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第一篇煉鐵生產(chǎn)一、煉鐵定義

所謂煉鐵是指利用含鐵礦石、燃料、熔劑等原燃料通過(guò)冶煉生產(chǎn)合格生鐵的工藝過(guò)程。0

概述二、高爐煉鐵的生產(chǎn)工藝圖1高爐本體和輔助設(shè)備系統(tǒng)二、高爐煉鐵的生產(chǎn)工藝

1、高爐本體高爐本體是煉鐵生產(chǎn)的核心設(shè)備，包括爐基、爐殼、爐襯、冷卻設(shè)備、爐頂裝料設(shè)備等，整個(gè)冶煉過(guò)程是在高爐內(nèi)完成的。二、高爐煉鐵的生產(chǎn)工藝

2、輔助設(shè)備系統(tǒng)五個(gè)輔助設(shè)備系統(tǒng)包括上料系統(tǒng)、送風(fēng)系統(tǒng)、煤氣凈化系統(tǒng)、渣鐵處理系統(tǒng)、噴吹燃料系統(tǒng)。二、高爐煉鐵的生產(chǎn)工藝（1）上料系統(tǒng)包括貯礦場(chǎng)、貯礦槽、焦炭倉(cāng)、焦炭滾篩、稱(chēng)量漏斗、稱(chēng)量車(chē)等。上料系統(tǒng)的任務(wù)是將高爐所需原燃料通過(guò)上料設(shè)備裝入高爐內(nèi)以供高爐冶煉用。二、高爐煉鐵的生產(chǎn)工藝（1）上料系統(tǒng)包括貯礦場(chǎng)、貯礦槽、焦炭倉(cāng)、焦炭滾篩、稱(chēng)量漏斗、稱(chēng)量車(chē)等。上料系統(tǒng)的任務(wù)是將高爐所需原燃料通過(guò)上料設(shè)備裝入高爐內(nèi)以供高爐冶煉用。二、高爐煉鐵的生產(chǎn)工藝（2）送風(fēng)系統(tǒng)

包括鼓風(fēng)機(jī)、熱風(fēng)爐、熱風(fēng)彎管、直吹管等。送風(fēng)系統(tǒng)的任務(wù)是將風(fēng)機(jī)送來(lái)的冷風(fēng)經(jīng)熱風(fēng)爐預(yù)熱以后送進(jìn)高爐內(nèi)。二、高爐煉鐵的生產(chǎn)工藝（3）煤氣凈化系統(tǒng)

包括上升管、下降管、重力除塵器、洗滌塔、文氏管、脫水器等。

煤氣凈化系統(tǒng)的任務(wù)是將高爐冶煉所產(chǎn)生的荒煤氣進(jìn)行凈化處理，以獲得合格的氣體燃料。二、高爐煉鐵的生產(chǎn)工藝（3）煤氣凈化系統(tǒng)

包括上升管、下降管、重力除塵器、洗滌塔、文氏管、脫水器等。

煤氣凈化系統(tǒng)的任務(wù)是將高爐冶煉所產(chǎn)生的荒煤氣進(jìn)行凈化處理,以獲得合格的氣體燃料。二、高爐煉鐵的生產(chǎn)工藝（4）渣鐵處理系統(tǒng)

包括出鐵場(chǎng)、泥炮、開(kāi)口機(jī)、爐前吊車(chē)、鐵水罐、鑄鐵機(jī)、渣罐等。

渣鐵處理系統(tǒng)的任務(wù)是將爐內(nèi)放出的渣、鐵，按要求進(jìn)行處理；二、高爐煉鐵的生產(chǎn)工藝（5）噴吹燃料系統(tǒng)

包括煤粉收集罐、貯煤罐、噴吹罐、混合器和噴槍等。噴吹燃料系統(tǒng)的任務(wù)是將按一定要求準(zhǔn)備好的燃料噴入爐內(nèi)，可代替部分昂貴的冶金焦，以降低冶煉成本，改善高爐操作指標(biāo)。二、高爐煉鐵的生產(chǎn)工藝

3、主要產(chǎn)品高爐冶煉的主要產(chǎn)品是生鐵，副產(chǎn)品是爐渣、煤氣和一定量的爐塵等

（1）生鐵分為煉鋼生鐵和鑄造生鐵兩大類(lèi)，我國(guó)約90%以上的為煉鋼生鐵，其余的部分為鑄造生鐵。它們的主要區(qū)別是含Si量不同。

二、高爐煉鐵的生產(chǎn)工藝（2）爐渣礦石中的脈石和熔劑、燃料灰分等熔化后組成爐渣，其主要成分為CaO、MgO、SiO2、Al2O3等。

爐渣常用作水泥原料及隔熱、建材、鋪路等材料。

我國(guó)大中型高爐的渣量一般在每噸鐵300～600㎏之間，地方小高爐的渣量大大超過(guò)此數(shù)值。

二、高爐煉鐵的生產(chǎn)工藝（3）煤氣

煤氣的化學(xué)成分為CO、CO2、H2、N2及少量CH4等。高爐冶煉每噸生鐵大約產(chǎn)生煤氣1700～3000m3。

煤氣經(jīng)處理后，成為很好的氣體燃料，除作為熱風(fēng)爐的燃料外，還可供煉鋼、煉焦、軋鋼廠(chǎng)均熱爐以及燒鍋爐等用戶(hù)。二、高爐煉鐵的生產(chǎn)工藝（3）煤氣高爐煤氣是無(wú)色、無(wú)味的氣體，有毒易爆炸。因此，在煤氣區(qū)域工作，要特別注意防火和預(yù)防煤氣中毒。二、高爐煉鐵的生產(chǎn)工藝（4）爐塵

爐塵是隨高爐逸出的細(xì)粒爐料，經(jīng)除塵處理后與煤氣分離。

爐塵含F(xiàn)e、C、CaO等有用物質(zhì)，可作為燒結(jié)的原料，噸鐵爐塵量為10～100㎏。近年來(lái)日本用爐塵生產(chǎn)海綿鐵成功，開(kāi)辟了利用爐塵的新途徑。三、高爐生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（1）高爐有效容積利用系數(shù)ηu=

式中ηu——每立方米高爐有效容積在一晝夜內(nèi)生產(chǎn)合格生鐵的噸數(shù)

P——高爐一晝夜生產(chǎn)的合格生鐵；

Vu——高爐有效容積，指爐缸、爐腹、爐腰、爐身、爐喉五段之和。三、高爐生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（2）焦比K=

式中K——一噸生鐵消耗的焦炭量；

Q——高爐一晝夜消耗的干焦量。

焦比是能耗的重要指標(biāo)，它對(duì)生鐵成本的影響最大。因此降低焦比和燃料比始終是高爐操作者努力的方向。目前我國(guó)噴吹高爐的焦比一般低于450㎏/t。國(guó)外先進(jìn)高爐焦比已小于400㎏/t，燃料比約450㎏/t。

三、高爐生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（3）綜合焦比指冶煉每噸生鐵消耗干焦數(shù)量與其它輔助燃料折算成相應(yīng)干焦數(shù)量的總和；綜合焦比=

=三、高爐生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（4）冶煉強(qiáng)度指冶煉每噸生鐵消耗干焦數(shù)量與其它輔助燃料折算成相應(yīng)干焦數(shù)量的總和；I=冶煉強(qiáng)度是指每立方米高爐有效容積消耗的焦炭總量，當(dāng)高爐噴吹燃料時(shí)每晝夜每立方米高爐有效容積消耗的燃料折合總量，稱(chēng)為綜合冶煉強(qiáng)度。三、高爐生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（5）休風(fēng)率休風(fēng)率是指休風(fēng)時(shí)間（日歷時(shí)間扣除計(jì)劃?rùn)z修時(shí)間）占規(guī)定作業(yè)時(shí)間的百分?jǐn)?shù)。休風(fēng)率=×100%休風(fēng)率反映設(shè)備管理維護(hù)和高爐的操作水平。降低休風(fēng)率是高爐增產(chǎn)節(jié)焦的重要途徑，我國(guó)先進(jìn)高爐休風(fēng)率已降到1%以下。三、高爐生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（6）生鐵合格率化學(xué)成分符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的生鐵為合格生鐵。合格生鐵占高爐總產(chǎn)量的百分?jǐn)?shù)為生鐵合格率，它是評(píng)價(jià)高爐產(chǎn)品質(zhì)量的指標(biāo)，即

生鐵合格率=×100%三、高爐生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（7）爐齡系指兩代高爐大修之間高爐實(shí)際運(yùn)行時(shí)間。衡量爐齡的另一個(gè)指標(biāo)是每立方米爐容在一代爐齡內(nèi)的累計(jì)產(chǎn)鐵量。延長(zhǎng)爐齡是高爐工作者的重要課題，現(xiàn)今高爐平均壽命可達(dá)5000t/m3以上，日本君津3號(hào)高爐達(dá)8000t/m3的最高紀(jì)錄。四、高爐生產(chǎn)發(fā)展方向總的發(fā)展方向是：節(jié)約能源、資源，提高設(shè)備效率，實(shí)現(xiàn)全方位自動(dòng)化，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，實(shí)現(xiàn)綜合治理。1煉鐵原料

