦石19二鐵礦石質(zhì)量評價(jià)：決定鐵礦石質(zhì)量的主要因素是其化學(xué)成分、物理性質(zhì)和冶金性能。優(yōu)質(zhì)鐵礦石應(yīng)具備以下幾點(diǎn)：含鐵量高，脈石少有害雜質(zhì)如硫、磷少化學(xué)成分穩(wěn)定粒度合適、均勻具備一定的機(jī)械強(qiáng)度和良好的高溫冶金性能四、含鐵原料和輔助原料19二鐵礦石質(zhì)量評價(jià)：四、含鐵原料和輔助原料20分述如下：⑴鐵礦石含鐵量含鐵量亦即品位，是衡量鐵礦石質(zhì)量的主要指標(biāo)。一般把實(shí)際含鐵量占理論含鐵量70%以上稱為富礦，低于此值稱為貧礦，有使用價(jià)值的鐵礦石含鐵量一般在23%－65%之間。富礦經(jīng)過破碎、篩分可直接冶煉，貧礦需經(jīng)過選礦富化，造快后才能使用。有無開采價(jià)值，開采后能否直接入爐及其冶煉價(jià)值的高低主要取決于含鐵量。我國礦石平均品位33%左右，低于世界鐵礦石平均品位11%。入選原礦品位一般為30~31%，已探明鐵礦石儲(chǔ)量的97.5%是需要選礦加工的貧鐵礦。我國鐵精礦粉品位為51.6%~68%，平均62.35%。四、含鐵原料和輔助原料20分述如下：四、含鐵原料和輔助原料21⑵脈石成分鐵礦石的脈石的成分一般都是SiO2、Al2O3、CaO、MgO等，以SiO2為主的脈石稱為酸性脈石，以CaO和MgO為主的脈石稱為堿性脈石?，F(xiàn)有的鐵礦石資源中，絕大多數(shù)以酸性為主，含量最高，最應(yīng)重視的是SiO2，因?yàn)殍F礦石中SiO2含量的增加，必然需要加入等量以上的CaO，將引起高爐渣量成雙倍以上的增加，因此要求SiO2含量少一些，CaO含量多一些，MgO多一些，Al2O3少一些。四、含鐵原料和輔助原料21⑵脈石成分四、含鐵原料和輔助原料22⑶有害雜質(zhì)和有益元素含量鐵礦石中的某些元素對高爐冶煉有不利影響，或使鋼鐵性能變壞，這些元素稱為有害元素或有害雜質(zhì)。通常指硫、磷、鉛、砷等。高爐冶煉中要求礦石中的有害元素或有害雜質(zhì)愈少愈好。a、硫：硫?qū)︿撟顬橛泻Φ脑兀逛撹F材料具有熱脆性。b、磷：磷也是有害元素，它使鋼鐵材料具有冷脆性。四、含鐵原料和輔助原料22⑶有害雜質(zhì)和有益元素含量四、含鐵原料和輔助原料23c、鉛：鉛在礦石中一般以硫化物（PbS）存在，它在高爐中很易還原。鉛不熔于生鐵且其比重大于生鐵，因此沉入爐底，滲入磚縫破壞爐底，甚至使?fàn)t底砌磚漂浮。d、鋅：鋅在鐵礦石中多以硫化物存在（ZnS）。鋅在高爐極易還原，還原的金屬鋅在900℃時(shí)開始揮發(fā)，上升至高爐上部以氧化成ZnO，部分粘結(jié)在爐墻上生成爐瘤。e、砷：砷在礦石中一般以硫化物存在，它在高爐冶煉過程中全部還原進(jìn)入生鐵，鋼中含砷大于0.1%時(shí)，它能使鋼的脆性增加且焊接性能變壞。四、含鐵原料和輔助原料23c、鉛：鉛在礦石中一般以硫化物（PbS）存在，它在高爐中24（4）、有益元素許多鐵礦石中常伴有錳、鉻、釩、鈦、鎳、銅等元素，形成多金屬和共生礦，這些金屬能改善鋼材的性能，是重要的合金元素，稱為有益元素。（5）、礦石的還原性是評價(jià)鐵礦石質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。鐵礦石的還原性是指鐵礦石被還原氣體CO或H2還原的難易程度，還原性好，有利于降低焦比。影響鐵礦石還原性能的主要因素有：礦物組成、礦石本身結(jié)構(gòu)的致密程度和氣孔率等。氣孔率大的礦石透氣性好，氣體還原劑與礦石的接觸面增加，加速鐵礦石的還原。四、含鐵原料和輔助原料24（4）、有益元素四、含鐵原料和輔助原料25（6）礦石的高溫性能：軟化性和熔滴性軟化性：礦石的高溫性能是指在高溫狀態(tài)下開始軟化溫度和軟化區(qū)間兩個(gè)方面。開始軟化溫度是指鐵礦石在一定荷重下加熱的開始變形溫度；軟化區(qū)間是指鐵礦石軟化開始到軟化終了的溫度范圍。通常礦石的開始軟化溫度高，則軟化區(qū)間較窄，反之，則軟化區(qū)間較寬。高爐冶煉要求鐵礦石具有較高的開始軟化溫度和較窄的軟化區(qū)間，以使?fàn)t內(nèi)不會(huì)過早地形成初渣，即成渣位置低，軟熔區(qū)小，有助于改善料柱透氣性。反之，初渣形成過早，初渣中FeO含量高，使?fàn)t內(nèi)透氣性變壞，并增加爐缸熱負(fù)荷，嚴(yán)重影響冶煉過程的正常進(jìn)行。測定時(shí)將礦石在荷重還原條件下收縮率為4%時(shí)的溫度定為軟化開始溫度，收縮率為40%時(shí)的溫度定為軟化終了溫度。四、含鐵原料和輔助原料25（6）礦石的高溫性能：軟化性和熔滴性四、含鐵原料和輔助原26熔滴性：礦石軟化后，在高爐內(nèi)繼續(xù)下行，被進(jìn)一步加熱和還原，并開始熔融。在熔渣和金屬達(dá)到自由流動(dòng)、積聚成滴前，軟熔層透氣性極差，出現(xiàn)很大的壓力降。高爐軟熔帶壓力降約占高爐料柱總壓力降的60%。人們對礦石在模擬高爐冶煉條件下的熔滴過程進(jìn)行研究，測定其滴落開始溫度、終了溫度及過程壓力降作為評價(jià)礦石熔滴性能的依據(jù)。高爐操作要求礦石的熔滴溫度高些、區(qū)間窄些、△Pmax低些為好。四、含鐵原料和輔助原料26熔滴性：礦石軟化后，在高爐內(nèi)繼續(xù)下行，被進(jìn)一步加熱和還原27（7）礦石的粒度鐵礦石的粒度過小會(huì)影響爐內(nèi)料柱的透氣性，使煤氣上升的阻力增大。粒度過大，又使礦石的加熱和還原速度降低。因而規(guī)定粒度小于5㎜的礦粉應(yīng)在入爐前盡可能篩除。而粒度上限依礦石本身的還原性而不同，一般來說礦石粒度最大為40~50㎜，最好的范圍是25~35㎜。在縮小鐵礦石粒度的同時(shí)，還應(yīng)使粒度均勻。粒度分布范圍較大的礦石應(yīng)分級(jí)入爐。近年來普遍有降低粒度的趨勢。四、含鐵原料和輔助原料27（7）礦石的粒度四、含鐵原料和輔助原料28（8）礦石的氣孔率礦石的氣孔率有體積氣孔率和面積氣孔率兩種表示方法；體積氣孔率是指礦石的孔隙占總體積的百分比；面積氣孔率是指單位體積內(nèi)氣孔表面積的絕對值。高爐冶煉希望礦石的氣孔率要大，燒結(jié)礦和球團(tuán)礦能滿足這種要求。四、含鐵原料和輔助原料28（8）礦石的氣孔率四、含鐵原料和輔助原料29（9）礦石的機(jī)械強(qiáng)度和熱強(qiáng)度鐵礦石的機(jī)械強(qiáng)度是指耐沖擊、耐摩擦、耐擠壓的強(qiáng)弱程度。高爐容積的不斷擴(kuò)大對入爐鐵礦石的機(jī)械強(qiáng)度的要求也相應(yīng)提高，鐵礦石強(qiáng)度低，轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)產(chǎn)生大量粉末，使入爐成本上升，入爐后產(chǎn)生大量粉末，既增加了爐塵損失，又阻塞了煤氣通路，降低了料柱透氣性，使高爐操作困難。天然塊礦的強(qiáng)度一般都比較好，球團(tuán)礦次之，燒結(jié)礦最差。四、含鐵原料和輔助原料29（9）礦石的機(jī)械強(qiáng)度和熱強(qiáng)度四、含鐵原料和輔助原料30熱強(qiáng)度：冶煉條件下礦石可能由于以下兩種因素而減低強(qiáng)度：物理吸附水或化學(xué)結(jié)晶水的蒸發(fā)使礦石破裂；礦石結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，強(qiáng)度降低或產(chǎn)生裂縫。一般檢查項(xiàng)目有：①熱爆裂性。通常把具有一定粒度的冷塊礦加入預(yù)熱到一定溫度的容器中，按照爆裂成碎片的比例來衡量，或者按一定升溫速度下的爆裂程度來衡量。②低溫還原粉化率。鐵礦石還原過程中，在400~600℃和800~1000℃兩個(gè)溫度區(qū)間會(huì)產(chǎn)生爆裂或強(qiáng)度下降。在400~600℃是因?yàn)镕e2O3還原到Fe3O4或FeO有晶格變化和CO的析碳反應(yīng)，在鐵礦石中形成裂縫，乃至粉化。在800~1000℃則是因?yàn)榈V石軟熔。常用低溫還原粉化和荷重軟化兩種檢驗(yàn)方法來測定。低溫還原粉化測定有靜態(tài)法和動(dòng)態(tài)法兩種方式。詳見下頁表。四、含鐵原料和輔助原料30熱強(qiáng)度：冶煉條件下礦石可能由于以下兩種因素而減低強(qiáng)度：物31③熱膨脹性。礦石加熱后體積膨脹，球團(tuán)礦更盛。一般認(rèn)為，體積膨脹率在20%以上的球團(tuán)礦就不宜在高爐中大量使用，因?yàn)橐睙挄r(shí)可能造成懸料。礦石體積膨脹率RSI=（V1-V0）/V0×100%式中V1、V0——分別為膨脹后體積和原始體積。（10）、礦石各種指標(biāo)的穩(wěn)定性高爐要保證正常生產(chǎn)，必須有一個(gè)相對穩(wěn)定的冶煉條件，即不但要有足夠數(shù)量的原料，而且要求各項(xiàng)理化性能相對穩(wěn)定。特別是礦石的品位、脈石成分和數(shù)量、有害元素、還原性能等指標(biāo)的波動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致各項(xiàng)指標(biāo)下降（如焦比、產(chǎn)量、效益等）四、含鐵原料和輔助原料31③熱膨脹性。礦石加熱后體積膨脹，球團(tuán)礦更盛。一般認(rèn)為，32鐵礦石的混勻和中和

