鋼鐵冶煉工藝教材

鋼鐵冶煉工藝

內(nèi)容簡介

本書共分13章，系統(tǒng)地介紹了冶煉概述、高爐原燃料、高爐冶煉原理、高爐冶煉工藝、高爐爐況

判定及爐況非常的處理、高爐技術(shù)的發(fā)展、煉鋼原材料、煉鋼基本原理、鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝、

轉(zhuǎn)爐爐襯材料及保護(hù)、電爐冶煉工藝、煉鋼技術(shù)的發(fā)展等內(nèi)容，較全面地反映了目前國內(nèi)外鋼鐵冶煉新

技術(shù)、新工藝及發(fā)展趨勢等。書中每章均附有復(fù)習(xí)摸索題，十分適合教學(xué)使用。

本書為高等職業(yè)院校冶金專業(yè)學(xué)生的教學(xué)用書，也可作為冶金企業(yè)進(jìn)行職工培訓(xùn)的教材和供冶金

工程技術(shù)人員參考。

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刖B

本書是根據(jù)職業(yè)技術(shù)院校冶金技術(shù)專業(yè)''鋼鐵冶煉工藝”課程教學(xué)基本要求編寫的教學(xué)用書，是在

充分了解我國鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀、分析了煉鐵煉鋼崗位能力要求的基礎(chǔ)上，精選內(nèi)容編寫而成。全書以

煉鐵、煉鋼的生產(chǎn)工藝為主線，也兼顧基本原理，突出生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用性。書中系統(tǒng)地介紹了高爐原

燃料、高爐冶煉原理、高爐冶煉工藝、高爐爐況判定及爐況非常的處理、高爐技術(shù)的發(fā)展、煉鋼原材料、

煉鋼基本原理、鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝、轉(zhuǎn)爐爐襯材料及保護(hù)、電爐冶煉工藝、煉鋼技術(shù)的發(fā)展等

內(nèi)容，較全面地反映了目前國內(nèi)外鋼鐵冶煉新技術(shù)、新工藝及發(fā)展趨勢等。本書也可作為冶金企業(yè)進(jìn)行

職工培訓(xùn)的教材和供冶金工程技術(shù)人員參考。

本書由武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院陳勝清、周秋松主編，王展宏主審。

由于時間倉促，加之編者水平所限，書中不足之處，敬請讀者批評指正。

作者

2

006年12月

目錄

第一章概述.........................................................3

第二章煉鐵原材料...................................................10

第三章高爐冶煉原理.................................................25

第四章高爐冶煉工藝.................................................38

第五章高爐爐況判定及爐況非常的處理................................92

第六章高爐技術(shù)的發(fā)展............................................109

第七章煉鋼的原材料...............................................118

第八章煉鋼基本原理...............................................134

第九章鐵水預(yù)處理.................................................147

第十章轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝...............................................158

第十一章轉(zhuǎn)爐爐襯材料及保護(hù)......................................191

第十二章電爐冶煉工藝............................................202

第十三章煉鋼技術(shù)的發(fā)展..........................................246

一、煉鋼工藝方面...................................................246

3.多段煉鋼少渣吹煉................................................247

6.連續(xù)煉鋼.......................................................248

二、電爐煉鋼方面...................................................249

3.超高功率電弧爐.................................................250

4.電弧爐偏心爐底出鋼.............................................251

第一章概述

【本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)】本章學(xué)習(xí)煉鐵、煉鋼工業(yè)的發(fā)展簡史，煉鐵產(chǎn)品及煉鐵技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，鐵

和鋼的區(qū)別，煉鋼的基本任務(wù)和煉鋼技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

一、鋼鐵工業(yè)發(fā)展簡史

1、我國煉鐵工業(yè)的發(fā)展簡史

我國是世界上用鐵最早的國家之一。

我國古代冶煉技術(shù)有過輝煌的歷史。早在2500年前的春秋、戰(zhàn)國時期，就已生產(chǎn)和使

用鐵器，逐步由青銅時代過渡到鐵器時代。公元前513年，趙國鑄的“刑鼎”就是我國把握冶

煉液態(tài)鐵和鑄造技術(shù)的見證。而歐洲各國推遲到14世紀(jì)才煉出液態(tài)生鐵。

冶煉技術(shù)在我國的發(fā)展，表現(xiàn)了我國古代勞動人民的偉大創(chuàng)造力，有力地促進(jìn)了我國封

建社會的經(jīng)濟(jì)繁榮。歐洲的冶煉技術(shù)也是從中國輸入的。但是，到了18世紀(jì)，特別是腐朽的清

王朝，煉鐵業(yè)和其他行業(yè)一樣發(fā)展非常緩慢。與此同時，歐洲爆發(fā)了工業(yè)革命。19世紀(jì)英國和

俄國第一把高爐鼓風(fēng)動力改為蒸汽機(jī)，使煉鐵爐的規(guī)模不斷擴(kuò)大。不久英國又用高爐煤氣把鼓

風(fēng)預(yù)熱，逐步產(chǎn)生了現(xiàn)代高爐的雛形。當(dāng)高爐生產(chǎn)向著大型化、機(jī)械化、電氣化方向發(fā)展，冶