高爐煉鐵的主要原料是鐵礦石、熔劑和燃料。1.1鐵礦石和熔劑1.1.1鐵礦資源及其特性

礦石是在目前的技術(shù)條件下能經(jīng)濟(jì)合理地從中提取金屬、金屬化合物或有用礦物的物質(zhì)。

礦石又由有用礦物和脈石礦物所組成。

按其礦物組成主要分為四大類(lèi)：磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦和菱鐵礦。1.1鐵礦石和熔劑1.1.1鐵礦資源及其特性（1）磁鐵礦俗稱(chēng)黑礦，化學(xué)式為Fe3O4，結(jié)構(gòu)致密，晶粒細(xì)小，黑色條痕。強(qiáng)磁性，S、P含量較高，還原性差。（2）赤鐵礦俗稱(chēng)紅礦，化學(xué)式為Fe2O3，櫻紅色條痕，具有弱磁性。S、P含量較低，易破碎、易還原。1.1鐵礦石和熔劑1.1.1鐵礦資源及其特性（3）褐鐵礦褐鐵礦是含結(jié)晶水的氧化物，呈褐色條痕，還原性好，化學(xué)式為nFe2O3·mH2O(n=1～3,m=1～4)。其中絕大部分含鐵礦物是以2Fe2O3·3H2O的形式存在的。1.1鐵礦石和熔劑1.1.1鐵礦資源及其特性（4）菱鐵礦它為碳酸鹽鐵礦石，化學(xué)式為FeCO3，菱鐵礦很容易被分解氧化成褐鐵礦，一般含鐵量不高，但受熱分解出CO2以后，不僅含鐵量顯著提高而且也變得多孔，還原性很好，其含S低，含P較高。1.1鐵礦石和熔劑1.1.2高爐冶煉對(duì)鐵礦石的要求高爐冶煉對(duì)鐵礦石的要求是：含鐵量高，脈石少，有害雜質(zhì)少，化學(xué)成分穩(wěn)定，粒度均勻，具有良好的還原性及一定的機(jī)械強(qiáng)度等性能。1.1鐵礦石和熔劑1.1.2.1鐵礦石的成分鐵礦石主要由含鐵礦物和脈石組成，鐵礦石含鐵量的高低用品位來(lái)表示，礦石品位是衡量鐵礦石質(zhì)量的主要指標(biāo)。工業(yè)上使用的鐵礦石含鐵量范圍一般在23%～70%之間，鐵礦石含鐵量高有利于降低焦比和提高產(chǎn)量。1.1鐵礦石和熔劑1.1.2.1鐵礦石的成分一般地說(shuō)，直接入爐冶煉礦石的叫做富礦；由于含鐵量較低，不能直接入爐冶煉要經(jīng)過(guò)選礦處理的叫貧礦。脈石成分絕大多數(shù)為酸性，SiO2含量較高。SiO2含量越高，需加入的石灰石也愈多，導(dǎo)致燃料消耗增多，引起焦比升高和產(chǎn)量下降。所以要求鐵礦石中含SiO2愈低愈好。1.1鐵礦石和熔劑1.1.2.1鐵礦石的成分礦石中的有害元素主要有硫、磷、鉛、鋅等。（1）硫硫能使鋼材具有熱脆性。這是由于硫在鋼中主要以FeS的形式存在，F(xiàn)eS和Fe組成的共晶體熔點(diǎn)為985℃。當(dāng)鋼錠被加熱到1250～1350℃軋制或鍛造時(shí)，晶界處的硫化物首先熔化，這樣使鋼材沿晶粒界面形成裂紋，造成鋼的“熱脆”。所以要求鐵礦石中含硫愈低愈好。1.1鐵礦石和熔劑1.1.2.1鐵礦石的成分（2）磷

磷使鋼材具有冷脆性。隨著含磷量的增加，鋼的塑性和韌性降低，出現(xiàn)鋼的脆性現(xiàn)象，當(dāng)?shù)蜏貢r(shí)更為嚴(yán)重，通稱(chēng)為冷脆性。鐵礦石中的磷在選礦和燒結(jié)過(guò)程中不易除去，而在煉鐵過(guò)程中磷又全部還原進(jìn)入生鐵，所以控制生鐵含磷量的唯一途徑就是控制原料的含磷量。因此，除少數(shù)高磷鑄鐵允許有較高的磷外，一般生鐵含磷愈低愈好。1.1鐵礦石和熔劑1.1.2.1鐵礦石的成分（3）鉛少量的鉛一般以硫化物狀態(tài)存在，如方鉛石（PbS）。其密度大于鐵水，所以還原出來(lái)的鉛沉積于爐底鐵水層以下，滲入磚縫破壞爐底砌磚，甚至使?fàn)t底砌磚浮起。因此，要求鐵礦石中含鉛量愈少愈好，一般限制鐵礦石中含鉛不應(yīng)超過(guò)0.1%。1.1鐵礦石和熔劑1.1.2.1鐵礦石的成分（4）鋅高爐冶煉中的鋅全部被還原，其沸點(diǎn)低，不熔于鐵水，很容易揮發(fā)，在爐內(nèi)又被氧化成ZnO，部分ZnO沉積在爐身上部爐墻上，形成爐瘤，部分滲入爐襯的孔隙和磚縫中，引起爐襯膨脹而破壞爐襯。要求礦石中的含鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)小于0.1%。1.1鐵礦石和熔劑1.1.2.1鐵礦石的成分礦石中的有益元素主要是指對(duì)鋼鐵性能有改善作用或可提取的元素，如錳、鉻、鈷、鎳、釩、鈦等。

（1）錳

錳在鋼中是有益元素，可以改善鋼的機(jī)械性能，尤其是增加鋼的硬度，還可以削弱硫的危害。錳與氧的親和力比鐵對(duì)氧的親和力大，而且MnO不溶于鋼水易上浮。因而錳就成為煉鋼時(shí)必不可少的脫氧劑。另外，在燒結(jié)過(guò)程中加入含錳的粉礦還能夠改善礦石的燒結(jié)作用。1.1鐵礦石和熔劑1.1.2.1鐵礦石的成分（2）鉻和鎳

鉻在鐵礦石中常以FeO·Cr2O3形式存在，鉻在鋼中是有益元素，可以增加鋼的耐腐蝕能力及強(qiáng)度。鋼中加入鉻與鎳可以制成鎳鉻不銹鋼。一般冶煉過(guò)程中希望生鐵中含鉻≤0.4%～0.6%，這就要求生鐵中的含鉻量不大于0.25%。1.1鐵礦石和熔劑1.1.2.2鐵礦石的化學(xué)性質(zhì)鐵礦石的化學(xué)性質(zhì)主要指其還原性。

所謂鐵礦石的還原性是指其被還原氣體CO或H2還原的難易程度。它是一項(xiàng)評(píng)價(jià)鐵礦石質(zhì)量的重要指標(biāo)，還原性好有利于降低焦比。

影響鐵礦石還原性的因素主要有礦物組成、礦物結(jié)構(gòu)的致密程度、粒度和氣孔率等。1.1鐵礦石和熔劑1.1.2.2鐵礦石的化學(xué)性質(zhì)一般因磁鐵礦結(jié)構(gòu)致密，最難還原。赤鐵礦有中等的氣孔率，比較容易還原。褐鐵礦和菱鐵礦容易還原，因?yàn)檫@兩種礦石分別失去結(jié)晶水和去掉CO2后，礦石氣孔率增加。燒結(jié)礦和球團(tuán)礦的氣孔率高，其還原性一般比天然富礦的還要好。1.1鐵礦石和熔劑1.1.2.3鐵礦石的物理性質(zhì)主要包括礦石的粒度、機(jī)械強(qiáng)度和軟化性。礦石的粒度是指礦石顆粒的直徑。它直接影響著爐料的透氣性和傳熱、傳質(zhì)條件。通常，入爐礦石粒度在5～35mm之間，小于5mm的粉末是不能直接入爐的。粒度的確定應(yīng)在保證良好透氣性的前提下，盡可能的小。1.1鐵礦石和熔劑1.1.2.3鐵礦石的物理性質(zhì)礦石的機(jī)械強(qiáng)度是指礦石耐沖擊、抗摩擦、抗擠壓的能力。力求強(qiáng)度高一些，以避免冶煉過(guò)程中爐塵量增加后影響高爐透氣性。鐵礦石的軟化性包括鐵礦石的軟化溫度和軟化溫度區(qū)間兩個(gè)方面。軟化溫度是指鐵礦石在一定荷重下受熱開(kāi)始變形的溫度；軟化溫度區(qū)間是指礦石開(kāi)始軟化到軟化終了的溫度范圍。高爐冶煉要求鐵礦石的軟化溫度要高，軟化溫度區(qū)間要窄。1.1鐵礦石和熔劑1.1.3鐵礦石的準(zhǔn)備和處理為了獲得精料，從礦山開(kāi)采出來(lái)的原礦一般要經(jīng)過(guò)破碎、篩分、混勻、焙燒、選礦、造塊等準(zhǔn)備處理加工。1.1.3.1破碎和篩分破碎和篩分使鐵礦石的粒度達(dá)到“小、凈、勻”。根據(jù)破碎的粒度，可分為粗碎、中碎、細(xì)碎和粉碎各段破碎的粒度范圍見(jiàn)表1-1。1.1鐵礦石和熔劑1.1.3.1破碎和篩分表1-1各段破碎粒度范圍作業(yè)給礦粒度，mm排礦粒度，mm粗碎1000100中碎10030細(xì)碎305粉碎5＜11.1鐵礦石和熔劑1.1.3.1破碎和篩分破碎方式主要是機(jī)械破碎；

破碎設(shè)備有顎式破碎機(jī)和圓錐破碎機(jī)兩大類(lèi)。

破碎方法有：壓碎、劈碎、折斷和擊碎等。1.1鐵礦石和熔劑1.1.3.1破碎和篩分入爐前必須經(jīng)過(guò)篩分作業(yè)。一方面將粉末篩出，同時(shí)也要將大于規(guī)定粒度上限的大塊篩出進(jìn)行再破碎，以提高破碎機(jī)的工作效率；另一方面通過(guò)篩分可以按礦石粒度分級(jí)，分批裝入高爐冶煉，有利于改善料柱的透氣性，提高高爐生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

礦石的篩分設(shè)備多采用振動(dòng)篩。1.1鐵礦石和熔劑1.1.3.2混勻混勻的目的在于穩(wěn)定鐵礦石的化學(xué)成分，從而穩(wěn)定高爐操作。礦石的混勻方法是按“平鋪直取”的原則進(jìn)行的。

所謂平鋪，是根據(jù)料場(chǎng)的大小將每一批來(lái)料沿水平方向依次平鋪，一般每層厚度為200～300mm把料鋪到一定高度。所謂直取，即取礦時(shí)，沿料堆垂直斷面截取礦石，這樣可以同時(shí)截取許多層次的礦石，從而達(dá)到混勻的目的。1.1鐵礦石和熔劑1.1.3.3焙燒

焙燒是對(duì)礦石進(jìn)行熱加工處理的一種方法。鐵礦石焙燒是將鐵礦石加熱到比其熔化溫度低200～300℃的一種加熱過(guò)程。通過(guò)焙燒可以改變礦石的化學(xué)組成，除去有害雜質(zhì)，回收有用元素，同時(shí)還可以使礦石變得疏松，提高礦石的還原性。1.1鐵礦石和熔劑1.1.3.4選礦