32鐵礦石的混勻和中和33由于礦山開采的礦石不能直接加入高爐進(jìn)行冶煉，這是由于原礦含鐵量及其它化學(xué)成分波動(dòng)很大，并有多種金屬共生物，粒度組成懸殊等原因所致，必須經(jīng)過加工處理才能使用。一般天然富礦在入爐前進(jìn)行整粒和混勻。貧礦和多種金屬共生礦經(jīng)過選礦去除雜質(zhì)、回收有用成分，加工成成造富礦后使用。所以。鐵礦石加工處理的目的，主要是使高爐上精料，以改善高爐生產(chǎn)指標(biāo)，并做好鐵礦資源的綜合利用。五、鐵礦石的混勻和中和

33由于礦山開采的礦石不能直接加入高爐進(jìn)行冶煉，這是由于原礦341．破碎：根據(jù)對產(chǎn)品的粒度要求不同，可分為粗碎、中碎、細(xì)碎及粉碎幾個(gè)級(jí)別，粗碎從1000mm破碎到100mm，中碎是從100mm破碎到30mm，細(xì)碎是從30mm破碎到5mm，粉碎是從5mm破碎到1mm以下。2．篩分：經(jīng)過破碎后的天然富礦粒度很不均勻，通過篩分可除去粉未并篩出超過規(guī)定粒度上限的大塊，進(jìn)行再破碎，還可完成粒度分級(jí)，使原料分級(jí)入爐或單級(jí)供高爐使用。五、鐵礦石的混勻和中和

341．破碎：根據(jù)對產(chǎn)品的粒度要求不同，可分為粗碎、中碎、細(xì)353．混勻：混勻也稱中和，目的是在于穩(wěn)定礦石的各種性質(zhì)?；靹蚝笠蟮V石品位的波動(dòng)小于1%，混勻的主要手段是“平鋪直取”。4．焙燒：焙燒是把礦石在一定的氣氛中加熱到比其熔點(diǎn)低200－300℃，以改善礦石的化學(xué)組成和性質(zhì)；去除原料中的有害雜質(zhì)；回收有用元素；同時(shí)還可以使礦石組織疏松，便于破碎和提高礦石的還原性。按照焙燒的氣氛不同分為：氧化焙燒、還原磁化焙燒和氯化焙燒等。五、鐵礦石的混勻和中和

353．混勻：混勻也稱中和，目的是在于穩(wěn)定礦石的各種性質(zhì)。混365．選礦：選礦的目的是為了提高礦石的品位，對于復(fù)合礦可回收其中有用成分，除去有害雜質(zhì)。選礦的常用方法有磁選和浮選。五、鐵礦石的混勻和中和