煉技術(shù)不斷完善的時候，中國卻正處在落后的封建統(tǒng)治時代，發(fā)展遲緩，一直到19世紀(jì)末，不

得不轉(zhuǎn)而從歐洲輸入近代煉鐵技術(shù)。

1891年，清末洋務(wù)派首領(lǐng)張之洞首次在漢陽建造了兩座日產(chǎn)100t生鐵的高爐，邁出了

我國近代煉鐵的第一步。之后，先后在鞍山、本溪、石景山、太原、馬鞍山、唐山等地修建了高爐。

1943年是我國解放前鋼鐵產(chǎn)量最高的一年（包括東三省在內(nèi)），生鐵產(chǎn)量180萬t,鋼產(chǎn)量90萬

t,居世界第十六位。后來由于戰(zhàn)爭的破壞，到了1949年，生鐵年產(chǎn)量僅為25萬t,鋼年產(chǎn)量

15.8萬t。

新中國成立后，我國于1953年生鐵產(chǎn)量就達(dá)到了190萬t,當(dāng)時超過了歷史最高水

平。1957年生鐵產(chǎn)量達(dá)到了597萬t,高爐利用系數(shù)達(dá)到了1.321,我國在這一指標(biāo)上跨入

世界先進(jìn)行列（美國當(dāng)時高爐利用系數(shù)為1.0）。1958年生鐵產(chǎn)量為1364萬t,1978年突

破了3000萬t,1988年達(dá)到了6000萬t,1993年生鐵產(chǎn)量為8000萬t,躍居世界第二位，

1995年生鐵產(chǎn)量為1億t,居世界第一位。1998年生鐵產(chǎn)量為1.2億t,2005年生鐵產(chǎn)量約

3億t。

2、現(xiàn)代煉鋼方法及其發(fā)展趨勢

從1855年英國冶金學(xué)家亨利?貝塞麥發(fā)明酸性空氣底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼方法至今，現(xiàn)代煉鋼生

產(chǎn)在不斷探索中發(fā)展了一個半世紀(jì)?，F(xiàn)代煉鋼方法主要有氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法、電爐煉鋼法。

平爐煉鋼法由于用重油、成本高、冶煉周期長、熱效率低等致命弱點(diǎn)，己基本上被剔除。

氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法以氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法為主，同時還有底吹氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法、頂?shù)讖?fù)合吹煉

氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法。1996年我國鋼產(chǎn)量已達(dá)到一億多噸，其中氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法所煉鋼約占70%。

2005年我國粗鋼產(chǎn)量己達(dá)到3.49億噸，其中氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法所煉鋼約占75%。

電爐煉鋼法以交流電弧爐煉鋼為主，同時也有少部分直流電弧爐煉鋼、感應(yīng)爐煉鋼及電渣重

熔等。

縱觀國內(nèi)外煉鋼方法的發(fā)展，以上三種主要煉鋼方法的總發(fā)展趨勢是:轉(zhuǎn)爐煉鋼法大力發(fā)

展，成為最主要的煉鋼方法；電爐煉鋼法穩(wěn)步發(fā)展、長興不衰；平爐煉鋼法則被剔除。

目前煉鋼的生產(chǎn)流程主要有以下兩種：

鐵水一鐵水預(yù)處理一氧氣轉(zhuǎn)爐一初煉鋼水一爐外精煉一連鑄機(jī)一連鑄坯

廢鋼f電弧爐f初煉鋼水一爐外精煉一連鑄機(jī)一連鑄坯

二、高爐冶煉產(chǎn)品

3

高爐冶煉過程是一系列復(fù)雜的物理化學(xué)過程的總和。有爐料的揮發(fā)與分解，鐵氧化物和其

他物質(zhì)的還原，生鐵與爐渣的形成，燃料燃燒，熱交換和爐料與煤氣運(yùn)動等。這些過程不是單獨(dú)

進(jìn)行的，而是在相互制約下數(shù)個過程同時進(jìn)行的?；具^程是燃料在爐缸風(fēng)口前燃燒形成高溫

還原煤氣,煤氣不停地向上運(yùn)動，與不斷下降的爐料相互作用，其溫度、數(shù)量和化學(xué)成分逐步發(fā)生

變化,最后從爐頂逸出爐外。爐料在不斷下降過程中，由于受到高溫還原煤氣的加熱和化學(xué)作用，

其物理形狀和化學(xué)成分逐步發(fā)生變化，最后在爐缸里形成液態(tài)渣鐵，從渣鐵口排出爐外。

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(瓦斯灰)。

1.生鐵

生鐵組成以鐵為主，此外含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%?4.5%,并有少量的硅、鎰、磷、硫等元

素。生鐵質(zhì)硬而脆，缺乏韌性,不能延壓成型，機(jī)械加工性能及焊接性能不好，但含硅高的生鐵(灰

口鐵)的鑄造及切削性能良好。

生鐵按用途又可分為普通生鐵和合金生鐵，前者包括煉鋼生鐵和鑄造生鐵，后者主要是鋪鐵

和硅鐵。合金生鐵作為煉鋼的輔助材料，如脫氧劑、合金元素添加劑。普通生鐵占高爐冶煉產(chǎn)品

的98%以上，而煉鋼生鐵又占我國目前普通生鐵的80%以上，隨著工業(yè)化水平的提高，這個比

例還將連續(xù)提高。

我國現(xiàn)行生鐵標(biāo)準(zhǔn)如下表所示。

表1T煉鋼生鐵國家標(biāo)準(zhǔn)(GB717—82)

鐵片煉炳用生技

W號煉04煉0?燎10

代號LO4L08L10

eC0.45>0.45-0.85>0.85-1.25

特奧<0.02

-奧0.02-0.03

破

二類O.O3-O.O5

三類0.05-0.07

化學(xué)成分一的<0.03

二3>0.03^0.05

H?>0.05

級<0.15

9二級>0.15-0.25

三級>0.25-0.4

表1-2鑄造生鐵國家標(biāo)準(zhǔn)(GB718—82)

4

扶H鑄貴用生鐵

牌號傳34W30的26的22W18鈍14

鐵號

代號Z54Z30Z26Z22Z18Z14

研>3.3

.吁

硅11>3.20-3.60>2.80-3.20>22.80>2.00?2.40>1.60-2.001.25-1.60

1海C0.03<0.04

I

*I*<0.04<0.05

化m8<0.05<0.06

學(xué)一<0.50

成二m>0.50-^0-90

三班>0.90*1.20

分

-緩<0.06

二級>0.06-0.10

研三級>0.10-0.20

因爆>0.20-0.40

K圾>0.40-0.90

2.爐渣

爐渣是高爐冶煉的副產(chǎn)品。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、SiOz、AhO：,及少量的MnO、FeO、S等。爐渣有許多用途，常用做水泥原料及隔