選礦的目的主要是為了提高礦石品位。可得到三種產(chǎn)品：精礦、中礦、尾礦。精礦是指選礦后得到的含有用礦物較高的產(chǎn)品；中礦為選礦過(guò)程中間產(chǎn)品，需進(jìn)一步選礦處理；尾礦是經(jīng)選礦后留下的廢棄物。目前常用的選別方法有：重力選礦法、磁力選礦法、浮游選礦法。1.1鐵礦石和熔劑1.1.4熔劑1.1.4.1熔劑的作用熔劑與脈石、灰分作用生成低熔點(diǎn)化合物和共熔體（即熔渣）。在使用堿性熔劑時(shí)，還可以去除有害雜質(zhì)硫，改善生鐵質(zhì)量。1.1鐵礦石和熔劑1.1.4熔劑1.1.4.2熔劑的種類(lèi)熔劑可分為堿性、酸性和中性熔劑三種。（1）堿性熔劑石灰石（CaCO3）和白云石(CaCO3·MgCO3）（2）酸性熔劑石英（SiO2）（3）中性熔劑高鋁原料1.1鐵礦石和熔劑1.1.4熔劑1.1.4.3高爐冶煉對(duì)堿性熔劑的要求要求堿性熔劑中堿性氧化物（CaO+MgO）含量高，酸性氧化物(SiO2+Al2O3）少。否則，冶煉單位生鐵的熔劑消耗增加，渣量增大，焦比升高。另外，要求其有害雜質(zhì)元素硫、磷含量要少；機(jī)械強(qiáng)度高，粒度要均勻適中。1.2燃料現(xiàn)代高爐都使用焦炭作燃料。隨著噴吹技術(shù)的發(fā)展，可以從風(fēng)口噴吹燃料替代一部分焦炭，但只占全部燃料用量的10%～30%(個(gè)別達(dá)40%)，其中主要是無(wú)煙煤粉，有的地方還使用天然氣。1.2.1焦煤資源概述焦炭是由采出的原煤經(jīng)過(guò)洗煤、配煤、煉焦和產(chǎn)品處理等工序得到的高爐燃料。從目前國(guó)內(nèi)外已查明的煤資源來(lái)看，作為煉焦用煤的煤種所占比例小，不能滿(mǎn)足生產(chǎn)需求，這是發(fā)展鋼鐵工業(yè)在能源問(wèn)題上所遇到的很大困難，因此，強(qiáng)化高爐冶煉與降低焦比的研究有待于進(jìn)一步的加強(qiáng)。

1.2燃料1.2.2高爐冶煉對(duì)焦炭質(zhì)量的要求焦炭在高爐冶煉中主要作為發(fā)熱劑，還原劑和料柱骨架。為了保證高爐煉鐵過(guò)程順利進(jìn)行和獲得好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，焦炭必須滿(mǎn)足如下幾方面的要求。（1）含碳量高，灰分低；（2）含硫、磷雜質(zhì)要少；

（3）化學(xué)成分要穩(wěn)定；

（4）揮發(fā)分含量要適合；（5）機(jī)械強(qiáng)度高；（6）粒度均勻、粉末少；

（7）物理化學(xué)性質(zhì)好。1.2燃料2鐵礦粉造塊鐵礦粉造塊可綜合利用資源，擴(kuò)大煉鐵用的原料種類(lèi)，去除有害雜質(zhì)，回收有益元素，保護(hù)環(huán)境。同時(shí)可以改善礦石的冶金性能，適應(yīng)高爐冶煉對(duì)鐵礦石的質(zhì)量要求，使高爐冶煉的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得到改善。

鐵礦粉造塊的方法目前主要有兩種：燒結(jié)法和球團(tuán)法，獲得的塊礦分別為燒結(jié)礦和球團(tuán)礦。

我國(guó)鐵礦石燒結(jié)的主要設(shè)備有帶式燒結(jié)機(jī)、環(huán)式燒結(jié)機(jī)和步進(jìn)式燒結(jié)機(jī)等，目前大小燒結(jié)機(jī)在1000臺(tái)以上，年產(chǎn)燒結(jié)礦約9億噸。2.1燒結(jié)生產(chǎn)2.1.1燒結(jié)基礎(chǔ)知識(shí)2.1.1.1燒結(jié)的含義燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程是把粉礦配入一定比例的熔劑和燃料，加入適量的水，經(jīng)過(guò)混合后，在一定溫度下燒結(jié)成高爐需要的原料（燒結(jié)礦）。2.1燒結(jié)生產(chǎn)2.1.1.2燒結(jié)廠(chǎng)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)燒結(jié)廠(chǎng)的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)包括利用系數(shù)、作業(yè)率、質(zhì)量合格率等。（1）利用系數(shù)每臺(tái)燒結(jié)機(jī)每平方米有效抽風(fēng)面積每小時(shí)的生產(chǎn)量稱(chēng)燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)，單位為t/(m2·h)。它用臺(tái)時(shí)產(chǎn)量與燒結(jié)機(jī)有效抽風(fēng)面積的比值表示：

利用系數(shù)=2.1燒結(jié)生產(chǎn)2.1.1.2燒結(jié)廠(chǎng)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（2）燒結(jié)機(jī)作業(yè)率作業(yè)率是設(shè)備工作狀況的一種表示方法，以運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間占設(shè)備日歷時(shí)間的百分?jǐn)?shù)表示

設(shè)備作業(yè)率=×100％2.1燒結(jié)生產(chǎn)2.1.1.2燒結(jié)廠(chǎng)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（3）質(zhì)量合格率燒結(jié)礦的化學(xué)成分和物理性能符合冶金部（YB/T421-2014）標(biāo)準(zhǔn)要求的叫燒結(jié)礦合格品，不符合的燒結(jié)礦叫出格品。質(zhì)量合格率=×100％2.1燒結(jié)生產(chǎn)2.1.1.3燒結(jié)礦的質(zhì)量指標(biāo)（1）燒結(jié)礦的化學(xué)性質(zhì)燒結(jié)礦品位：指含鐵量高低。

燒結(jié)礦堿度：一般用燒結(jié)礦中m（CaO）/m（SiO2）的比值表示。還原性：燒結(jié)礦的還原性可用其氧化度來(lái)表示。即根據(jù)燒結(jié)礦中的全鐵和亞鐵的含量計(jì)算出它的氧化度。

2.1燒結(jié)生產(chǎn)2.1.1.3燒結(jié)礦的質(zhì)量指標(biāo)（2）燒結(jié)礦的物理性質(zhì)

轉(zhuǎn)鼓指數(shù)：它是衡量燒結(jié)礦在常溫狀態(tài)下磨削和抗沖擊能力的一個(gè)指標(biāo)，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)越高燒結(jié)礦強(qiáng)度越好。

篩分指數(shù)：按取樣規(guī)定在高爐礦槽下燒結(jié)礦入料車(chē)前取原始試樣裝入篩內(nèi)進(jìn)行篩分，篩下0～5mm部分與原始試樣重的百分比，即為篩分指數(shù)，此值越小越好。落下強(qiáng)度：它是表示燒結(jié)礦抗沖擊能力的強(qiáng)度指標(biāo)。粒度組成：粒度均勻和盡可能將小于5mm粉末篩除。2.1燒結(jié)生產(chǎn)2.1.2燒結(jié)生產(chǎn)工藝燒結(jié)生產(chǎn)工藝主要包括帶燒、環(huán)繞和平燒等。目前生產(chǎn)上廣泛采用帶式抽風(fēng)燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)燒結(jié)礦。主要包括燒結(jié)原料的準(zhǔn)備和加工處理，配料，混合與制粒，燒結(jié)和產(chǎn)品處理等工序。燒結(jié)生產(chǎn)的工藝流程如圖2-1所示。2.1燒結(jié)生產(chǎn)2.1.2.1燒結(jié)原料的準(zhǔn)備精礦粉是含鐵貧礦經(jīng)過(guò)細(xì)磨選礦處理后除去一部分脈石和雜質(zhì)使含鐵量提高的極細(xì)的礦粉。燒結(jié)對(duì)熔劑的要求：堿性氧化物含量要高；S、P雜質(zhì)要少；酸性氧化物含量(SiO2+Al2O3)低，粒度和水分適宜。燒結(jié)所用燃料主要為焦粉和無(wú)煙煤。對(duì)燃料的要求是固定碳含量高，灰分低，揮發(fā)分低，含硫低，成分穩(wěn)定，含水小于10％，粒度小于3mm占95％以上。2.1燒結(jié)生產(chǎn)2.1.2.2配料所謂配料就是根據(jù)高爐對(duì)燒結(jié)礦的產(chǎn)品質(zhì)量要求及原料的化學(xué)性質(zhì)，將各種原料、熔劑、燃料、代用品及返礦等按一定比例進(jìn)行配加的工序。目前國(guó)內(nèi)常用的配料方法有兩種，即容積配料法和重量配料法。2.1燒結(jié)生產(chǎn)2.1.2.3混合與制粒混合制粒的目的：第一，將配料配好的各種物料以及后來(lái)加入的返礦進(jìn)行混勻，得到質(zhì)量比較均一的燒結(jié)料；

第二，在混合過(guò)程中加入燒結(jié)料所必須的水分，使燒結(jié)料為水所潤(rùn)濕；

第三，進(jìn)行燒結(jié)料的造球，提高燒結(jié)料的透氣性。2.1燒結(jié)生產(chǎn)2.1.2.3混合與制粒我國(guó)燒結(jié)廠(chǎng)一般都采用兩次混合工藝。一次混合主要是將燒結(jié)料混勻，并起預(yù)熱燒結(jié)料的作用。二次混合主要是對(duì)已潤(rùn)濕混勻的燒結(jié)料進(jìn)行造球并補(bǔ)加水分。2.1燒結(jié)生產(chǎn)2.1.2.4燒結(jié)生產(chǎn)一般燒結(jié)生產(chǎn)時(shí)，首先要在燒結(jié)機(jī)的臺(tái)車(chē)爐篦上鋪上一層較粗粒級(jí)的（10～25mm）的燒結(jié)料，這部分料被稱(chēng)為鋪底料。鋪底料之后，緊接著就進(jìn)行燒結(jié)混合料的布料。布料時(shí)，應(yīng)使混合料在粒度、化學(xué)成分及水分等沿臺(tái)車(chē)寬度均勻分布，并且具有一定的松散性。

2.1燒結(jié)生產(chǎn)2.1.2.4燒結(jié)生產(chǎn)為了使混合料內(nèi)燃料進(jìn)行燃燒和使表層燒結(jié)料粘結(jié)成塊，燒結(jié)料的點(diǎn)火必須滿(mǎn)足：（1）有足夠高的點(diǎn)火溫度和點(diǎn)火強(qiáng)度。（2）適宜的高溫保持時(shí)間。（3）沿臺(tái)車(chē)方向點(diǎn)火均勻。點(diǎn)火溫度一般介于1050～1200℃，點(diǎn)火時(shí)間一般為1~1.5min。