365．選礦：選礦的目的是為了提高礦石的品位，對于復(fù)合礦可回37燒結(jié)礦和球團(tuán)礦

37燒結(jié)礦和球團(tuán)礦381.燒結(jié)礦的質(zhì)量評價(jià)（以一級(jí)品為例）：⑴品位：TFe含量波動(dòng)范圍不超過0.5%⑵堿度：R2（=CaO/SiO2）波動(dòng)范圍不超過0.08倍⑶轉(zhuǎn)鼓和篩分指數(shù)：轉(zhuǎn)鼓（+6.3㎜）≥72%,篩分指數(shù)≤8%⑷粒度：＜5㎜的粉礦應(yīng)篩除。（煉鐵廠規(guī)定入爐礦中＜5㎜的不超過5%）六、燒結(jié)礦和球團(tuán)

381.燒結(jié)礦的質(zhì)量評價(jià)（以一級(jí)品為例）：六、燒結(jié)礦和球團(tuán)392.球團(tuán)礦的質(zhì)量評價(jià)內(nèi)容有?。浩肺环€(wěn)定性ⅱ：堿度的穩(wěn)定性以及SiO2的含量ⅲ：礦石的含硫量ⅳ：粒度范圍（國內(nèi)球團(tuán)以6~16㎜為宜）六、燒結(jié)礦和球團(tuán)

392.球團(tuán)礦的質(zhì)量評價(jià)六、燒結(jié)礦和球團(tuán)40溶劑

40溶劑41在目前的原材料條件下，高爐采用“高堿度燒結(jié)礦+酸性球團(tuán)+塊礦”的爐料結(jié)構(gòu)，熔劑直接入爐量逐漸減少，現(xiàn)在熔劑多應(yīng)用于燒結(jié)工藝。（浙江杭鋼）⑴熔劑的主要作用是助熔和造渣。⑵熔劑按性質(zhì)分成三大類堿性熔劑：主要有石灰石CaCO3，白云石CaCO3·MgCO3酸性熔劑：主要有硅石SiO2中性熔劑：主要有鐵釩土七、溶劑

41在目前的原材料條件下，高爐采用“高堿度燒結(jié)礦+酸性球團(tuán)+42⑶熔劑成分波動(dòng)將引起高爐造渣制度的波動(dòng)。有時(shí)為了保持燒結(jié)礦堿度和基本爐料結(jié)構(gòu)不變，以確保高爐爐況的穩(wěn)定，需要通過微量調(diào)劑使高爐爐渣堿度不發(fā)生變化。當(dāng)下調(diào)堿度時(shí)，越來越多的企業(yè)不使用硅石，而使用含SiO2量較高的天然塊礦（如海南塊礦）代替，由于加入量比硅石多，容易控制，避免了爐渣堿度的劇烈波動(dòng)。而且由于加入SiO2的同時(shí)也帶入了鐵元素，有助于減少高爐渣量。當(dāng)上調(diào)堿度時(shí)，也可以用轉(zhuǎn)爐鋼渣塊代替石灰石或者白云石直接入爐。七、溶劑

42⑶熔劑成分波動(dòng)將引起高爐造渣制度的波動(dòng)。七、溶劑43⑷對堿性熔劑石灰石的質(zhì)量要求：一是熔劑中的堿性氧化物（CaO+MgO）含量要高，而酸性氧化物（SiO2+Al2O3）含量要低，一般要求石灰石中酸性氧化物含量不超過3.5%；二是有害雜質(zhì)S、P含量越少越好；三是要求石灰石有一定的強(qiáng)度和均勻的粒度組成。大高爐要求25~50mm，小高爐要求10~30mm。七、溶劑

43⑷對堿性熔劑石灰石的質(zhì)量要求：一是熔劑中的堿性氧化物44六.輔助原料可分為以下三大類：含鐵原料：如碎鐵等洗爐劑料：如錳礦、螢石等護(hù)爐劑料：如釩鈦礦等七、溶劑

44六.輔助原料可分為以下三大類：七、溶劑45燃料

45燃料46高爐用燃料主要有焦炭和噴吹用煤粉。下面僅僅介紹焦炭的有關(guān)內(nèi)容：⒈焦炭的作用發(fā)熱劑：焦炭在高爐冶煉中作為主要的能量來源，使高爐內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)得以進(jìn)行。高爐冶煉所需消耗的熱量有70－80%來自燃料的燃燒。還原劑：焦炭中的固定碳（C）和它燃燒產(chǎn)生的CO、H2與鐵礦礦石中各級(jí)氧氣物反應(yīng)，將鐵還原出來。料柱骨架：高爐內(nèi)的礦石和熔劑下降到高溫區(qū)時(shí)，全部軟化和熔化成液體，焦炭則即不熔化也不軟化，因而成了高爐內(nèi)支承料柱的骨架。八、燃料

46高爐用燃料主要有焦炭和噴吹用煤粉。下面僅僅介紹焦炭的有關(guān)47⒉焦炭的化學(xué)成分焦炭的化學(xué)成分決定了其化學(xué)性質(zhì)?；瘜W(xué)成分包含有五個(gè)方面，即固定碳、灰分、硫分、揮發(fā)分、水分的百分含量。⒊對焦炭的質(zhì)量要求亦即其化學(xué)成分的要求，有以下五各方面：⑴固定碳和灰分是焦炭的主要組成部分，兩者互為消長關(guān)系。固定碳含量高，單位焦炭提供的熱量和還原劑就多，灰分含量就低。八、燃料

47⒉焦炭的化學(xué)成分八、燃料48灰分含量高所帶來的不良影響有：①因灰分中80%是SiO2和Al2O3，灰分高，則高爐渣量增加。②灰分在煉焦過程中不能熔融，對焦炭中各種組織的黏結(jié)很不利，使裂紋增多，強(qiáng)度降低。③灰分與焦炭的膨脹性不同，在高爐內(nèi)加熱后，灰分顆粒周圍產(chǎn)生裂紋，使焦炭碎裂、粉化。④灰分中的堿金屬和Fe2O3等都對焦炭氣化反應(yīng)起催化作用，使焦炭反應(yīng)性指數(shù)增高，影響反應(yīng)后強(qiáng)度。因此要求固定碳含量高而灰分含量低。八、燃料

48灰分含量高所帶來的不良影響有：八、燃料49⑵硫分高爐燃料（焦炭和煤粉）所帶入的硫量約占高爐硫負(fù)荷的80%，因此要求其含量盡可能低。還有磷、堿金屬等雜質(zhì)含量盡可能低。⑶揮發(fā)分揮發(fā)分是焦炭成熟程度的標(biāo)志。揮發(fā)分含量低，說明結(jié)焦后期熱分解與熱縮聚程度高，氣孔壁材質(zhì)致密，有利于焦炭顯微硬度，耐磨強(qiáng)度和反應(yīng)后強(qiáng)度的提高，因此揮發(fā)分含量以低為好。八、燃料

49⑵硫分八、燃料50⑷水分焦炭水分波動(dòng)引起入爐干焦量變化，即焦炭真實(shí)負(fù)荷的波動(dòng)，因而要求焦炭水分在穩(wěn)定的前提下盡可能低，水分越高，焦粉粘附在焦塊上，不易篩除而帶入高爐，不利于生產(chǎn)。⑸磷和堿金屬含量也是需要控制的成分。八、燃料