熱、建材、鋪路等材料。每噸生鐵的爐渣量由過去的700-1000kg,降低至150-300kg。

3.煤氣

高爐煤氣的化學(xué)成分為CO、CO,、也、附及少量的CH,。由于煤氣中含有可燃成分CO、山和

3

CHb經(jīng)除塵脫水后作為燃料，其發(fā)熱值約(800-900)X4.18168kJ/m隨著高爐能量利用的改善

而降低，每噸鐵可產(chǎn)煤氣2000?30001?。

高爐煤氣是無色、無味的氣體，有毒易爆炸。應(yīng)加強(qiáng)煤氣的使用治理。

4.爐塵

爐塵是隨高爐煤氣逸出的細(xì)粒爐料，經(jīng)除塵處理與煤氣分離。爐塵含鐵、碳、CaO等有

用物質(zhì)，可作為燒結(jié)的原料，每噸鐵產(chǎn)爐塵為10?100kg,爐塵隨著原料條件的改善而減少。

三、高爐生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

高爐生產(chǎn)的技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)成效可以用技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來衡量。其主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有以下

各項。

1.高爐有效容積利用系數(shù)

P

77V=----

%

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

P——高爐一晝夜生產(chǎn)的合格生鐵；

匕一一高爐有效容積，指爐缸、爐腹、爐腰、爐身、爐喉五段之和。

高爐有效容積利用系數(shù)是衡量高爐生產(chǎn)強(qiáng)化程度的指標(biāo)。越高，高爐生產(chǎn)率越

高，每天所產(chǎn)生鐵越多。目前我國高爐有效容積利用系數(shù)為(1.8?2.5)t/(n??d),高的可達(dá)3.0t

/(m3,d)以上。

2.焦比(K)和燃料比(Kr)

5

及=2

p

式中K——生產(chǎn)一噸生鐵消耗的焦炭量；

Q一一高爐一晝夜消耗的干焦量。

式中Kf——冶煉一噸生鐵消耗的焦炭和噴吹燃料的數(shù)量之和;

0——高爐一晝夜消耗的干焦量和噴吹燃料之和。

如果只運(yùn)算某種噴吹燃料的消耗，則分別表示煤比（M一一每噸生鐵消耗的煤粉量）、

油Ip（v---每口由生消枉的重油曷、箋

焦比和燃料比是衡量高爐物或消耗，特別是能耗的重要指標(biāo)，它對生鐵成本的影響最

大，因此降低焦比和燃料比始終是高爐操作者努力的方向。目前我國噴吹高爐的焦比一樣低

于450kg/t,燃料比小于550kg/t。先進(jìn)高爐焦比已小于400kg/t,燃料比約450kg/t。

將燃料也折合成焦炭運(yùn)算出的總焦炭量為綜合焦比。

3：冶煉強(qiáng)度（I）

%

式中I一每晝夜每立方米高爐有效容積燃燒的焦炭量。

當(dāng)高爐噴吹燃料時，每晝夜每立方米高爐有效容積消耗的燃料總量，稱為綜合冶煉強(qiáng)度

（G）,即:

運(yùn)算冶煉強(qiáng)度要扣除休風(fēng)時間。冶煉強(qiáng)度是表示高爐生產(chǎn)強(qiáng)化程度的指標(biāo)，它取決于

高爐所能接受的風(fēng)量，鼓入高爐的風(fēng)量越多，冶煉強(qiáng)度越高。

利用系數(shù)、焦比和冶煉強(qiáng)度之間的關(guān)系（當(dāng)休風(fēng)時間為零、不噴吹燃料時）為：

叮丫=一

K

冶煉強(qiáng)度和焦比均影響利用系數(shù)，當(dāng)采用某一技術(shù)措施后，若冶煉強(qiáng)度增加而焦比又

降低時，可使利用系數(shù)得到最大程度的提高。

4.生鐵合格率

化學(xué)成分符合國家標(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，即:

生鐵合格率雷器,x100%

生鐵合格率是評判高爐產(chǎn)品質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)，我國一些企業(yè)高爐生鐵合格率

已達(dá)100%。

5.休風(fēng)率

休風(fēng)率是指休風(fēng)時間占規(guī)定作業(yè)時間（日歷時間扣除計劃檢修時間）的百分?jǐn)?shù)，即：

休風(fēng)時間

體風(fēng)率=X100%

日歷時間-計劃檢修時間

6

休風(fēng)率反映設(shè)備治理保護(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，我國先進(jìn)高爐休風(fēng)率已降到1%以下。

6.生鐵成本

生鐵成本是指冶煉一噸生鐵所需的費(fèi)用，包括原料、燃料、動力、工資、車間經(jīng)費(fèi)等。

成本受價格因素的影響較大，一樣原燃料成本費(fèi)占80%左右；其余20%左右為冶煉成本費(fèi),

其中動力、工資、折舊、運(yùn)輸費(fèi)約占18%,車間經(jīng)費(fèi)約占2%,副產(chǎn)品回收費(fèi)應(yīng)從成本中扣除,