2.1燒結(jié)生產(chǎn)2.1.2.4燒結(jié)生產(chǎn)帶式燒結(jié)機(jī)抽風(fēng)燒結(jié)過(guò)程是自上而下進(jìn)行的，根據(jù)沿其料層高度溫度變化的情況和其中發(fā)生的物理化學(xué)變化一般可分為5層，自上至下依次出現(xiàn)燒結(jié)礦層、燃燒層、預(yù)熱層、干燥層和過(guò)濕層，然后后四層又相繼消失，最終只剩燒結(jié)礦層。各層中的反映變化情況如圖2-2所示。

2.1燒結(jié)生產(chǎn)2.1.2.4燒結(jié)生產(chǎn)圖2-2燒結(jié)過(guò)程各層反應(yīng)示意圖

2.1燒結(jié)生產(chǎn)2.1.2.5燒結(jié)礦的冷卻與整粒燒結(jié)礦在燒結(jié)機(jī)上燒成后從機(jī)尾卸下時(shí)其溫度大約在600～1000℃，一般要將其冷卻到150℃以下，原因：（1）保護(hù)運(yùn)輸設(shè)備，使廠(chǎng)區(qū)配置緊湊；（2）保護(hù)高爐爐頂設(shè)備及高爐礦槽；（3）改善高爐、燒結(jié)廠(chǎng)的勞動(dòng)條件；（4）為燒結(jié)礦的整粒及分出鋪底料創(chuàng)造了條件；（5）為實(shí)現(xiàn)高爐生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)代化創(chuàng)造條件。

2.1燒結(jié)生產(chǎn)2.1.2.5燒結(jié)礦的冷卻與整粒燒結(jié)礦的冷卻方式很多，從方法上來(lái)分，有自然冷卻和強(qiáng)制通風(fēng)冷卻兩類(lèi)；從冷卻的地點(diǎn)和設(shè)備來(lái)分，有燒結(jié)機(jī)外冷卻和燒結(jié)機(jī)上冷卻兩種。

燒結(jié)礦的整粒，就是對(duì)燒結(jié)礦進(jìn)行破碎、篩分，控制燒結(jié)礦上、下限粒度，并按需要進(jìn)行粒度分級(jí)，以達(dá)到提高燒結(jié)礦質(zhì)量的目的。

2.1燒結(jié)生產(chǎn)2.1.3燒結(jié)生產(chǎn)的主要設(shè)備燒結(jié)生產(chǎn)的主要設(shè)備包括：配料設(shè)備，混料設(shè)備，燒結(jié)機(jī)本體及附屬設(shè)備，燒結(jié)破碎篩分及冷卻設(shè)備等。2.1.3.1配料設(shè)備目前燒結(jié)生產(chǎn)配料設(shè)備主要是圓盤(pán)給料機(jī)，其結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。圓盤(pán)給料機(jī)具有給料均勻，容易調(diào)節(jié)，運(yùn)行平穩(wěn)可靠，操作方便等優(yōu)點(diǎn)。2.1燒結(jié)生產(chǎn)2.1.3.1配料設(shè)備圖2-3燒結(jié)配料圓盤(pán)給料機(jī)2.1燒結(jié)生產(chǎn)2.1.3.2混料設(shè)備現(xiàn)在國(guó)內(nèi)燒結(jié)廠(chǎng)普遍采用的混料設(shè)備是圓筒混料機(jī)，其構(gòu)造如圖2-4所示。它是一個(gè)帶有傾角的鋼制回轉(zhuǎn)圓筒，內(nèi)襯是防磨襯板，筒內(nèi)裝有噴水嘴，以便供水。

具有構(gòu)造簡(jiǎn)單，對(duì)原料適應(yīng)性強(qiáng)，生產(chǎn)率高，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是內(nèi)襯粘料，振動(dòng)較大。2.1燒結(jié)生產(chǎn)2.1.3.2混料設(shè)備圖2-4圓筒混料機(jī)2.1燒結(jié)生產(chǎn)2.1.3.3帶式燒結(jié)機(jī)本體設(shè)備國(guó)內(nèi)外廣泛采用的燒結(jié)設(shè)備是帶式燒結(jié)機(jī)。帶式燒結(jié)機(jī)的大小用有效抽風(fēng)面積表示。

燒結(jié)機(jī)本體主要包括：傳動(dòng)裝置、臺(tái)車(chē)、真空箱等，其結(jié)構(gòu)如圖2-5所示。2.1燒結(jié)生產(chǎn)2.1.3.3帶式燒結(jié)機(jī)本體設(shè)備圖2－5燒結(jié)機(jī)示意圖2.1燒結(jié)生產(chǎn)2.2.1球團(tuán)生產(chǎn)基礎(chǔ)知識(shí)2.2.1.1球團(tuán)的含義球團(tuán)是指把細(xì)磨鐵精礦粉或其他含鐵粉料添加少量添加劑混合后，在加水潤(rùn)濕的條件下，通過(guò)造球機(jī)滾動(dòng)成球，再經(jīng)過(guò)干燥焙燒，固結(jié)成為具有一定強(qiáng)度和冶金性能的球形含鐵原料（球團(tuán)礦）的過(guò)程。2.2球團(tuán)礦生產(chǎn)2.2.1.2球團(tuán)的分類(lèi)

球團(tuán)法是一種新型的造塊方法，球團(tuán)礦無(wú)論是在高爐、轉(zhuǎn)爐或電爐中都能使用。

從固結(jié)原理上來(lái)分，可分為高溫固結(jié)和低溫固結(jié)法。按化學(xué)成分可以分為酸性球團(tuán)、自熔性球團(tuán)和含鎂球團(tuán)三種。2.2球團(tuán)礦生產(chǎn)2.2.2球團(tuán)生產(chǎn)工藝球團(tuán)礦生產(chǎn)的工藝流程一般包括原料的準(zhǔn)備、配料、混合、干燥和焙燒、冷卻、成品和返礦處理等工序，如圖2-6所示。2.2球團(tuán)礦生產(chǎn)圖2-6球團(tuán)礦生產(chǎn)工藝流程2.2.2.1原料及準(zhǔn)備球團(tuán)礦生產(chǎn)的原料主要是鐵精礦粉，一般占造球混合料的90％以上，因此精礦的質(zhì)量如何，對(duì)生球、成品球團(tuán)礦的質(zhì)量起著決定性的作用。

球團(tuán)生產(chǎn)對(duì)鐵精礦的要求是：一定的粒度、適宜的水分和均勻的化學(xué)成分，這是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)球團(tuán)礦的三項(xiàng)基本要求。2.2球團(tuán)礦生產(chǎn)2.2.2.1原料及準(zhǔn)備（1）粒度一定的細(xì)度是物料成球的必要條件。一般要求具有足夠的-0.044mm粒級(jí)含量或-0.074mm粒級(jí)含量。（2）水分水分的控制和調(diào)節(jié)對(duì)造球是極其重要的。水分的波動(dòng)不應(yīng)超過(guò)±0.2％。（3）化學(xué)成分國(guó)外對(duì)球團(tuán)礦的要求是：TFe的波動(dòng)≤±0.3％，SiO2≤±0.2％。國(guó)內(nèi)至少應(yīng)該控制：TFe≤±0.5％，SiO2≤±0.3％。2.2球團(tuán)礦生產(chǎn)2.2.2.2配料與混合為了獲得化學(xué)成分和冶金性能穩(wěn)定的球團(tuán)礦，必須進(jìn)行精確配料。配料的準(zhǔn)確性首先是按工藝要求將精礦、熔劑和粘結(jié)劑按照給定的比例配合，送往造球工序，其次是根據(jù)造球的需要量均衡地供料?；旌系娜蝿?wù)是將各種物料混合，使之成分均勻。一些特殊的混料設(shè)備還可以用來(lái)?yè)v碎混合料中的大團(tuán)塊，改善成球性能。2.2球團(tuán)礦生產(chǎn)2.2.2.3造球成球過(guò)程大致可分為三個(gè)步驟：精礦粉成核、母球長(zhǎng)大和生球密實(shí)。國(guó)內(nèi)常用的造球設(shè)備為圓筒造球機(jī)和圓盤(pán)造球機(jī)。

生球的尺寸控制般下限為6~9mm，上限為16~20mm。2.2球團(tuán)礦生產(chǎn)2.2.2.4生球的干燥與焙燒生球干燥是防止生球開(kāi)裂，提高球團(tuán)礦產(chǎn)量，改善球團(tuán)礦品質(zhì)的必要工序，在生產(chǎn)中干燥生球使用的是冷卻球團(tuán)礦的余熱或焙燒球團(tuán)礦的廢氣余熱。合理的干燥制度是在保證生球不發(fā)生破裂的條件下，盡量提高干燥速度，以提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量。2.2球團(tuán)礦生產(chǎn)2.2.2.4生球的干燥與焙燒生球焙燒對(duì)球團(tuán)礦的冶金性能和機(jī)械強(qiáng)度起著決定性的作用。隨著生球的礦物組成與焙燒制度不同，發(fā)生不同的固結(jié)反應(yīng)，從而決定著焙燒后的球團(tuán)礦的質(zhì)量。目前，球團(tuán)礦的焙燒方法按設(shè)備分主要有三種：豎爐法、帶式焙燒機(jī)法、鏈箅機(jī)—回轉(zhuǎn)窯法。2.2球團(tuán)礦生產(chǎn)2.2.2.5球團(tuán)礦的質(zhì)量指標(biāo)轉(zhuǎn)鼓指數(shù)是指球團(tuán)礦在常溫狀態(tài)下抵抗沖擊和摩擦的綜合能力。以＞6.3mm部分的重量百分?jǐn)?shù)表示。它是球團(tuán)質(zhì)量鑒定的主要手段之一。落下強(qiáng)度反應(yīng)球團(tuán)礦的抗沖擊能力，即產(chǎn)品的耐轉(zhuǎn)運(yùn)的能力。球團(tuán)礦的抗壓強(qiáng)度就是球團(tuán)礦能夠抵抗外來(lái)而不破裂時(shí)的最大壓應(yīng)力。2.2球團(tuán)礦生產(chǎn)3煉鐵原理與工藝煉鐵是從鐵礦石到生鐵的生產(chǎn)過(guò)程，現(xiàn)代煉鐵主要是在高爐中進(jìn)行。經(jīng)過(guò)處理的鐵礦石、燃料和熔劑等按一定配比分批加入到高爐中在高溫下進(jìn)行冶煉。高爐煉鐵的主要產(chǎn)品是生鐵，爐渣、煤氣、和爐塵等是副產(chǎn)品。高爐煉鐵的整個(gè)工藝過(guò)程從風(fēng)口前碳素燃燒開(kāi)始，燃燒產(chǎn)生的高溫煤氣與爐料相向運(yùn)動(dòng)和相互作用發(fā)生反應(yīng)。冶煉過(guò)程主要包括爐料的加熱、蒸發(fā)、揮發(fā)和分解，氧化物的還原，爐料的軟熔、造渣，生鐵的脫硫、滲碳等。高爐煉鐵涉及氣、固、液的多相流動(dòng)，傳熱和傳質(zhì)等復(fù)雜物理化學(xué)變化。3.1煉鐵原理3.1.1高爐內(nèi)各區(qū)域的狀況