50八、燃料51⒋冷態(tài)機(jī)械強(qiáng)度焦碳強(qiáng)度與高爐生產(chǎn)狀態(tài)和操作指標(biāo)密切相關(guān)，包括抗碎強(qiáng)度M40和抗磨強(qiáng)度M10兩項(xiàng)指標(biāo)。采用米庫姆轉(zhuǎn)鼓法測定冷態(tài)機(jī)械強(qiáng)度。焦碳在轉(zhuǎn)動(dòng)的鼓中，不斷地被提料板提起，然后落在鋼板上。在此過程中，焦碳與鼓壁和焦碳之間相互產(chǎn)生撞擊、磨檫的作用，使焦碳沿裂紋破裂以及表面被磨損，用以測定焦碳的抗碎強(qiáng)度和耐磨強(qiáng)度。鼓體是密閉的鋼板制圓筒，內(nèi)徑（1000±5）mm，鼓內(nèi)長（1000±5）mm，鼓壁厚度不小于5mm，沿鼓長方向有4根100mm×50mm×10mm的角鋼，相隔90°焊于鼓內(nèi)壁上。測量時(shí)，鼓內(nèi)裝入粒度大于60mm的試樣50Kg，以25r/min的速度旋轉(zhuǎn)4min。停轉(zhuǎn)后將鼓內(nèi)全部試樣用直徑40mm及10mm的圓孔篩處理。將焦碳分成大于40mm、40~10mm、小于10mm三級(jí)。大于40mm一級(jí)需進(jìn)行手穿孔。篩分時(shí)每次入篩量不得超過15kg。將篩分后的各級(jí)焦碳稱重，大于40mm的焦碳質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)(記為M40)為抗碎強(qiáng)度的指標(biāo)，而小于10mm的碎焦質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（記為M10）為耐磨強(qiáng)度指標(biāo)。GB1996—80規(guī)定：（Ⅰ類焦）M40/%≥80.0M10/%≤8.0八、燃料

51八、燃料52⒌粒度焦炭粒度要求均勻，平均以40~50㎜為適宜⒍高溫性能（熱態(tài)條件下的物理化學(xué)性能）焦炭高溫性能包括反應(yīng)性CRI和反應(yīng)后強(qiáng)度CSR。CRI是衡量焦炭在高溫狀態(tài)下抵抗CO2氣化能力的化學(xué)穩(wěn)定性指標(biāo)，反應(yīng)性高，在高爐內(nèi)被CO2溶損的比例高，導(dǎo)致焦比升高，并使焦炭氣孔增大，氣孔壁變薄，強(qiáng)度下降過程加劇，因此，希望焦炭反應(yīng)性低些。反應(yīng)后強(qiáng)度是衡量焦炭經(jīng)受CO2和堿金屬侵蝕狀態(tài)下保持高溫強(qiáng)度的能力，希望焦炭反應(yīng)后強(qiáng)度高一些。八、燃料

52八、燃料537.高爐高噴煤比操作對焦炭質(zhì)量的要求高爐實(shí)施噴煤技術(shù)以來，由于焦比大幅下降，料柱骨架作用日顯突出，對焦炭的質(zhì)量要求也越來越高，尤其是焦炭的強(qiáng)度要求更高，以提高到達(dá)風(fēng)口時(shí)保持原始粒度的能力。要求如下：⑴更好的原始強(qiáng)度(冷態(tài)機(jī)械強(qiáng)度)和更均勻的原始粒度。⑵更好的高溫強(qiáng)度.通過改善反應(yīng)性CRI來提高反應(yīng)后強(qiáng)度CSR。⑶因?yàn)榻固炕曳謱Ω郀t冶煉過程特別是對焦炭質(zhì)量本身的全面影響，因此強(qiáng)調(diào)降低焦炭灰分。八、燃料

53八、燃料54鐵元素的還原及生鐵的形成

54鐵元素的還原及生鐵的形成55還原反應(yīng)的基本原理還原劑對氧的親和力必須大于被還原元素對氧的親和力。衡量各種元素對氧的親和力大小，常用這些元素氧化物的標(biāo)準(zhǔn)生成自由能△G0。在高爐冶煉條件下：Cu、Ni、Co、Fe可以全部被還原；Cr、Mn、V、Si、Ti部分被還原；Al、Mg、Ca完全不被還原。九、鐵元素的還原及生鐵的形成

55還原反應(yīng)的基本原理九、鐵元素的還原及生鐵的形成56二、鐵氧化物的還原由實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐得知，鐵氧化物是按下面還原順序1．用CO還原：高于570℃時(shí)3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2+37130KJ（3－1）Fe3O4+CO=3FeO+CO2—20888KJ（3－2）FeO+CO=Fe+CO2+13605KJ（3－3）低于570℃時(shí)：3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2+37130KJ（3－1）Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2+17163KJ（3－2）九、鐵元素的還原及生鐵的形成

56二、鐵氧化物的還原九、鐵元素的還原及生鐵的形成57二、鐵氧化物的還原由實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐得知，鐵氧化物是按下面還原順序1．用CO還原：高于570℃時(shí)3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2+37130KJ（3－1）Fe3O4+CO=3FeO+CO2—20888KJ（3－2）FeO+CO=Fe+CO2+13605KJ（3－3）低于570℃時(shí)：3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2+37130KJ（3－1）Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2+17163KJ（3－2）從Fe2O逐級(jí)還原成Fe，除反應(yīng)式（3－2）為吸熱反應(yīng)外，其余反應(yīng)勻?yàn)榉艧岱磻?yīng)。

九、鐵元素的還原及生鐵的形成

57二、鐵氧化物的還原九、鐵元素的還原及生鐵的形成582．用固定碳還原焦碳從爐頂裝入，直到風(fēng)口始終以固體狀態(tài)存在。到風(fēng)口才被鼓入的熱風(fēng)燃燒。生成煤氣并產(chǎn)生大量的熱，提供高爐冶煉所需的熱量，所以焦炭既是還原劑，又是發(fā)熱劑。礦石中鐵氧化物不可能在高爐上部全部還原，總有一部分下到高溫區(qū)進(jìn)行最后還原－直接還原。九、鐵元素的還原及生鐵的形成

582．用固定碳還原九、鐵元素的還原及生鐵的形成593．用H2還原鐵氧化物高爐冶煉過程中除CO和固體C外，還有燃料帶入及鼓風(fēng)水分分解等產(chǎn)生的氫氣。在沒有噴吹燃料的高爐煤氣中，一般含H2量只占1.8%－2.5%，當(dāng)高爐噴吹煤粉后，煤氣中的H2濃度隨噴吹燃料的和種類及噴吹數(shù)量而變化。九、鐵元素的還原及生鐵的形成

593．用H2還原鐵氧化物九、鐵元素的還原及生鐵的形成604．復(fù)雜化合物中的鐵氧化物還原高爐爐料中的鐵氧化物常與其它氧化物結(jié)合成復(fù)雜的化合物，例如燒結(jié)礦中的硅酸鐵（Fe2SiO4），熔劑性燒結(jié)礦中的鐵酸鹽（CaO.Fe2O）,釩鈦磁鐵礦中的鈦鐵礦（FeTiO3）等。這此復(fù)雜的還原首先必須分解成自由的鐵氧化物，而再被還原劑還原，因此，還原比較困難，常常會(huì)消耗更多的燃料。九、鐵元素的還原及生鐵的形成