目前大型高爐此項回收費(fèi)占成本的8%?9%。降低消耗，特別是降低焦炭消耗是降低成本

的重要內(nèi)容。

7.爐齡

高爐從開爐到停爐大修之間的時間，為一代高爐的爐齡。延長爐齡是高爐工作者

的重要課題，大高爐爐齡要求達(dá)到10年以上，國外大型高爐爐齡最長己達(dá)20年。

四、鋼和生鐵的主要區(qū)別

鋼和生鐵都是鐵基合金，都含有碳、硅、鎰、硫、磷5種元素。其主要區(qū)別見表1―3。

表1—3鋼和生鐵的主要區(qū)別

目生鐵

破（艱及分散）一般為0.04%—1?7%>2%?般為2.5%~4.3、

硅0.砌*含,較少較多

熔點(diǎn)1450~1530cllOO'-ilSOV

機(jī)械性能修度、，性、的性好硬而就,耐磨住好

可徽性好4

俾接性好

然處那性微好

鑄造性好更B

鋼和生鐵最根本的區(qū)別是含碳量不同，生鐵中3（C）>2%,鋼中3（C）<2%。含碳量的

變化引起鐵碳合金質(zhì)的變化。鋼的綜合性能，特別是機(jī)械性能（抗拉強(qiáng)度、韌性、塑性）比生鐵

好得多，從而用途也比生鐵廣泛得多。因此，除約占生鐵總量10%的鑄造生鐵用于生產(chǎn)鐵鑄件

外，約占生鐵總量90%的煉鋼生鐵要進(jìn)一步冶煉成鋼，以滿足國民經(jīng)濟(jì)各部門的需要。

五、煉鋼的基本任務(wù)

所謂煉鋼，就是通過冶煉降低生鐵中的碳和去除有害雜質(zhì)，再根據(jù)對鋼性能的要求加

入適量的合金元素，使之成為具有優(yōu)良性能的鋼。

煉鋼的基本任務(wù)可歸納如下：

1）脫碳。在高溫熔融狀態(tài)下進(jìn)行氧化熔煉，把生鐵中的碳氧化降低到所煉鋼號的規(guī)

格范疇內(nèi)，是煉鋼過程的一項最主要任務(wù)。

2）脫磷和脫硫。把生鐵中的有害雜質(zhì)磷和硫降低到所煉鋼號的規(guī)格范疇內(nèi)。

3）去氣和去非金屬夾雜物。把熔煉過程中進(jìn)入鋼液中的有害氣體（氫和氮）及非金屬夾雜

物（氧化物、硫化物和硅酸鹽等）排除掉。

4）脫氧與合金化。把氧化熔煉過程中生成的對鋼質(zhì)有害的過量的氧（以FeO形式存在）

從鋼液中排除掉；同時加入合金元素，將鋼液中的各種合金元素的含量調(diào)整到所煉鋼號的規(guī)格

范疇內(nèi)。

5）調(diào)溫。按照熔煉工藝的需要，適時地提高和調(diào)整鋼液溫度到出鋼溫度。

6）澆注。把熔煉好的合格鋼液澆注成一定尺寸和形狀的鋼錠或連鑄坯，以便下一步軋

制成鋼材。澆注包括鑄錠或連續(xù)鑄鋼。

值得強(qiáng)調(diào)的是，煉鋼過程主要是氧化過程。

7

六煉鋼生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

1.年產(chǎn)量

年產(chǎn)量=24nga

1007

式中n---年內(nèi)工作日(24h為一個工作日)；

g---每爐金屬料重量，t；

a一一合格鋼錠(坯)收得率，%；

T——每爐平均冶煉時間，ho

2.每爐鋼產(chǎn)量

合格鋼產(chǎn)量⑥

每爐鋼產(chǎn)量("爐)=

出鋼爐數(shù)

3.作業(yè)率

作業(yè)率=孺馥

式中工作日((1)=日歷時間(d)一停爐時間(d)。

4.利用系數(shù)

(1)轉(zhuǎn)爐利用系數(shù)

指每公稱噸位的容量每晝夜所生產(chǎn)的合格鋼產(chǎn)量,即：

轉(zhuǎn)爐利用系數(shù)(t/(t?d))=轉(zhuǎn)爐公標(biāo)時間(d)

(2)電爐利用系數(shù)

指每千千伏安變壓器容量每晝夜所生產(chǎn)的合格鋼錠量，即：

電爐利用系數(shù)(t/(1000kVA-d))=0|jr(d)x$(kVA)/!000

5.每爐鋼冶煉時間

轉(zhuǎn)爐每爐鋼冶煉時間(min/爐)=全等賽譚黑飛器詈遜

6.轉(zhuǎn)爐爐齡(爐襯壽命)

轉(zhuǎn)爐爐齡(爐缺)=髏露

7.按計劃出鋼率

按計劃出鋼率=里啰魯慧鏟塞x100%

8.鋼錠合格率

鋼錠合格率;嘉普|豁卜100%

9.鋼錠收得率

鋼錠收得率:篇幅薛XI。。%

10.原材料消耗

基克電材旦里總小虱

某種原材料消耗(kg/t)名格的錠?至7加G)

11.電爐電耗

8

電弧爐用電量（kW'h）

電爐電松（kw?h/t）=一百魏更興（7廠一

廣、乙全士合格的（高）合金鋼鋼錠量⑹幻0nly

12.口金比=全部合格鋼錠量⑷

復(fù)習(xí)思考題

1.簡述我國煉鐵發(fā)展簡史。

2.高爐冶煉的主要產(chǎn)品和副產(chǎn)品有哪些？

3.高爐生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有哪些？

4.鋼和生鐵有哪些主要區(qū)別？

9

第二章煉鐵原材料

【本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)】本章學(xué)習(xí)鐵礦石的分類及主要特性，高爐冶煉對鐵礦石的要求，鐵礦石冶

煉前的準(zhǔn)備和處理，焦碳在高爐煉鐵中的作用和對焦碳的質(zhì)量要求，燒結(jié)生產(chǎn)原料準(zhǔn)備和燒結(jié)

生產(chǎn)過程，球團(tuán)礦生產(chǎn)等。

第一節(jié)鐵礦石及其分類

一、礦物、礦石和巖石

地殼中的化學(xué)元素經(jīng)過各種地質(zhì)作用，形成的天然元素和天然化合物稱為礦物。它具有

較均一的化學(xué)成分和內(nèi)部結(jié)晶構(gòu)造，具有一定的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。

礦石和巖石均由礦物所組成，是礦物的集合體。但是，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)。因此礦石和巖石的概念是相對的。