通過(guò)國(guó)內(nèi)外高爐解剖研究得到高爐爐內(nèi)典型爐況如圖3-1所示，按照爐料物理狀態(tài)高爐爐內(nèi)大致分為：塊狀帶、軟熔帶、滴落帶、風(fēng)口帶、渣鐵帶五個(gè)區(qū)域或稱(chēng)五個(gè)帶。其中軟熔帶的位置、形狀、尺寸對(duì)高爐順行、產(chǎn)量、燃料消耗量及鐵水成分影響很大。倒V型軟熔帶最好。

圖3-1爐內(nèi)爐況示意圖圖3-2軟熔帶示意圖3.1.2高爐內(nèi)的燃料燃燒3.1.2.1燃料燃燒高爐冶煉的主要燃料焦碳中的碳素除小部分在下降過(guò)程中參加直接還原和滲入生鐵外，約70%左右進(jìn)行燃燒反應(yīng)。此外還有從風(fēng)口噴入的重油、天然氣、煤粉中的碳素等均在風(fēng)口前發(fā)生燃燒反應(yīng)。完全燃燒:C+O2=CO2+4006600kJ

不完全燃燒:C+O2=CO+117490kJ

由于高爐內(nèi)燃燒反應(yīng)在焦碳過(guò)剩條件下進(jìn)行，O2充足處產(chǎn)生的CO2也會(huì)與固體C進(jìn)行氣化反應(yīng)：

CO2+C=2CO-165800kJ：熱風(fēng)帶入的水分高溫下與碳反應(yīng)：

H2O+C=H2+CO-124390kJ

因此，爐缸反應(yīng)最終產(chǎn)物是CO和N2和還有少量H2。3.1.2.2理論燃燒溫度理論燃燒溫度,即風(fēng)口前碳素燃燒所能達(dá)到的最高平均溫度。也即爐缸煤氣尚未與爐料參與熱交換前的原始溫度。提高理論燃燒溫度可采取的主要措施包括：（1）提高鼓風(fēng)溫度。（2）提高鼓風(fēng)中氧氣含量。（3）降低鼓風(fēng)濕度。（4）減少?lài)姶盗俊?5）減少爐缸煤氣體積。3.1.2.3回旋區(qū)和燃燒帶

隨著高爐冶煉強(qiáng)度提高和風(fēng)速增大（100～200m/s）,焦碳在風(fēng)口前隨氣流一起運(yùn)動(dòng)，形成一個(gè)非靜止的、疏散的、近似球形的自由空間，稱(chēng)為風(fēng)口回旋區(qū)。如圖3-3所示。

在回旋區(qū)外圍有一層厚100～300mm的中間層，此層焦炭既受高速煤氣流的沖擊作用又受阻于外圍包裹的緊密焦炭，比較疏松，但又不能和煤氣流一起運(yùn)動(dòng)?；匦齾^(qū)和中間層組成焦炭在爐缸內(nèi)進(jìn)行碳素燃燒反應(yīng)的區(qū)域稱(chēng)為燃燒帶。

燃燒帶是高爐煤氣的發(fā)源地，當(dāng)燃燒帶向高爐中心擴(kuò)大時(shí)有利于高爐中心氣流發(fā)展，當(dāng)燃燒帶縮小時(shí)有利于邊緣氣流發(fā)展。適當(dāng)擴(kuò)大燃燒帶可縮小爐料呆滯區(qū)，擴(kuò)大活躍區(qū)，有利于順行，爐缸圓周分燃燒帶連成環(huán)形（如圖3-4所示），有利于高爐順行，可以通過(guò)改變送風(fēng)制度進(jìn)行調(diào)劑。

圖3-3風(fēng)口前焦碳循環(huán)運(yùn)動(dòng)示意圖圖3-4爐缸截面上燃燒帶分布示意圖

影響燃燒帶大小的因素主要有：（1）鼓風(fēng)動(dòng)能

指鼓風(fēng)克服風(fēng)口前料層阻力向爐缸中心擴(kuò)大和穿透的能力，應(yīng)控制合理。（2）燃燒反應(yīng)速度燃燒反應(yīng)速度提高，燃燒帶縮小。一般情況下：風(fēng)溫提高、鼓風(fēng)中O2增加，燃燒反應(yīng)速度加快，燃燒反應(yīng)時(shí)間減少，燃燒帶長(zhǎng)度減小。（3）爐缸料柱阻力

爐缸內(nèi)料柱疏松，燃燒帶延長(zhǎng)；反之，燃燒帶縮小。（4）焦炭性質(zhì)

焦炭粒度，氣孔度、反應(yīng)性等對(duì)燃燒帶大小也有一定的影響。3.1.3煤氣和爐料的運(yùn)動(dòng)3.1.3.1煤氣的運(yùn)動(dòng)

風(fēng)口前燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的高速上升煤氣，帶有大量的熱，并含有高濃度的CO、H2等氣體是高爐內(nèi)的主要還原劑，是高爐冶煉過(guò)程中熱能和化學(xué)能的來(lái)源。煤氣在上升過(guò)程中，穿過(guò)料層空隙，借傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射的方式將熱量傳給爐料，并參加一系列物理化學(xué)反應(yīng)，隨著熱交換和還原反應(yīng)進(jìn)行，煤氣在上升過(guò)程中的體積、成分、溫度和壓力均發(fā)生變化。（1）煤氣成分和體積的變化圖

3-5高爐煤氣上升過(guò)程中體積、成分變化圖（2）煤氣上升過(guò)程中的溫度變化

圖3-6沿半徑方向爐缸溫度變化圖3-7理想高爐豎向溫度分布圖高爐高度方向煤氣成分和溫度變化

圖3-8高爐高度方向煤氣成分和溫度變化圖3-911m3高爐內(nèi)各相及等溫線(xiàn)分布（3）煤氣上升過(guò)程中的壓力變化圖3-10本鋼高爐煤氣靜壓力分布（4）影響△Ｐ的因素△Ｐ=Ｐ缸-Ｐ爐喉≈Ｐ熱風(fēng)-Ｐ爐頂。主要可分為煤氣流方面和原料方面。煤氣流方面主要包括煤氣流速、煤氣溫度和壓力、煤氣密度和粘度等。原料方面主要包括粒度、孔隙度等的影響。3.1.3.2爐料的運(yùn)動(dòng)

風(fēng)口前焦炭的燃燒，渣鐵排放，爐料在下降過(guò)程中小塊填充于大塊之間以及軟熔等引起的體積縮小，為爐料下降提供了可能性。

爐料能否順利下降取決于護(hù)料下降的力學(xué)條件。決定爐料下降的力(Ｐ)可表達(dá)為：

Ｐ=Ｑ爐料－Ｐ墻摩－Ｐ料摩－△Ｐ

當(dāng)Ｐ＞0時(shí)，爐料下降；當(dāng)Ｐ≈0高爐難行或懸料；Ｐ＜0超過(guò)一定的值爐料會(huì)被吹出。3.1.4爐料的蒸發(fā)、揮發(fā)和分解3.1.4.1水分的蒸發(fā)和結(jié)晶水的分解

水分以吸附水和結(jié)晶水兩種形式存在。

吸附水也稱(chēng)物理水，加熱到105℃時(shí)就迅速干燥和蒸發(fā)。減少了爐塵的吹出量，同時(shí)對(duì)爐頂裝料設(shè)備和爐頂設(shè)備維護(hù)帶來(lái)好處。

結(jié)晶水也稱(chēng)化合水，一般存在于褐鐵礦（nFe2O3·mH2O）和高嶺土(Al2O3·2SiO2·2H2O)中，即粘土的主要成分。隨著溫度的升高到400～600℃，結(jié)晶水在爐內(nèi)大量分解。3.1.4.2揮發(fā)物的揮發(fā)

揮發(fā)物的揮發(fā)包括燃料（焦碳、煤粉）中揮發(fā)物的揮發(fā)和高爐內(nèi)其他物質(zhì)的揮發(fā)，包括：（1）還原產(chǎn)物：S、P、As、K、Na、Zn、Pb、Mn等；（2）還原中間產(chǎn)物：SiO、PbO、K2O、Na2O等；（3）高爐內(nèi)新生化合物：SiS、CS等；

另外爐料帶入的CaF2等這些元素和化合物的揮發(fā)也會(huì)對(duì)高爐爐況和爐襯產(chǎn)生影響。3.1.4.3碳酸鹽的分解

主要以CaCO3、MgCO3、MnCO3、FeCO3等形式存在，并以熔劑CaCO3為主。CaCO3分解溫度較高在高爐內(nèi)的開(kāi)始分解溫度為740℃，化學(xué)沸騰溫度＞960℃，其反應(yīng)式為：CaCO3=CaO+CO2-

178000kJ

目前，CaCO3粒度25～40mm有50%～70%進(jìn)入900℃以上高溫區(qū)分解，會(huì)發(fā)生碳的氣化反應(yīng)（約有50%以上CO2參加貝—波反應(yīng)），危害：反應(yīng)耗熱，反應(yīng)消耗碳素使焦比大大升高，產(chǎn)物CO2沖淡了還原氣氛。為減少其危害通?？刹扇。翰捎萌蹌┬詿Y(jié)礦或球團(tuán)礦，不加或少加石灰，縮小礦石粒度等措施來(lái)降低焦比。3.1.5還原反應(yīng)還原反應(yīng)是高爐內(nèi)的主要反應(yīng)，還原反應(yīng)所需要的熱量約占爐內(nèi)總熱量的50%左右。3.1.5.1還原的基本原理還原反應(yīng)的基本通式：MeO+X=Me+XO