604．復(fù)雜化合物中的鐵氧化物還原九、鐵元素的還原及生鐵的形61鐵氧化物的直接還原和間接還原對焦比的影響

61鐵氧化物的直接還原和間接還原對焦比的影響62鐵氧化物由Fe2O3還原到FeO是比較容易的，正常情況下在高爐上部就可完成，即全部為間接還原。但從FeO還原成Fe，在高爐上部不能全部完成。因?yàn)榈V石的還原是從表及里進(jìn)行的，在間接還原區(qū)域，礦石外層還原了，但內(nèi)部還原就不易。這不是因?yàn)槊簹獠荒苓_(dá)到礦石的內(nèi)部，還在于礦石的內(nèi)部溫度還不足。礦石內(nèi)部未被還原的氧化鐵隨爐料下降，勢必進(jìn)入直接還原區(qū)。所以，礦石中的氧化鐵總有一部分是直接還原的。此外，由于成渣過程的進(jìn)行，總有一部分FeO進(jìn)入渣中，液態(tài)爐渣下降較快，也必有一部分FeO進(jìn)入高爐區(qū)發(fā)生直接還原。十、焦比影響

62鐵氧化物由Fe2O3還原到FeO是比較容易的，正常情況下63高爐進(jìn)行間接還原和直接還原區(qū)域并非固定不變。操作人員的任務(wù)力求控制高爐區(qū)不使之上移，以減少直接還原，發(fā)展間接還原。高爐爐溫下降，無非是供熱不足，或者消耗熱增多。不管哪種原因引起高爐下部直接還原增多，必然導(dǎo)致CO利用不好，增加熱量消耗和固體C的消耗，結(jié)果使?fàn)t溫下降或焦比上升。十、焦比影響

63高爐進(jìn)行間接還原和直接還原區(qū)域并非固定不變。操作人員的任64高爐中非鐵元素的還原

64高爐中非鐵元素的還原65高爐中陴鐵元素外，還有錳、硅、磷等其它元素的還原。Cu、Ni、Co、Sn可以全部被還原；Cr、Mn、V、Si、Ti部分被還原；Al、Mg、Ca完全不被還原。一、錳的還原錳是高爐冶煉中經(jīng)常遇到的金屬，高爐有時(shí)也煉鏡鐵或錳鐵，錳是貴重元素，高爐中的錳主要是由錳礦帶入的。高爐內(nèi)錳氧化物的還原也是由高價(jià)向低價(jià)逐級(jí)進(jìn)行的，其順序?yàn)椋?/p>

MnO2→Mn2O3→Mn3O4→MnO→Mn十一、高爐中非鐵元素的還原

65高爐中陴鐵元素外，還有錳、硅、磷等其它元素的還原。Cu66其化學(xué)反應(yīng)式為：2MnO2+CO=Mn2O3+CO2+226797KJ3Mn2O3+CO=2Mn3O4+CO2+170203KJMn3O4+CO=3MnO+CO2+51906KJ由于MnO是相當(dāng)穩(wěn)定的化合物，它的分解壓力比氧化鐵小得多，MnO不可能由間接還原獲得，只能靠直接還原取得。MnO+C=Mn+CO－165965KJ十一、高爐中非鐵元素的還原

66其化學(xué)反應(yīng)式為：十一、高爐中非鐵元素的還原67Mn在高爐內(nèi)有部分揮發(fā)，它到上部又被氧化成Mn3O4。當(dāng)溫度在1100~1200℃時(shí)，Mn的高級(jí)氧化物已還原到MnO，而MnO未開始還原就和SiO2組成硅酸鹽進(jìn)入熔融爐渣。含MnO的爐渣熔點(diǎn)很低，1150~1200℃即可熔化，因此絕大部分Mn是從液態(tài)爐渣中還原出來的。由于MnO在爐渣中絕大部分以硅酸鹽的形態(tài)存在，因此更難還原。要求還原溫度在1400~1500℃以上。十一、高爐中非鐵元素的還原

67Mn在高爐內(nèi)有部分揮發(fā)，它到上部又被氧化成Mn3O4。當(dāng)68高爐內(nèi)存在有利于Mn還原的條件，一是鐵的存在和Mn能溶于鐵水中就有助于MnO的還原，當(dāng)鐵存在時(shí)，MnO在1030℃就開始還原。二是高爐中有大量C存在。三是高爐渣中大量CaO的存在也能促進(jìn)MnO的還原。煉普通生鐵時(shí)大約40~60%的Mn進(jìn)入生鐵，有5~10%的Mn揮發(fā)進(jìn)入煤氣，其余進(jìn)入爐渣。十一、高爐中非鐵元素的還原

68高爐內(nèi)存在有利于Mn還原的條件，一是鐵的存在和Mn能溶于69硅的還原

69硅的還原70Si在自然界中以SiO2的形態(tài)存在，高爐中的硅主要來源礦石和焦炭，SiO2是較穩(wěn)定的化合物，它的生成熱很大。很難還原。其還原順序?yàn)椋篠iO2SiOSi還原1公斤Si需要的熱量為從FeO中還原1公斤Fe的8倍。在高爐中，由于爐渣中的SiO2常與CaO、MgO等結(jié)合成為復(fù)雜的化合物，使SiO2的還原變得更困難。Si+O2=SiO2+116580KJ首先，風(fēng)口燃燒帶高溫條件下SiO2氣化產(chǎn)生SiO氣體：SiO2+C=SiO+CO而SiO極易揮發(fā)，與C接觸良好，促進(jìn)了Si的還原：SiO氣+C=〔Si〕+CO其次,風(fēng)口前氣化產(chǎn)生的Si溶解于生鐵中與下降的鐵水接觸,被鐵水中的C所還原,還原產(chǎn)生的Si很容易進(jìn)入生鐵SiO氣+〔C〕=〔Si〕+CO十二、硅的還原

70Si在自然界中以SiO2的形態(tài)存在，高爐中的硅主要來源礦71三是由于還原產(chǎn)生的Si溶解于生鐵中形成穩(wěn)定的Fe—Si化合物，同時(shí)放出熱量，有利于Si的還原，由于鐵的存在，Si開始還原的溫度可降到1050℃。煉鐵工作者，通常用生鐵中的含Si來表示爐溫，這是因?yàn)镾i無論是液態(tài)中還是從氣態(tài)中還原，都需要很高的溫度，爐缸溫度超高，還原進(jìn)入生鐵的Si就越多，反之，生鐵中含Si量越少。生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，爐缸溫度（渣、鐵溫度）與生鐵含量呈直線關(guān)系，因此，通常用生鐵含Si來表示爐溫，生鐵含Si量成為爐缸溫度的代名詞。有時(shí)也有不完全相符的現(xiàn)象，這表明爐缸溫度失常。十二、硅的還原