礦石又由有用礦物和脈石礦物所組成。礦石中能夠被利用的礦物為有用礦物，目前尚不能

利用的礦物為脈石礦物。

二、鐵礦石的分類及主要特性

在自然界中，金屬狀態(tài)的鐵是極少見的，一樣都和其他元素結(jié)合成化合物?，F(xiàn)在已知道的

含鐵礦物有300多種，但在目前的工藝條件及技術(shù)水平下能夠用作煉鐵原料的只有20多種。

根據(jù)含鐵礦物的主要性質(zhì)，按其礦物組成，通常將鐵礦石分為磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦四

種類型。

1.磁鐵礦

磁鐵礦化學(xué)式為FesO”結(jié)構(gòu)致密，晶粒細(xì)小，黑色條痕。具有強(qiáng)磁性，含S、P較高，

還原性差。

2.赤鐵礦

赤鐵礦化學(xué)式為Fez。,，條痕為櫻紅色，具有弱磁性。含S、P較低，易破碎、易還原。

3.褐鐵礦

褐鐵礦是含結(jié)晶水的氧化鐵，呈褐色條痕，還原性好，化學(xué)式為nFe2()3?mH20(n=l?

3,m=l?4)。褐鐵礦中絕大部分含鐵礦物是以2Fe。?3HQ的形式存在的。

4.菱鐵礦

菱鐵礦化學(xué)式為FeCO”顏色為灰色帶黃褐色。菱鐵礦經(jīng)過焙燒，分解出CO?氣體，含鐵

量即提高，礦石也變得疏松多孔，易破碎，還原性好。其含S低，含P較高。

各種鐵礦石的分類及其主要特性列于表2-lo

表2—1鐵礦石的分類及其特性

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帶東性能

W論

r石實(shí)際含鐵量

化學(xué)式葭色

?林（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）有害東航強(qiáng)度及還除性

/fm1（JHt分敏）

/%/%

or磁性H化鐵FcO.72.45.2?ft45-70S.P?條使、致密.國通網(wǎng)

軟.較躬破碎，

赤鐵礦赤鐵礦FcA70.0紅色55-60S.Pft

馬還原

水赤鐵廠ZFejO/HQ66.14.0-5.0

什赤鐵礦FejOj-HjO62.94.0~4.5

黃梅色sn

水針鐵r3FejOr4HQ60.93.0-4.4

將鐵礦3775疏松、曷還原

梅鐵2FeO,-3HO60.03.0-4.2

7JJ至緘鼻色不等

黃忖鐵礦Fe,O)-2HjO57.23.0-4.0

ItUGFejOj-JHiO55.22.5-4.0

灰色帶Stt易破碎嬉僥

菱鐵礦WMttFcjCO,48.23.830*40

KWfip較高后島還原

第二節(jié)高爐冶煉對鐵礦石的要求

鐵礦石是高爐冶煉的主要原料，其質(zhì)量的好壞,與冶煉進(jìn)程及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有極為密切的

關(guān)系。決定鐵礦石質(zhì)量的主要因素是化學(xué)成分、物理性質(zhì)及其冶金性能。高爐冶煉對鐵礦石

的要求是:含鐵量高，脈石少，有害雜質(zhì)少，化學(xué)成分穩(wěn)固，粒度平均，良好的還原性及一定的機(jī)

械強(qiáng)度等性能。

一、鐵礦石品位

鐵礦石的品位即指鐵礦石的含鐵量，以TFe%表示。品位是評判鐵礦石質(zhì)量的主要

指標(biāo)。礦石有無開采價值，開采后能否直接入爐冶煉及其冶煉價值如何，均取決于礦石的含鐵

量。

鐵礦石含鐵量高有利于降低焦比和提高產(chǎn)量。根據(jù)生產(chǎn)體會，礦石品位提高1%,焦比

降低2%,產(chǎn)量提高3%。因?yàn)殡S著礦石品位的提高，脈石數(shù)量減少，熔劑用量和渣量也相應(yīng)

減少，既節(jié)省熱量消耗，又有利于爐況順行。從礦山開采出來的礦石，含鐵量一樣在30%?

60%之間。品位較高，經(jīng)破碎篩分后可直接入爐冶煉的稱為富礦。一樣當(dāng)實(shí)際含鐵量大于理

論含鐵量的70%?90%時方可直接入爐。而品位較低，不能直接入爐的叫貧礦。貧礦必須

經(jīng)過選礦和造塊后才能入爐冶煉。

二、脈石成分

鐵礦石的脈石成分絕大多數(shù)為酸性的，SiOz含量較高。在現(xiàn)代高爐冶煉條件下，為了

得到一定堿度的爐渣，就必須在爐料中配加一定數(shù)量的堿性熔劑（石灰石）與Si（h作用造渣。

鐵礦石中SiO?含量愈高，需加入的石灰石也愈多，生成的渣量也愈多，這樣，將使焦比升高，

產(chǎn)量下降。所以要求鐵礦石中含SiO,愈低愈好。

脈石中含堿性氧化物（CaO、MgO）較多的礦石，冶煉時可少加或不加石灰石，對降低焦比

有利，具有較高的冶煉價值。

三、有害雜質(zhì)和有益元素的含量

1.有害雜質(zhì)

11

礦石中的有害雜質(zhì)是指那些對冶煉有阻礙或使礦石冶煉時不易獲得優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的元素。主

要有S、P、Pb、Zn、As、K、Na等。

⑴硫

硫在礦石中主要以硫化物狀態(tài)存在。硫的危害主要表現(xiàn)在：

a.當(dāng)鋼中的含硫量超過一定量時，會使鋼材具有熱脆性。這是由于FeS和Fe結(jié)