式中MeO——被還原金屬氧化物；

X——還原劑；

Me——還原產(chǎn)物；

XO——氧化產(chǎn)物。高爐煉鐵常用的還原劑主要是CO、H2和固體C。3.1.5.2鐵氧化物的還原高爐內(nèi)的鐵氧化物主要有Fe2O3、Fe3O4

、FeCO3

、Fe2SiO4、FeS2等但最后都是經(jīng)FeO形態(tài)被還原成金屬Fe。（1）各種鐵氧化物的還原與分解順序：

3Fe2O3→2Fe3O4→6FeO→6Fe失氧量/%011.133.3100

從上面可看出：一半以上的氧是從FeO→Fe，所以FeO的還原意義重大。T＜570℃，還原順序?yàn)椋篎e2O3→Fe3O4→Fe。T＞570℃還原順序?yàn)椋篎e2O3→Fe3O4→FeO→Fe。（2）間接還原反應(yīng)礦石在高爐內(nèi)在溫度不超過(guò)900～1000℃的高爐中上部，鐵氧化物中的氧是被煤氣CO和H2奪取而生成CO2和H2O，此反應(yīng)稱(chēng)為間接還原反應(yīng)。用CO作還原劑：

T＜570℃3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2+27130kJFe3O4+CO=3Fe+CO2+17160kJT＞570℃3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2+27130kJFe3O4+CO=3FeO+CO2-20890kJFeO+CO=Fe+CO2+13600kJH2作還原劑：T＜570℃3Fe2O3+H2=2Fe3O4+H2O+21800kJFe3O4+4H2=3Fe+4H2O-146650kJT＞570℃3Fe2O3+H2=2Fe3O4+H2O+21800kJFe3O4+H2=FeO+H2O-63570kJFeO+H2=Fe+H2O-27700kJ當(dāng)H2和CO的還原能力研究表明：在低溫區(qū)T＜810℃時(shí)，H2＜CO；T=810℃時(shí)，H2和CO還原能力相同；在高溫區(qū)T＞810℃時(shí)，H2＞CO。（3）固體碳的直接還原反應(yīng)高爐內(nèi)用固體碳作還原劑還原鐵氧化物生成氣相產(chǎn)物CO的反應(yīng)稱(chēng)為直接還原反應(yīng)。其反應(yīng)式為：

FeO+C=Fe+CO-152190kJ

由于固體碳同鐵氧化物的接觸面積很小，實(shí)際上主要通過(guò)以下兩個(gè)階段進(jìn)行：

FeO+CO=Fe+CO2+13600kJ+）CO2+C=2CO-165790kJFeO+C=Fe+CO-152190kJ

高爐內(nèi)各區(qū)域的溫度不同，直接還原和間接還原的部位也不同。

T＜800℃低溫區(qū)為間接還原區(qū)。

T＞1100℃高溫區(qū)為直接還原區(qū)。

T=800～1100℃中溫區(qū)為二者都存在的混合區(qū)。高爐冶煉中通常把以直接還原式還原出的鐵量占還原出來(lái)總鐵量的比值稱(chēng)為直接還原度（rd）。研究表rd最佳在0.2～0.3,而高爐實(shí)際操作中rd常在0.4～0.5之間，有的甚至更高，調(diào)配合理的rd，是降低焦比的重要內(nèi)容。3.1.5.3非鐵元素的還原高爐內(nèi)除鐵元素外還有錳、硅、磷等元素的還原。根據(jù)各氧化物分解壓大小，銅、砷、鈷、鎳在高爐內(nèi)幾乎全部被還原；錳、礬、硅、鈦等較難還原，部分進(jìn)入生鐵。（1）錳的還原

與鐵類(lèi)似，由高價(jià)向低價(jià)逐級(jí)還原。6MnO2—→3Mn2O3—→2Mn3O4—→6MnO—→6MnMnO只能由直接還原方式還原為Mn，開(kāi)始還原溫度約在1000～2000℃間，反應(yīng)如下：MnO+C=Mn+CO-287190kJ

冶煉普通生鐵時(shí)Mn大至40%～60%進(jìn)入生鐵，5%～10%揮發(fā)進(jìn)入煤氣，其余進(jìn)入爐渣。（2）硅的還原

只能在高溫區(qū)（1300℃）以直接還原方式進(jìn)行，且是逐級(jí)進(jìn)行的。

當(dāng)T＜1500℃時(shí)，SiO2→Si：SiO2+2C=Si+2CO

當(dāng)T＞1500℃時(shí)，SiO2→SiO→Si：SiO2+C=SiO+COSiO+C=Si+CO

還原出來(lái)的Si能與鐵在高溫下形成穩(wěn)定的硅化物FeSi（也包括Fe3Si和FeSi2）而溶解于鐵中，降低了還原時(shí)的熱消耗和還原溫度，從而有利于Si的還原。

生產(chǎn)中常以生鐵含Si量來(lái)代表爐缸溫度水平。（3）磷的還原

以磷酸鈣（CaO）3·P2O5（磷石灰）形態(tài)存在，有時(shí)以磷酸鐵（FeO）3·P2O5·8H2O（藍(lán)鐵礦）形態(tài)存在。

當(dāng)T＜950～1000℃時(shí)，進(jìn)行間接還原：2（FeO）3·P2O5+16CO=Fe2P+P+16CO2

當(dāng)T＞950～1000℃時(shí),進(jìn)行直接還原：2（FeO）3·P2O5+16C=3Fe2P+P+16CO

磷石灰較難還原，首先被爐渣中的SiO2置換，自由態(tài)的P2O5再進(jìn)行直接還原：2（CaO）3·P2O5+3SiO2=3Ca2SiO4+P2O5-917340kJ+）P2O5+10C=4P+10CO-1921290kJ2Ca3·（PO4）2+3SiO2+10C=3Ca2SiO4+4P+10CO-2838630kJ

冶煉過(guò)程中P為難還原元素且反應(yīng)吸熱量大，F(xiàn)e2P和P都溶于鐵水中，降低生鐵中含磷量的唯一途徑是控制爐料中的含磷量。（4）鉛、鋅、砷的還原

我國(guó)的一些鐵礦石中含有鉛、鋅、砷等元素，這些元素在高爐冶煉條件下易還原。還原出來(lái)的這些元素會(huì)對(duì)生鐵質(zhì)量和高爐本身產(chǎn)生一定的影響。3.1.6還原反應(yīng)動(dòng)力學(xué)

熱力學(xué)是研究反應(yīng)方向和限度即平衡的科學(xué)。而動(dòng)力學(xué)則是說(shuō)明反應(yīng)是通過(guò)什么步驟進(jìn)行（反應(yīng)機(jī)理），以及反應(yīng)速度和反應(yīng)達(dá)到平衡所需時(shí)間的科學(xué)。目前為止能比較全面解釋鐵氧化物整個(gè)還原過(guò)程的理論是未反應(yīng)核模型理論。這種理論認(rèn)為鐵氧化物從高價(jià)到低價(jià)逐級(jí)還原，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，未反應(yīng)核心逐漸縮小，直到完全消失，如圖3-12所示。圖3-12礦球反應(yīng)過(guò)程模型

整個(gè)反應(yīng)過(guò)程按以下順序進(jìn)行：

（1）還原氣體外擴(kuò)散；

（2）還原氣體內(nèi)擴(kuò)散；

（3）還原氣體被界面吸附；

（4）界面化學(xué)反應(yīng)；

（5）氧化氣體的脫附；

（6）氧化氣體內(nèi)擴(kuò)散；

（7）氧化氣體外擴(kuò)散。

在整個(gè)過(guò)程中還原反應(yīng)速度取決于最慢的一個(gè)環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)稱(chēng)限制性環(huán)節(jié)。一般認(rèn)為當(dāng)反應(yīng)受擴(kuò)散規(guī)律控制時(shí)，稱(chēng)擴(kuò)散控速；如反應(yīng)受本身控制時(shí)則稱(chēng)化學(xué)反應(yīng)控速；當(dāng)二者相差不多稱(chēng)處于復(fù)合控速。反應(yīng)速度處于哪個(gè)范圍受到許多動(dòng)力學(xué)因素的影響，通常提高煤氣的溫度和濃度、控制合理的流速、提高煤氣壓力；使用粒度較小，氣孔率較大的人造礦石有利于改善還原條件，加快還原反應(yīng)速度。3.1.7生鐵的形成和滲碳過(guò)程

高爐上部部分鐵礦石還原生成的金屬鐵呈多孔海綿狀，稱(chēng)為海綿鐵，其成分較純，幾乎不含碳。高爐內(nèi)生鐵經(jīng)過(guò)了滲碳。研究認(rèn)為爐內(nèi)滲碳大致可分三個(gè)階段：第一階段，海綿鐵的滲碳。當(dāng)溫度升高到727℃以上一般在高爐爐身中上部時(shí)，固體海綿鐵開(kāi)始滲碳，這一階段的滲碳量占全部滲碳量的1.5%左右。

2CO=CO2+C黑

+)3Fe固

+C黑

=Fe3C固

3Fe固

+2CO=Fe3C固

+CO2

第二階段，液態(tài)鐵的滲碳。經(jīng)初步滲碳的金屬鐵在1400℃左右時(shí)與熾熱的焦碳繼續(xù)進(jìn)行固相滲碳，開(kāi)始熔化為鐵水，穿過(guò)焦碳滴入爐缸，熔化后的鐵水與焦碳直接接觸的滲碳反應(yīng)：

3Fe液+C焦=Fe3C

到達(dá)爐腹處，生鐵的最終含碳已達(dá)4%左右。第三階段，爐缸內(nèi)的滲碳過(guò)程。爐缸部分只進(jìn)行少量的滲碳，一般只有0.1～0.5%。經(jīng)過(guò)以上階段鐵水在向爐缸滴落的過(guò)程中，除了滲碳反應(yīng)外，還有硅、錳、磷進(jìn)入生鐵，脫除硫等有害雜質(zhì)，形成最終的成分生鐵。3.1.8爐渣的組成和作用3.1.8.1爐渣的組成

主要成分是SiO2、Al2O3、

CaO、MgO，此外還含有少量的其它氧化物和硫化物。用焦碳冶煉高爐爐渣成分大致范圍如下：

成分：SiO2Al2O3CaOMgOMnOFeOCaSK2O+Na2O%30～408～1835～50＜10＜3＜1＜2.5＜1～1.5冶煉上把爐渣中堿性氧化物與酸性氧化物的百分?jǐn)?shù)之比稱(chēng)為爐渣堿度（B）。生產(chǎn)中，堿度一般表示為二元堿度。根據(jù)堿度高低，爐渣分為酸性渣、中性渣、堿性渣。生產(chǎn)中,堿度一般表示為二元堿度：冶煉中二元堿度一般在1.0～1.3之間。3.1.8.2高爐渣的作用和要求