71三是由于還原產(chǎn)生的Si溶解于生鐵中形成穩(wěn)定的Fe—Si化72磷的還原

72磷的還原73磷在爐料中主要是以磷酸鈣（CaO3）3P2O5的形態(tài)存在，有時(shí)也以蘭鐵礦［（FeO）3P2O5］.8H2O形態(tài)存在。磷酸鈣是比較穩(wěn)定的化合物，它在高爐內(nèi)首先進(jìn)入爐渣，被渣中SiO2置換出自由狀態(tài)的P2O5改善了還原條件，再進(jìn)行直接還原。盡管磷是一個(gè)難還原的元素，反應(yīng)時(shí)吸收大量的熱。但在高爐冶煉條件下，磷幾乎全部進(jìn)行生鐵。十三、磷的還原

73磷在爐料中主要是以磷酸鈣（CaO3）3P2O5的形態(tài)存在74鉛、砷、鋅還原

74鉛、砷、鋅還原751．鉛在爐料中常以PbSO4、PbS等形式存在，鉛是易還原金屬，或以全部還原。還原出來的鉛（11.34克/厘米3）由于它的比重大于鐵水（7.87克/厘米3），而沉入爐底磚縫，破壞爐底。2．鋅在礦石中以ZnS狀態(tài)存在，有時(shí)也以碳酸鹽或硅酸鹽狀態(tài)存在。還原的Zn很容易揮發(fā)，揮發(fā)的Zn到高爐上部，被CO2或H2O重新氧化成ZnO，部分被煤氣帶出爐外，部分隨爐料下降，再被還原劑在爐內(nèi)富集。部分Zn蒸氣滲入爐襯，在爐襯中冷凝，并被氧化成ZnO，體積膨脹，破壞爐墻，凝附在內(nèi)壁上的ZnO，積久還能形成爐瘤。3．砷是有害元素，它能降低生鐵和鋼的性能，使鋼冷脆。十四、鉛、砷、鋅還原

751．鉛在爐料中常以PbSO4、PbS等形式存在，鉛是易還76鐵礦石還原的機(jī)理

76鐵礦石還原的機(jī)理77所謂鐵礦石還原機(jī)理，就是對鐵礦石還原過程的微觀解釋，即關(guān)于鐵礦石在還原過程中鐵氧化物的氧是怎樣被還原劑奪走和這種還原過程的快慢受哪些因素影響的限制等問題的理論說明，它是解決反應(yīng)速度問題的主要理論根據(jù)。主要理論有以下四種：Ⅰ二步還原理論；第一步，F(xiàn)eO固=Fe固+1/2O2氣，即鐵氧化物分解；第二步，1/2O2氣+CO氣=CO2氣，即還原劑氧化。Ⅱ吸附自動(dòng)催化理論：FeO固+CO氣=FeO固·CO吸附FeO固·CO吸附=Fe固·CO2吸附Fe固·CO2吸附=Fe固+CO2氣Ⅲ固相擴(kuò)散理論：鐵氧化物的還原過程中，反應(yīng)層內(nèi)有FeO，F(xiàn)e等原子或離子的固相擴(kuò)散，從而使固體內(nèi)部沒被還原的部分裸露出來，促使反應(yīng)不斷進(jìn)行。實(shí)際上它是吸附自動(dòng)催化理論的補(bǔ)充和發(fā)展。十五、鐵礦石還原的機(jī)理

77所謂鐵礦石還原機(jī)理，就是對鐵礦石還原過程的微觀解釋，即關(guān)78Ⅳ未反應(yīng)核模型理論：它比較全面地解釋了鐵氧化物地整體還原過程，是目前得到公認(rèn)的理論。要點(diǎn)是：由于鐵氧化物有從高級(jí)到低級(jí)逐級(jí)還原的特點(diǎn)，當(dāng)一個(gè)鐵礦石顆粒還原到一定程度后，外部形成了多孔的還原產(chǎn)物——鐵的殼層，而內(nèi)部尚有一個(gè)未反應(yīng)的核心。隨著反應(yīng)的推進(jìn)，這個(gè)未反應(yīng)的核心逐漸縮小，直到完全消失。整個(gè)反應(yīng)過程按以下順序進(jìn)行：氣體還原劑的外擴(kuò)散→還原劑內(nèi)擴(kuò)散→還原氣體吸附→界面化學(xué)反應(yīng)→氧化氣體脫附→氧化氣體內(nèi)擴(kuò)散→氧化氣體外擴(kuò)散。4.5影響鐵礦石還原速度的因素鐵礦石還原速度的快慢，主要取決于煤氣流和礦石的特性，煤氣流特性主要是煤氣溫度、壓力、流速和成分等，礦石特性主要是粒度、氣孔度和礦物組成。十五、鐵礦石還原的機(jī)理

78Ⅳ未反應(yīng)核模型理論：它比較全面地解釋了鐵氧化物地整體79造渣79造渣80爐渣對高爐冶煉過程有著重要的意義，造渣是高爐一系列物理和化學(xué)變化的重要組成部分。要煉好鐵，必須煉好渣，因?yàn)樗坏绊懼郀t的順行與質(zhì)量，而且影響著生鐵的質(zhì)量和高爐的壽命。爐渣主要來源于：礦石中的脈石，燃料中的灰分，熔劑中和氧化物，被侵蝕的爐襯、初渣中含有大量礦石中的氧化物。對爐渣性質(zhì)起決定作用的是前三項(xiàng)，脈石和灰分的主要成份是SiO2和Al2O3。爐渣中的主要成份是SiO2、Al2O3、CaO、MgO四種氧化物，十六、造渣和脫硫

80爐渣對高爐冶煉過程有著重要的意義，造渣是高爐一系列物理81爐渣和生鐵相伴生成，它是高爐冶煉的副產(chǎn)品，但它對高爐冶煉過程，生鐵質(zhì)量，高爐順行，高爐壽命，爐缸熱制度等起著不容忽視的作用。1．由于爐渣具有熔點(diǎn)低，比重小和不熔于生鐵的特點(diǎn)，使渣、鐵分離，得到純凈的生鐵，并能自由地流出爐外，這是高爐造渣過程的基本作用。2．去除生鐵中的硫和有利于選擇或抑制Si、Mn等元素的還原，起著控制生鐵成份的作用。十六、造渣和脫硫

81爐渣和生鐵相伴生成，它是高爐冶煉的副產(chǎn)品，但它對高爐冶煉823．爐渣生成了高爐內(nèi)的軟熔帶入滴落帶，對爐內(nèi)煤氣的分布和爐料的下降都有很大的影響，因此，爐渣的性質(zhì)和數(shù)量，生成的位置對爐料的順行和爐缸的熱制度起著直接的作用。4．爐渣附著在爐墻上形成渣皮，起著保護(hù)爐襯的作用，但是，在另外一種情況下又可侵蝕爐襯，破壞爐墻。因此，爐渣的成分和性質(zhì)直接影響高爐壽命。十六、造渣和脫硫