合成低熔點(diǎn)(985℃)合金，冷卻時最后凝固成薄膜狀，并分布于晶粒界面之間，當(dāng)鋼材被加

熱到1150?1200℃時，硫化物第一熔化，使鋼材沿晶粒界面形成裂紋。

b.對鑄造生鐵，會降低鐵水的流動性，阻止Fe3c分解，使鑄件產(chǎn)動氣孔、難于切削并

降低其韌性。

'C.硫會顯著地降低鋼材的焊接性，抗腐蝕性和耐磨性。

國家標(biāo)準(zhǔn)對生鐵的含硫量有嚴(yán)格規(guī)定，煉鋼生鐵，最高答應(yīng)含硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)不能

超過0.07%,鑄造鐵不超過0.06%。雖然高爐冶煉可以去除大部分硫，但需要高爐溫、高爐

渣堿度，對增鐵節(jié)焦是不利的。因此礦石中的含硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)必須小于0.3%。

⑵磷

磷也是鋼材的有害成分。以Fe『、Fe：,P形狀溶于鐵水。因?yàn)榱谆锸谴嘈晕镔|(zhì)，冷凝

時集合于鋼的晶界周圍，減弱晶粒間的結(jié)合力，使鋼材在冷卻時產(chǎn)生很大的脆性，從而造成

鋼的冷脆現(xiàn)象。由于磷在選礦和燒結(jié)過程中不易除去，在高爐冶煉中又幾乎全部還原進(jìn)入

生鐵。所以控制生鐵含磷的惟一途徑就是控制原料的含磷量。

(3)鉛和鋅

鉛和鋅常以方鉛礦(PbS)和閃鋅礦(ZnS)的形式存在于礦石中。

在高爐內(nèi)鉛是易還原元素，但鉛又不溶解于鐵水，其密度大于鐵水，所以還原出來

的鉛沉積于爐缸鐵水層以下，滲入破縫破壞爐底砌磚，甚至使?fàn)t底砌磚浮起。鉛又極易揮發(fā)，

在高爐上部被氧化成PbO,粘附于爐墻上，易引起結(jié)瘤。一樣要求礦石中的含鉛質(zhì)量分?jǐn)?shù)低

于0.1%。

高爐冶煉中鋅全部被還原，其沸點(diǎn)低(905℃),不熔于鐵水。但很容易揮發(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。礦石中的含鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)小于0.1%。

(4)種

碑在礦石中含量較少。與磷相似，在高爐冶煉過程中全部被還原進(jìn)入生鐵，鋼中含碑

也會使鋼材產(chǎn)生'‘冷脆”現(xiàn)象，并降低鋼材焊接性能。要求礦石中的含碑質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.07%。

(5)堿金屬

堿金屬主要指鉀和鈉。一樣以硅酸鹽形式存在于礦石中。冶煉過程中，在高爐下部

高溫區(qū)被直接還原生成大量堿蒸氣，隨煤氣上升到低溫區(qū)又被氧化成碳酸鹽沉積在爐料和

爐墻上，部分隨爐料下降，從而反復(fù)循環(huán)積存。其危害主要為：與爐襯作用生成鉀霞石

(KQ-A1A-2SiO2),體積膨脹40%而損壞爐襯；與爐襯作用生成低熔點(diǎn)化合物，粘結(jié)在爐墻上,

易導(dǎo)致結(jié)瘤；與焦炭中的碳作用生成插入式化合物(CK.、CNaJ體積膨脹很大，破壞焦炭高溫

強(qiáng)度，從而影響高爐下部料柱透氣性。因此要限制礦石中堿金屬的含量。

⑹銅

銅在鋼材中具有兩重性，銅易還原并進(jìn)入生鐵。當(dāng)鋼中含銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.3%

時能改善鋼材抗腐蝕性。當(dāng)超過0.3%時又會降低鋼材的焊接性，并引起鋼的“熱脆”現(xiàn)象，

使軋制時產(chǎn)生裂紋。一樣鐵礦石答應(yīng)含銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過0.2%。

2.有益元素

礦石中有益元素主要指對鋼鐵性能有改善作用或可提取的元素。如錦(Mn)、銘(Cr)、鉆

(Co)、銀(Ni)、帆(V)、鈦(Ti)等。當(dāng)這些元素達(dá)到一定含量時，可顯著改善鋼的可加工性，

強(qiáng)度和耐磨、耐熱、耐腐蝕等性能。同時這些元素的經(jīng)濟(jì)價值很大，當(dāng)?shù)V石中這些元素含量達(dá)到

一定數(shù)量時，可視為復(fù)合礦石，加以綜合利用。

12

四、鐵礦石的還原性

鐵礦石的還原性是指鐵礦石被還原性氣體CO或Hz還原的難易程度。它是一項評判

鐵礦石質(zhì)量的重要指標(biāo)。鐵礦石的還原性好，有利于降低焦比。

影響鐵礦石還原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。一樣磁

鐵礦因結(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CO?后，礦石氣孔率增加。燒結(jié)礦和球團(tuán)礦的氣

孔率高，其還原性一樣比天然富礦的還要好。

五、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。確定礦

石粒度必須兼顧高爐的氣體力學(xué)和傳熱、傳質(zhì)幾方面的因素。在有良好透氣性和強(qiáng)度的前提

下，盡可能降低爐料粒度。

鐵礦石的機(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)度要高一些為好。

鐵礦石的軟化性包括鐵礦石的軟化溫度和軟化溫度區(qū)間兩個方面。軟化溫度是指鐵礦

石在一定的荷重下受熱開始變形的溫度；軟化溫度區(qū)間是指礦石開始軟化到軟化終了的溫度

范疇。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。

六、鐵礦石各項指標(biāo)的穩(wěn)固性

鐵礦石的各項理化指標(biāo)保持相對穩(wěn)固，才能最大限度地發(fā)揮生產(chǎn)效率。在前述各項指

標(biāo)中，礦石品位、脈石成分與數(shù)量、有害雜質(zhì)含量的穩(wěn)固性尤為重要。高爐冶煉要求成分波動

范疇:含鐵原料TFe<±0.5%?1.0%；w(Si02)<±0.2%?0.3%；燒結(jié)礦的堿度為±0.03~

0.Io

為了確保礦石成分的穩(wěn)固，加強(qiáng)原料的整粒和混勻是非常必要的。

第三節(jié)鐵礦石冶煉前的準(zhǔn)備和處理

從礦山開采出來的鐵礦石，無論是粒度還是化學(xué)成分都不能滿足高爐冶煉的要求，一樣要

經(jīng)過破碎、篩分、混勻、焙燒、選礦和造塊等加工處理過程。

一、破碎

破碎是鐵礦石準(zhǔn)備處理工作中的基本環(huán)節(jié)，當(dāng)?shù)V石粒度很大時，破碎一樣都要分段進(jìn)