高爐冶煉是從鐵礦石到金屬鐵的過(guò)程，除在化學(xué)上實(shí)現(xiàn)Fe—O分離外，還要實(shí)現(xiàn)金屬與氧化物等的機(jī)械或物理分離，而這要靠造性能良好的液態(tài)爐渣。因此，高爐渣應(yīng)滿(mǎn)足：（1）爐渣與生鐵互不溶解，且密度不同--渣鐵分離，純凈生鐵。（2）具有充分的脫硫能力，保證生鐵合格。（3）調(diào)整生鐵成分，保證生鐵質(zhì)量--利于有益元素的還原抑制有害元素的還原；（4）有利于爐況順行，獲得良好的冶煉技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；利于保護(hù)爐襯，延長(zhǎng)爐襯壽命。3.1.9爐渣的形成

爐渣的形成要經(jīng)歷由初成渣→中間渣→終渣過(guò)程。其變化過(guò)程簡(jiǎn)介如下：（1）初成渣的生成

包括固相反應(yīng)、軟化、熔融、滴落幾個(gè)階段。軟熔帶中形成的液態(tài)初渣。初渣中（FeO）、（MnO）含量較高。（2）中間渣的變化

處于滴落過(guò)程中成分、溫度不斷變化的爐渣。處于軟熔帶以下、風(fēng)口平面以上部位。中間渣中（FeO）、（MnO）含量逐漸減小，（CaO）、（MgO）含量逐漸增大，爐渣粘度增大。（3）終渣由中間渣轉(zhuǎn)化而得，通過(guò)風(fēng)口平面聚集在爐缸，成分、性質(zhì)較穩(wěn)定的爐渣。終渣中（

Al2O3）、（SiO2）增大，（CaO）、（MgO）、（MnO）和（FeO）含量減小，（CaS）含量增大，堿度減小。3.1.10爐渣去硫

硫主要來(lái)源于焦碳、礦石、熔劑和噴吹燃料等。其中焦碳帶入的硫量占60～80%。冶煉每噸生鐵由爐料帶入的總硫量稱(chēng)為硫負(fù)荷。一般硫負(fù)荷在4～8kg/t。

高爐內(nèi)的去硫主要是含有FeS的鐵水在滴過(guò)渣層時(shí)以及在渣鐵相界面處進(jìn)行。[FeS]+（CaO）=（CaS）+（FeO）

（FeO）+C=[Fe]+{CO}

總的脫硫反應(yīng)可寫(xiě)為：[FeS]+（CaO）+C=[Fe]+（CaS）+CO-149140kJ

產(chǎn)物CO氣體起攪拌作用，可加速去硫反應(yīng)。

主要措施有：降低硫負(fù)荷；提高煤氣的利用率；增大渣量；提高爐渣的脫硫能力，即可采取提高溫度，增加堿度等方法實(shí)現(xiàn)。3.1.11高爐強(qiáng)化冶煉與節(jié)能

高爐強(qiáng)化冶煉的目的是提高產(chǎn)量，即提高高爐冶煉強(qiáng)度（I）、提高高爐有效容積利用系數(shù)（ηu）和降低焦（K）。主要措施包括：

（1）精料

概括為：“高、熟、凈、勻、小、穩(wěn)、少、好”。“高”指入爐礦石含鐵品位要高，焦炭、燒結(jié)礦和球團(tuán)礦強(qiáng)度要高，燒結(jié)礦的堿度要高。“熟”指熟料，即將鐵礦粉制成具有高溫強(qiáng)度，又符合各項(xiàng)冶金性能要求的塊狀料。“凈”是指入爐原料中小于５ｍｍ的粉末要篩除。“勻”是指高爐煉鐵的爐料粒度要均勻。“小”是指入爐料的粒度要小、均勻，上限所規(guī)定的范圍要窄，并控制住爐料中的大塊?！胺€(wěn)”是指入爐料的化學(xué)成分和物理性能穩(wěn)定，波動(dòng)范圍小?！吧佟笔侵歌F礦石中含有害雜質(zhì)要少?！昂谩笔侵歌F礦石的冶金性能要好。

（2）高壓操作

超過(guò)130kPa的稱(chēng)為高壓操作。可有效的提高冶煉強(qiáng)度，有利于爐況順行，減少管道行程，降低爐塵吹出量以及降低焦比等，當(dāng)前的高壓水平一般為140～250kPa，3000m3以上的高爐大多采用250～300kPa。

（3）高風(fēng)溫

熱風(fēng)帶入的熱量約占1/4左右。特別是噴吹量不斷加大的情況下，提高風(fēng)溫是降低焦比和強(qiáng)化冶煉的有效措施。風(fēng)溫每提高100℃可降低焦比8～12kg，產(chǎn)量增加2%～3%。

（4）富氧鼓風(fēng)

可提高冶煉強(qiáng)度，爐缸煤氣量增加，促進(jìn)還原，提高爐缸溫度，降低焦比，有利于順行。富氧率一般為3%～4%，最高25%～40%。

（5）加濕和脫濕鼓風(fēng)

統(tǒng)稱(chēng)為調(diào)濕鼓風(fēng)。其中加濕鼓風(fēng)是在冷風(fēng)總管上加一定量的水蒸氣，經(jīng)熱風(fēng)爐送往高爐。加濕鼓風(fēng)風(fēng)中的水分在風(fēng)口前燃燒發(fā)生以下反應(yīng)：H2O=H2+O2-QH2O+C=CO+H2

可見(jiàn)增加了還原性氣體的含量，有利于降低焦比和提高冶煉強(qiáng)度，目前只在一些不噴吹燃料且具有潛能的小高爐上應(yīng)用。

脫濕鼓風(fēng)是將鼓風(fēng)中的濕分降低到較低水平。有利于提高風(fēng)口前理論燃燒溫度，有利于降低焦比和增加噴吹量和穩(wěn)定爐況。

（6）噴吹燃料

降低焦比，同時(shí)有利于改善煤氣分布和煤氣還原能力，提高生鐵產(chǎn)量，促進(jìn)順行的效果。

另外，高爐冶煉低硅生鐵，可達(dá)到降低焦比，增加產(chǎn)量的效果；采用合理冷卻方式，改進(jìn)冷卻器材質(zhì)與結(jié)構(gòu)，提高耐火材料的材質(zhì)，選擇合理的操作制度，爐缸、爐底用含鈦物料護(hù)爐等延長(zhǎng)高爐壽命措施，也屬于高爐強(qiáng)化冶煉的范疇。

由于整個(gè)煉鐵系統(tǒng)（焦化、燒結(jié)、球團(tuán)、煉鐵等工序）直接能源消耗占鋼鐵生產(chǎn)總能耗的一半以上。而在高爐生產(chǎn)過(guò)程中有許多余能利用潛力很大，可通過(guò)爐頂煤氣余壓發(fā)電，煤氣余熱發(fā)電，渣鐵顯熱利用，回收熱風(fēng)爐煙道廢氣余熱，冷卻水落差發(fā)電等高爐節(jié)能措施回收利用二次能源。3.2煉鐵生產(chǎn)

高爐日常操作主要包括：

（1）開(kāi)爐、休風(fēng)、停爐操作；

（2）高爐爐況判斷與調(diào)節(jié)；

（3）爐前操作。3.2.1開(kāi)爐

開(kāi)爐是高爐一代爐齡的開(kāi)始。

（1）開(kāi)爐前的準(zhǔn)備檢查

（2）烘爐：高爐和熱風(fēng)爐

（3）裝料：選最好的爐料作為開(kāi)爐料，分段加入。

（4）點(diǎn)火

可用熱風(fēng)700～750℃的熱風(fēng)開(kāi)爐點(diǎn)火。3.1.2停爐

高爐停爐分為大修停爐和中修停爐。二者的主要區(qū)別是：中修停爐不放爐缸殘鐵，大修停爐必須放凈爐缸殘鐵。停爐要做到安全、出凈渣鐵、便于拆除和檢修。停爐方法主要有充填法和空料線(xiàn)噴水停爐法兩種。

充填法要點(diǎn)是在決定高爐停爐時(shí)停止上礦石。當(dāng)料線(xiàn)下降時(shí)用其它物質(zhì)充填所空出的空間。用于填充的物質(zhì)有石灰石、碎焦等。也有的用高爐爐渣填充。此法較安全但停爐后要清除充填物大量浪費(fèi)人力物力。

空料線(xiàn)噴水法：停爐開(kāi)始時(shí)停止裝料，待料面下降上部空間擴(kuò)大時(shí)，從爐頂噴水，當(dāng)料面到達(dá)風(fēng)口平面或其上1～2m時(shí)停止送風(fēng)，繼續(xù)噴水。待爐缸內(nèi)紅焦全部熄滅后，開(kāi)始修理。此法可大大縮短修爐時(shí)間，但要注意安全。3.1.3休風(fēng)

高爐生產(chǎn)過(guò)程中因臨時(shí)檢修或計(jì)劃?rùn)z修，而需要短期或者長(zhǎng)時(shí)間停止送風(fēng)，叫做休風(fēng)。休風(fēng)時(shí)間超過(guò)8小時(shí)的稱(chēng)為長(zhǎng)期休風(fēng)，8小時(shí)以?xún)?nèi)的稱(chēng)為短期休風(fēng)。

高爐休風(fēng)和復(fù)風(fēng)操作中最重要的是防止煤氣爆炸，要將高爐本體與煤氣管道完全切斷。為預(yù)防爆炸性混合氣體的生成，在休風(fēng)期應(yīng)把高爐爐頂與煤氣管道完全切斷，同時(shí)在應(yīng)向高爐爐頂及煤氣管道內(nèi)通入蒸汽，以保持爐頂及管道內(nèi)的正壓，可防止空氣滲入并可沖淡煤氣中CO和H2的濃度，減少爆炸的可能性。3.1.3休風(fēng)