823．爐渣生成了高爐內(nèi)的軟熔帶入滴落帶，對爐內(nèi)煤氣的分布和83爐渣中堿性氧化物和酸性氧化物的比值稱為堿度。一般都用堿度這一概念作為衡量和選擇爐渣的標(biāo)準(zhǔn)。盡管組成爐渣的氧化物很多，但對爐渣影響較大和爐渣中含量最多的是SiO2、Al2O3、CaO、MgO四種氧化物，因此常用其中的堿性氧化物CaO、MgO和酸性氧化物SiO2、Al2O3的重量百分?jǐn)?shù)之比來表示爐渣堿度，即：

R=(CaO＋MgO)/(SiO2＋Al2O3)R叫做全堿度四元堿度。但在一定冶煉條件下，渣中Al2O3的含量比較固定，生產(chǎn)過程中難以調(diào)整，因此，爐渣堿度指標(biāo)計(jì)算中往往去除Al2O3，即：

R=(CaO＋MgO)/(SiO2這里叫做三元堿度，同樣，渣中MgO的含量也比較固定，生產(chǎn)過程中也不常調(diào)整，因此，爐渣堿也去除MgO，即R=CaO/SiO2這叫二元堿度，計(jì)算比較簡單，調(diào)整也方便，又能滿足一般生產(chǎn)工藝需要。因此，實(shí)際生產(chǎn)中大部分使用二元堿度。我國大、中型鋼鐵廠高爐選用爐渣堿度（CaO/SiO2）一般在1.0－1.2之間，十六、造渣和脫硫

83爐渣中堿性氧化物和酸性氧化物的比值稱為堿度。一般都用堿度84爐渣的穩(wěn)定性是指爐渣的化學(xué)組成和溫度變化時(shí)，爐渣的黏度和熔化性溫度變化大小的性能。即對爐渣物理性能影響的程度。爐渣和穩(wěn)定性分為熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。在高爐冶煉過程中，由于原料成分，操作制度的變化，爐渣成分和溫度必然會(huì)或多或少的波動(dòng)，如果這時(shí)使用穩(wěn)定性較好的爐渣，其渣仍能保持良好的流動(dòng)性，從而可以維持正常的高爐生產(chǎn)。若使用穩(wěn)定性較差的爐渣，將會(huì)使?fàn)t渣熔化溫度和黏度突然升高，輕則引起爐況不順，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致爐缸凍結(jié)的后果。十六、造渣和脫硫

84爐渣的穩(wěn)定性是指爐渣的化學(xué)組成和溫度變化時(shí)，爐渣的黏度和85生鐵去硫

85生鐵去硫86硫的來源、存在形態(tài)及危害高爐中的硫全部由爐料帶進(jìn)的，通常爐料中煤和焦碳的含量最高，約占高爐爐料中硫的70%－80%，其余部分是由礦石、熔劑帶入的。焦炭和烘煤粉中的硫主要是以有機(jī)硫的形式存在，少量的硫是以硫化鐵和硫酸鹽的形態(tài)存在，燒結(jié)礦中的硫以硫化鐵的形態(tài)存在。硫是影響鋼鐵質(zhì)量的重要因素，鋼中含有超過規(guī)定限量的硫，就會(huì)使鋼產(chǎn)生熱脆性。因而國家規(guī)定制鋼鐵含硫不能大于0.07%，鑄造鐵含硫不能大于0.06%。十七、去硫

86硫的來源、存在形態(tài)及危害十七、去硫87硫的來源、存在形態(tài)及危害高爐中的硫全部由爐料帶進(jìn)的，通常爐料中煤和焦碳的含量最高，約占高爐爐料中硫的70%－80%，其余部分是由礦石、熔劑帶入的。焦炭和烘煤粉中的硫主要是以有機(jī)硫的形式存在，少量的硫是以硫化鐵和硫酸鹽的形態(tài)存在，燒結(jié)礦中的硫以硫化鐵的形態(tài)存在。硫是影響鋼鐵質(zhì)量的重要因素，鋼中含有超過規(guī)定限量的硫，就會(huì)使鋼產(chǎn)生熱脆性。因而國家規(guī)定制鋼鐵含硫不能大于0.07%，鑄造鐵含硫不能大于0.06%。十七、去硫

87硫的來源、存在形態(tài)及危害十七、去硫88生鐵含量決定于下列四個(gè)因素：1．冶煉單位生鐵爐料帶入的總硫量。2．冶煉單位生鐵所生成的煤氣中揮發(fā)的量。3．冶煉單位生鐵生成渣的多少。4．硫在渣鐵間的分配系數(shù)。十七、去硫

88生鐵含量決定于下列四個(gè)因素：十七、去硫89三、影響爐渣脫硫能力的因素1．爐渣的化學(xué)成分（1）爐渣的堿度爐渣的堿度是脫硫的關(guān)鍵因素。一般規(guī)律是爐渣堿度愈高，脫硫能力愈強(qiáng)。（2）MgO

MgO也有一定的脫硫能力，但不及CaO，這是由于MgS不及CaS穩(wěn)定。（3）Al2O3不利于脫硫。（4）FeO對脫硫及為不利。十七、去硫

89三、影響爐渣脫硫能力的因素十七、去硫902．渣鐵溫度溫度對爐渣的脫硫能力影響很大。（1）由于脫硫是吸熱反應(yīng)，提高溫度對脫硫反應(yīng)有利。（2）提高溫度能降低爐渣黏度，促進(jìn)硫離子和氧離子的擴(kuò)散，可加快脫硫反應(yīng)速度；（3）提高溫度能使FeO加速還原，降低渣FeO的含量，對脫硫反應(yīng)也是有利的。十七、去硫

902．渣鐵溫度十七、去硫913．爐渣黏度爐渣黏度對脫硫反應(yīng)影響很大。爐渣黏度低，流動(dòng)性好，有利于氧離子和硫離子的擴(kuò)散，高爐操作高爐操作穩(wěn)定有利于脫硫；當(dāng)高爐不順行、煤氣分布失常、爐缸工作不均勻、結(jié)瘤等都會(huì)導(dǎo)致生鐵含硫量升高，十七、去硫

913．爐渣黏度十七、去硫92基本操作制度

92基本操作制度93高爐基本的操作制度包括：熱制度、送風(fēng)制度、造渣制度和裝料制度。高爐操作者根據(jù)高爐強(qiáng)化程度、冶煉的生鐵品種、原燃料質(zhì)量，高爐爐型及設(shè)備狀況來選擇合理的操作制度。一、熱制度高爐熱制度是指高爐爐缸應(yīng)具有的溫度水平，它反應(yīng)高爐爐內(nèi)熱量收入與支出的平衡狀態(tài)。爐缸溫度可用鐵水和熔渣溫度來表示，這稱為“爐缸的物理”熱，也可用生鐵含硅量的高低來表示爐缸溫度，這稱之為“爐缸的化學(xué)熱”，十八、基本操作制度

93高爐基本的操作制度包括：熱制度、送風(fēng)制度、造渣制度和裝料94（一）熱制度的選擇在一定的原燃料條件下，合理的熱制度要根據(jù)高爐的具體特點(diǎn)及冶煉品種來定。保證生鐵含硅量、含硫量在所規(guī)定的范圍內(nèi)。冶煉制鋼生鐵時(shí)［Si］含量控制在0.2%－0.5%之間。（二）影響熱制度的主要因素1．爐料與煤氣流分布對熱制度的影響爐料和煤氣流的相對運(yùn)動(dòng)是冶煉過程最基本的運(yùn)動(dòng)形式。一切物理和化學(xué)反應(yīng)都在這一相對運(yùn)動(dòng)中發(fā)生、發(fā)展和完成。因此，爐料與煤氣分布狀態(tài)如何成為影響高爐熱度的主要因素。十八、基本操作制度