行，根據(jù)破碎的粒度，可分為粗碎、中碎、細(xì)碎和粉碎。

粗碎：從1300~500mm破碎到400?125mm；

中碎

:從400?125mm破碎到100?25mm；

細(xì)碎

：從100?25mm破碎至(]25?5nim；

粉碎

：從〈5mm破碎到<lmm。

對于天然鐵礦石的粗、中、細(xì)碎作業(yè)，目前采用的主要破碎設(shè)備有顆式破碎機(jī)和圓錐式

破碎機(jī)兩大類，其工作原理如圖2—1所示。

13

圖2—1破碎機(jī)的工作原理示意圖

（a）顆式破碎機(jī)；（b）圓錐式破碎機(jī)；（c）短錐式破碎機(jī)

二、篩分

通過單層或多層篩面，將顆粒大小不同的混合料分成若干不同粒度級別的過程，稱為篩

分。其目的是篩除粉末，同時也要將大于規(guī)定粒度上限的大塊篩除進(jìn)行再破碎，并對合格塊度進(jìn)

行分級。篩分既可以提高破碎機(jī)的工作效率，又可以改善物料的粒度組成，更好地滿足高爐冶煉

的要求。

礦石的篩分設(shè)備多采用振動篩。其篩分原理是利用篩網(wǎng)的上下垂直振動進(jìn)行的。篩網(wǎng)

的振動可達(dá)每分鐘1500次左右，振幅達(dá)0.5?12mm,篩面與水平面成10°-40°的傾角。礦

石規(guī)定的入爐粒度若在8?35mm范疇時，可分為二級入爐，8?20nlm為一級，20?35mm為

一級，分級入爐比混合入爐的成效好。

振動篩的篩分效率高，單位面積產(chǎn)量大，篩孔不易堵塞，調(diào)整方便，適用粒度范疇廣。

通常，礦石在破碎、篩分過程中通過皮帶運(yùn)輸機(jī)將破碎機(jī)械與篩分機(jī)械聯(lián)系起來，構(gòu)成

破碎篩分流程。

三、混勻

混勻又稱為中和。其目的在于穩(wěn)固鐵礦石的化學(xué)成分，從而穩(wěn)固高爐操作，保持爐況順

行，改善冶煉指標(biāo)。

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)料場的大小將每一

批來料沿水平方向依次平鋪，一樣每層厚度為200-300mm,把料鋪到一定高度（首鋼原料場

規(guī)定4.5m）。所謂直取，即取礦時，沿料堆垂直斷面截取礦石，這樣可以同時截取許多層次的礦

石，從而達(dá)到混勻的目的。

四、鐵礦石的焙燒

鐵礦石的焙燒是將其加熱到低于軟化溫度200?300℃的一種處理過程。焙燒的目的

是改變礦石的礦物組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，去除部分有害雜質(zhì)，回收有用元素，同時還可以使礦石變得

疏松，提高礦石的還原性。焙燒的方法有氧化焙燒、還原磁化焙燒和氯化焙燒等。

氧化焙燒是鐵礦石在氧化氣氛條件下焙燒，主要用于去除褐鐵礦中的結(jié)晶水，菱鐵礦中

的C0”并提高品位，改善還原性。

還原磁化焙燒是在還原氣氛中進(jìn)行，其作用是將弱磁性的赤鐵礦及非磁性的黃鐵礦轉(zhuǎn)

化為具有強(qiáng)磁性的磁鐵礦，以便磁選。

五、鐵礦石的選礦

選礦的目的主要是為了提高礦石品位。

在選礦時，根據(jù)各礦物的物理性質(zhì)與物理化學(xué)性質(zhì)的不同，借助各種選礦設(shè)備和藥劑，將

礦石中有用的礦物和脈石加以分離，使有用礦物相對富集，從而提高礦石品位，同時分離回收

其他有用成分，除去部分有害雜質(zhì)，從而充分、經(jīng)濟(jì)合理地利用礦產(chǎn)資源。

礦石經(jīng)過選礦可得到三種產(chǎn)品：精礦、中礦和尾礦。

14

精礦是指選礦后得到的含有用礦物含量較高的產(chǎn)品；中礦為選礦過程中間產(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。

對于鐵礦石，目前常用的選礦方法有：

1）重力選礦法。根據(jù)礦物密度的不同，在選礦介質(zhì)中具有不同的沉降速度而進(jìn)行選礦。

2）磁力選礦法。磁力選礦法是利用礦物的磁性差別，在不平均的磁場中，磁性礦物被

磁選機(jī)的磁極吸引，而非磁性礦物則被磁極排斥，從而達(dá)到選別的目的。

3）浮游選礦法。浮游選礦法是利用礦物表面不同的親水性，挑選性地將疏水性強(qiáng)的礦

物用泡沫浮到礦漿表面，而親水性礦物則留在礦漿中，從而實(shí)現(xiàn)不同礦物彼此分離。

第四節(jié)熔劑

高爐冶煉中，除主要加入鐵礦石和焦炭外，還要加入一定量的助熔物質(zhì)，即熔劑。

一、熔劑的作用

熔劑在冶煉過程中的主要作用有兩個：第一個作用是使還原出來的鐵與脈石和灰分實(shí)