對(duì)于長(zhǎng)期修風(fēng)的高爐，應(yīng)在停風(fēng)前（對(duì)于大高爐風(fēng)壓降到（1.05～1.1）×103Pa）關(guān)閉爐頂蒸汽，打開(kāi)大鐘；用紅焦或燒著的木材與油布點(diǎn)燃爐頂煤氣，并維持火焰不滅，然后停風(fēng)堵嚴(yán)風(fēng)口，在繼續(xù)通蒸汽的情況下，使煤氣管道與大氣相通，靠自然抽力驅(qū)凈煤氣。高爐恢復(fù)送風(fēng)時(shí)，也要注意煤氣安全。復(fù)風(fēng)前，上述各部位都要通入蒸汽，待爐頂煤氣有足夠壓力時(shí)，再按操作程序接通煤氣系統(tǒng)。對(duì)于長(zhǎng)期休風(fēng)超過(guò)十天的高爐，休風(fēng)期間為防止空氣進(jìn)入爐內(nèi)，爐子要嚴(yán)格密封進(jìn)行封爐操作，為再開(kāi)爐具有充足的爐溫，爐況順行和迅速恢復(fù)到正常生產(chǎn)水平創(chuàng)造條件。封爐操作主要根據(jù)封爐時(shí)間長(zhǎng)短確定封爐料的組成，封爐時(shí)間越長(zhǎng)，焦碳負(fù)荷應(yīng)越輕。3.2.4高爐基本操作制度高爐操作的基本任務(wù)是選擇好合理的操作制度，控制煤氣流，充分利用熱能和化學(xué)能。操作制度要根據(jù)爐型特點(diǎn)、設(shè)備條件、原料條件、冶煉生鐵品種及優(yōu)質(zhì)低耗指標(biāo)要求制定工作準(zhǔn)則。只有選擇好合理操作制度，控制好煤氣流，才能實(shí)現(xiàn)爐況穩(wěn)定順行，充分利用熱能和化學(xué)能。高爐基本操作制度包括：爐缸熱制度、送風(fēng)制度、造渣制度和裝料制度等。3.2.4.1爐缸熱制度

爐缸熱制度指的是爐缸所具有的平均溫度水平，其參數(shù)有兩個(gè)方面：一是鐵水溫度，一般在1350～1500℃，又稱(chēng)物理熱；爐渣溫度比鐵水溫度高50～100℃；其二是生鐵含硅量，硅含量的多少可以作為爐溫高低的標(biāo)志，又稱(chēng)化學(xué)熱。硅含量愈高則爐溫愈高。

合理的爐缸熱制度要根據(jù)高爐具體的冶煉特點(diǎn)及冶煉生鐵品種確定。影響爐缸熱制度的波動(dòng)因素很多，爐缸熱制度主要用調(diào)劑焦碳負(fù)荷為控制手段，輔以高風(fēng)溫和富氧率。3.2.4.2送風(fēng)制度

送風(fēng)制度指在一定冶煉條件下，確定適宜的鼓風(fēng)量、鼓風(fēng)質(zhì)量和進(jìn)風(fēng)狀態(tài)，它是實(shí)現(xiàn)煤氣合理分布的基礎(chǔ)，是保證爐料順行，爐溫穩(wěn)定的必要條件。送風(fēng)制度可通過(guò)風(fēng)量、風(fēng)溫、鼓風(fēng)濕度以及風(fēng)口面積和長(zhǎng)度、富氧率、噴吹燃料量等來(lái)調(diào)節(jié)。合理的送風(fēng)制度應(yīng)達(dá)到：煤氣流分布合理，熱量充足，煤氣利用好，爐況順行，爐缸工作均勻，鐵水合格；有利于爐型和設(shè)備的維護(hù)要求。3.2.4.3造渣制度

造渣制度是指按原燃料條件和生鐵的成分要求，選擇適宜的爐渣成分和堿度范圍。造渣制度要根據(jù)原燃料條件（主要是含硫量）和生鐵成分的要求主要是[Mn]、[Si]和[S]，選擇合理的爐渣成分和堿度。選定造渣制度應(yīng)力求使?fàn)t渣有良好的冶煉性能，即流動(dòng)性良好，脫硫能力強(qiáng)，有利于穩(wěn)定爐溫和形成穩(wěn)定渣皮以保護(hù)爐襯。3.2.4.4裝料制度

裝料制度指爐料的裝入方法。包括裝料順序、批重大小、料線(xiàn)高低和布料制度，對(duì)無(wú)鐘爐頂還包括溜槽傾角等。

（1）批重

指裝入高爐的每批料的重量。每批料中礦石的重量稱(chēng)為礦批，焦碳的重量稱(chēng)為焦批。礦石和焦碳的重量比稱(chēng)為焦碳負(fù)荷，也即單位重量的焦碳所負(fù)擔(dān)的礦石量。批重對(duì)煤氣流的影響：批重大壓制中心氣流，批重小壓制邊沿氣流。

（2）料線(xiàn)

從大料鐘打開(kāi)位置下沿到料面的距離成為料線(xiàn)。高料線(xiàn)即這段距離短；低料線(xiàn)則指這段距離長(zhǎng)。提高料線(xiàn)爐料堆尖逐漸離開(kāi)爐墻將促使邊緣氣流發(fā)展；降低料線(xiàn)堆尖逐漸向爐墻移近，將促使中心氣流發(fā)展。一般料線(xiàn)不能低于碰撞點(diǎn)。

圖3-14批重大小對(duì)布料的影響圖3-15料線(xiàn)高低對(duì)布料的影響（3）裝料順序。指的是礦石和爐料的裝入順序。先礦石后焦碳的裝入順序稱(chēng)為正裝。先焦碳后礦石的裝入順序稱(chēng)為倒裝。正裝時(shí)邊沿礦石多，加重邊沿。而倒裝則是中心礦石多加重中心。此外，還有同裝與分裝。同裝是礦石和焦碳一次入爐，分裝是礦石和焦碳分兩次入爐。就加重邊沿而言分裝比同裝緩和。

邊緣負(fù)荷由重到輕的裝入順序是：正同裝（KJ↓）→正分裝（K↓J↓）→倒分裝（J↓K↓）→倒同裝（JK↓）（K——礦石；J——焦碳）。

以上四種基本操作制度相互聯(lián)系相互制約，按調(diào)節(jié)的部位可分為上部調(diào)劑和下部調(diào)劑。上部調(diào)劑主要是通過(guò)調(diào)節(jié)裝料制度來(lái)調(diào)節(jié)煤氣流的合理分布，充分利用煤氣能量；下部調(diào)劑主要是通過(guò)調(diào)節(jié)送風(fēng)制度來(lái)改變煤氣流的原始分布，達(dá)到活躍爐缸，順行的目的。生產(chǎn)中以下部調(diào)劑為基礎(chǔ)，上下部調(diào)劑相結(jié)合。3.2.5爐況判斷3.2.5.1直接觀(guān)察法直接觀(guān)察法是指通過(guò)看風(fēng)口，看渣、看鐵和看料速和料尺工作狀態(tài)來(lái)判斷爐況。（1）看風(fēng)口是高爐內(nèi)溫度最高的地方，是唯一能看到高爐內(nèi)冶煉情況的地方，當(dāng)高爐順行時(shí)，風(fēng)口明亮，活躍，各風(fēng)口亮度一樣。當(dāng)爐熱時(shí)風(fēng)口耀眼奪目；爐涼時(shí)風(fēng)口紅暗，當(dāng)風(fēng)口發(fā)黑并有掛渣現(xiàn)象，說(shuō)明爐涼已經(jīng)十分嚴(yán)重。高爐難行時(shí)風(fēng)口前焦炭活躍性較差，懸料時(shí)風(fēng)口前焦炭停滯不動(dòng)。（2）看出渣爐熱時(shí)渣溫高，流動(dòng)性好表面光亮有火焰。渣樣斷口呈灰白石頭狀，則爐溫高堿度高。若渣流動(dòng)性差，發(fā)紅，渣樣呈玻璃狀或黑色，則爐溫低，堿度低。3.2.5爐況判斷3.2.5.1直接觀(guān)察法（3）看出鐵出鐵時(shí)鐵溝內(nèi)火花與含硅量多少直接有關(guān)?；鸹ǖ?、小、多則硅低；火花高、大、疏則硅高。鐵水表面白亮，無(wú)“油”，說(shuō)明爐溫高硫低。鐵樣凝固較快，并且斷口呈灰色，則硅高；鐵樣凝固較慢，且斷口呈白色，則硅低，爐溫低。（4）看下料觀(guān)察料速主要是看料速的快慢和均衡程度。料速均勻表現(xiàn)在下料順暢，料批穩(wěn)定，兩料尺速度一致（相差不超過(guò)0.2m）。當(dāng)爐溫由涼轉(zhuǎn)熱時(shí)料速由快到慢。反之，料速增快，則預(yù)示爐溫由熱轉(zhuǎn)涼。當(dāng)料尺停止不動(dòng)，則表示懸料。料尺突然塌陷很深是蹦料的象征。兩料尺下降速度不均勻，則是偏料的象征。3.2.5.2間接觀(guān)察法

間接觀(guān)察法主要是利用壓力表、流量表、溫度表、料速表等熱工儀表來(lái)測(cè)量風(fēng)量、風(fēng)溫、風(fēng)壓及爐內(nèi)不同部位的煤氣壓力、溫度、成分等間接判斷爐況。

（1）熱風(fēng)壓力表

熱風(fēng)壓力表能反應(yīng)料柱透氣性好壞。爐況正常時(shí)風(fēng)壓波動(dòng)范圍小；懸料時(shí)風(fēng)壓大增；崩料、管道行程時(shí)風(fēng)壓大降。爐況熱行時(shí)，風(fēng)壓緩慢上升，冷行時(shí)，風(fēng)壓逐漸下降。

（2）爐頂煤氣壓力表

爐況正常時(shí)，煤氣壓力波動(dòng)不大。懸料時(shí)，煤氣壓力大大降低。管道行程或崩料時(shí)煤氣壓力大增。

（3）冷風(fēng)流量計(jì)

爐況正常時(shí)，風(fēng)量波動(dòng)范圍不大。懸料時(shí)，風(fēng)量自動(dòng)減少。管道行程時(shí)風(fēng)量自動(dòng)增加。爐況向冷時(shí)，風(fēng)量增加；爐況向熱時(shí)風(fēng)量減少。3.2.5.2間接觀(guān)察法

（4）爐頂煤氣壓力計(jì)

爐頂煤氣溫度高時(shí)，說(shuō)明爐內(nèi)熱能利用不良。管道行程和懸料或難行初期，爐頂溫度也會(huì)升高。

（5）爐頂煤氣成分CO2%分布多的地方礦石分布較多，煤氣流量較少，反之，CO2%分布少的地方，焦碳分布較多，煤氣流量較多。正常情況下，爐喉CO2%分布曲線(xiàn)是中心高于邊沿。圖3-16我國(guó)煤氣分布曲線(xiàn)發(fā)展3.2.6爐況處理3.2.6.1正常爐況的特征

（1）熱制度穩(wěn)定

爐溫波動(dòng)在規(guī)定范圍之內(nèi)，前后兩爐鐵的[Si]含量在波動(dòng)范圍，各個(gè)風(fēng)口均勻活躍，風(fēng)口明亮，無(wú)生降，不掛渣。

（2）造渣制度穩(wěn)定

渣溫充足，流動(dòng)性好。放渣順暢，流過(guò)渣溝不結(jié)殼，上下渣及各渣口堿度及渣溫均勻。