94（一）熱制度的選擇十八、基本操作制度952．原燃料性質(zhì)對熱制度的影響（1）礦石質(zhì)量的影響。礦石品位、粒度、還原性等的波動(dòng)對爐溫影響較大。一般礦石的品位提高1%，焦比約降2%，產(chǎn)量提高3%。燒結(jié)礦中FeO增加1%，焦比升高1.5%，礦石粒度均勻有利于透氣性改善和煤氣利用提高。（2）焦炭質(zhì)量的影響。焦炭含硫量增加0.1%，焦比升高1.2%－2.0%，灰分增加1%，焦比上升2%左右，因此，焦炭含硫量及灰分的波動(dòng)，對高爐熱制度都有很大的影響。十八、基本操作制度

95十八、基本操作制度96

3．其它操作制度的影響風(fēng)溫是高爐生產(chǎn)主要熱能來源之一。調(diào)節(jié)風(fēng)溫可以及時(shí)改變爐缸熱制度；噴吹燃料也是熱源和還原劑的來源，噴吹燃料使?fàn)t缸中心溫度升高，整個(gè)爐缸截面積溫度梯度減少，保證爐缸均勻活躍。十八、基本操作制度

96十八、基本操作制度97二、送風(fēng)制度送風(fēng)制度是在一定的冶煉條件下，保持合適的鼓風(fēng)參數(shù)和風(fēng)口進(jìn)風(fēng)狀態(tài)，以達(dá)到煤氣合理分布，使?fàn)t缸工作均勻活躍，爐況穩(wěn)定。（1）風(fēng)量風(fēng)量對高爐冶煉下料速度、煤氣分布、造渣制度和熱制度都將產(chǎn)生影響。一般情況下，風(fēng)量與下料速度，冶煉強(qiáng)度和生鐵產(chǎn)量成正比關(guān)系。風(fēng)量的調(diào)節(jié)作用是：控制料速、實(shí)現(xiàn)計(jì)劃冶煉強(qiáng)度，以保持料線不變；穩(wěn)定氣流，在爐況不順的初期，減少風(fēng)量是降低壓差，消除管道、防止難行、崩料和懸料的有效手段。爐涼減風(fēng)控制下料速度。十八、基本操作制度

97二、送風(fēng)制度十八、基本操作制度98（2）風(fēng)壓風(fēng)壓直接反應(yīng)爐內(nèi)煤氣與料柱透氣性的適應(yīng)情況。（3）風(fēng)溫提高風(fēng)溫可大幅度地降低焦比，是高爐強(qiáng)化冶煉的主要措施。在高爐生產(chǎn)中，要盡量采用高風(fēng)溫操作，充分發(fā)揮高風(fēng)溫對爐況的有利作用。十八、基本操作制度

98（2）風(fēng)壓十八、基本操作制度99（4）風(fēng)口面積和長度在高冶煉強(qiáng)度時(shí)，由于風(fēng)量、風(fēng)溫必須保持較高的水平，通常改變風(fēng)口的進(jìn)風(fēng)面積的辦法來調(diào)節(jié)鼓風(fēng)動(dòng)能，有時(shí)也改變風(fēng)口長度的辦法來調(diào)節(jié)邊緣與中心氣流，所以調(diào)節(jié)風(fēng)口的直徑和長度成為下部調(diào)節(jié)的重要手段。十八、基本操作制度

99（4）風(fēng)口面積和長度十八、基本操作制度100三、裝料制度裝料制度是對爐料裝入爐內(nèi)方式方法的有關(guān)規(guī)定。爐料裝入的設(shè)備有鐘式裝料設(shè)備和無料鐘裝料設(shè)備。（一）裝料順序（略）（二）批重大小礦石批重與原料條件有著密切的關(guān)系，它隨冶煉強(qiáng)度的提高，礦石的批重也相應(yīng)擴(kuò)大。（三）料線（略）十八、基本操作制度

100三、裝料制度十八、基本操作制度101四、造渣制度高爐根據(jù)不同的原燃料條件及生鐵品種規(guī)格，選擇不同的造渣制度。選擇造渣制度應(yīng)滿足：1．保證爐渣在一定溫度下有較好的流動(dòng)性及足夠的脫硫能力。2．保證爐渣具有良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。3．有利于爐況順行和保證生鐵成份合格。十八、基本操作制度

101四、造渣制度十八、基本操作制度102爐況判斷與調(diào)節(jié)

102爐況判斷與調(diào)節(jié)103一、爐況判斷的重要性調(diào)節(jié)高爐爐況的基礎(chǔ)是正確的分析與判斷，而正確的分析與判斷又在于敏銳的觀察。一般觀察爐況的內(nèi)容是：1．生鐵硅硫含量的高低；2．渣鐵顏色及形態(tài)2．高爐順行情況。前兩項(xiàng)主要是觀察熱制度與造渣制度的波動(dòng)，它關(guān)系到產(chǎn)品品種和質(zhì)量是否合格，后一項(xiàng)主要是觀察送風(fēng)制度與裝料制度的變化，上升煤氣流與料柱透氣是否相適應(yīng)。它關(guān)系到高爐的高產(chǎn)與低耗。十九、爐況的判斷

103一、爐況判斷的重要性十九、爐況的判斷104二、爐況判斷的方法判斷爐況的方法有：直接觀察法、間接觀察法和計(jì)算機(jī)監(jiān)測法。（一）直接觀察法1．看風(fēng)口在風(fēng)口區(qū)焦炭進(jìn)行燃燒，它是高爐溫度最高區(qū)域，因此，通過它查以觀察焦炭在風(fēng)口前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，及明亮程度來判斷爐缸圓周工作、爐溫及順行情況。2．看出渣煉鐵工作者有句俗話：“煉鐵好鐵必?zé)捄迷保挥泻迷艜?huì)有好鐵，因此，看渣是直接觀察判斷爐況的重要手段之一?？丛腥础耙豢丛膲A度、二看渣的涼熱、三看出渣過程的變化”十九、爐況的判斷

104二、爐況判斷的方法十九、爐況的判斷1053．看出鐵看出鐵主要是判斷生鐵中［Si］和［S］的含量，以確定生鐵品種是否符合標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)也查以判斷爐溫和爐缸工作狀態(tài)，而且還根據(jù)生鐵的成份分析來調(diào)節(jié)焦炭負(fù)荷。4．用料速和料尺來判斷爐況看料速一般是在相同條件下來比較料速快慢與均勻程度，即每小時(shí)下料的批數(shù)。高爐順行時(shí)，料尺均勻下降，沒有停滯和陷落現(xiàn)象。爐熱時(shí)，每小時(shí)下料的批數(shù)減少，爐涼時(shí)，每小時(shí)下料的批數(shù)