現(xiàn)良好分離，并順利從爐缸流出，即渣鐵分離。第二個作用是生成一定數(shù)量和一定物理、化學(xué)

性能的爐渣，去除有害雜質(zhì)硫，確保生鐵質(zhì)量。

二、熔劑的種類

根據(jù)礦石中脈石成分的不同，高爐冶煉使用的熔劑，按其性質(zhì)可分為堿性、酸性和中

性三類。

1.堿性熔劑

當(dāng)?shù)V石中的脈石主要為酸性氧化物時，則使用堿性熔劑。由于燃料灰分的成分和絕大多數(shù)

礦石的脈石成分都是酸性的，因此，普遍使用堿性熔劑。常用的堿性熔劑有石灰石（CaCOj和白

云石（CaCOs,MgCOa）o

2.酸性熔劑

高爐使用主要含堿性脈石的礦石冶煉時，可加入酸性熔劑。作為酸性熔劑使用的有石

英石（SiO?）、均熱爐渣（主要成分為2FeO?SiO”及含酸性脈石的貧鐵礦等。生產(chǎn)中用酸性熔劑

的很少，只有在某些特別情形下才考慮加入酸性熔劑。

3.中性熔劑

亦稱高鋁質(zhì)熔劑。當(dāng)?shù)V石和焦炭灰分中AI2O3很少，渣中AlzOs含量很低，爐渣流動性很

差時，在爐料中加入高鋁原料作熔劑，如鐵帆土。生產(chǎn)上極少遇到這種情形。

三、對堿性熔劑的質(zhì)量要求

對堿性熔劑的質(zhì)量有如下要求：

1）堿性氧化物（CaO+MgO）含量高，酸性氧化物（SiOz+AlQ）愈少愈好。否則，冶煉單

位生鐵的熔劑消耗量增加，渣量增大，焦比升高。一樣要求石灰石中CaO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于

50%,SiOz+AbOs的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過3.5%。

熔劑的有效熔劑性是評判熔劑質(zhì)量的重要指標(biāo),是指熔劑按爐渣堿度的要求,除去本身

酸性氧化物含量所消耗的堿性氧化物外，剩余部分的堿性氧化物含量。可用下式表示：

有效熔劑性=Ca?！?姆0M-熔劑、絲噂警強(qiáng)

4'4爐沿

當(dāng)熔劑中與爐渣中MgO含量很少時，運(yùn)算式可簡化為：

有效熔劑性=84劑-&。2細(xì)仆籌身

47%明沿

要求熔劑的有效熔劑性愈高愈好。

2）有害雜質(zhì)硫、磷含量要少。石灰石中一樣硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)只有0.01%?0.08%,磷的

質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.001%~0.03%,>

15

3)要有較高的機(jī)械強(qiáng)度，粒度要平均，大小適中。適宜的石灰石入爐粒度范疇是：大中

型高爐為20?50mln,小型高爐為10?30mm。

當(dāng)爐渣黏稠引起爐況失常時，還可短期適量加入螢石(CaFj,以稀釋爐渣和洗掉爐襯上的堆

積物。因此常把螢石稱做洗爐劑。

第五節(jié)高爐用燃料

燃料是高爐冶煉中不可缺少的基本原料之一。現(xiàn)代高爐都使用焦炭做燃料，全部從爐頂

裝入。近年來，噴吹技術(shù)的發(fā)展，從風(fēng)口噴入一些燃料(如無煙煤粉、重油、天然氣等)，替代

一部分焦炭，但只占全部燃料用量的10%?30%,焦炭仍舊是高爐冶煉的主要燃料。

一、焦炭在高爐冶煉中的作用

焦炭在高爐冶煉中主要作為發(fā)熱劑、還原劑和料柱骨架。焦炭在風(fēng)口前燃燒放出大量熱量

并產(chǎn)生煤氣，煤氣在上升過程中將熱量傳給爐料，使高爐內(nèi)的各種物理化學(xué)反應(yīng)得以進(jìn)行。高

爐冶煉過程中的熱量有70%?80%來自焦炭的燃燒。焦炭燃燒產(chǎn)生的C0及焦炭中的固定碳是

鐵礦石的還原劑。焦炭在料柱中占1/3?1/2的體積，特別是在高爐下部高溫區(qū)只有焦炭是以

固體狀態(tài)存在，它對料柱起骨架作用，高爐下部料柱的透氣性完全由焦炭來堅持。

另外，焦炭還是生鐵的滲碳劑。焦炭燃燒還為爐料下降提供自由空間。

二、高爐冶煉對焦炭質(zhì)量的要求

焦炭質(zhì)量好壞，直接影響高爐冶煉過程的進(jìn)行及能否獲得好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，因此對

入爐焦炭有一定質(zhì)量要求。

1.焦炭的化學(xué)成分

焦炭的化學(xué)成分常以焦炭的工業(yè)分析來表示。工業(yè)分析項目包括固定碳、灰分、硫分、揮

發(fā)分和水分的含量。

(1)固定碳和灰分焦炭中的固定碳和灰分的含量是互為消長的。固定碳按下式運(yùn)算：

3(C圖)=[100一(灰分十揮發(fā)分十硫)]%

要求焦炭中固定碳含量盡量高，灰分盡量低。因?yàn)楣潭ㄌ己扛撸l(fā)熱量高，還原劑亦多，有

利于降低焦比。

生產(chǎn)實(shí)踐證明：固定碳含量升高1%,可降低焦比2%。焦炭中灰分的主要成分是Si02、

AlAo灰分高，則固定碳含量少，而且使焦炭的耐磨強(qiáng)度降低，熔劑消耗量增加，渣量亦增加，

使焦比升高。生產(chǎn)實(shí)踐還證明：灰分增加1%,焦比升高2%,產(chǎn)量降低3%。我國冶金焦炭灰

分一樣為11%?14%。

(2)硫和磷在一樣冶煉條件下，高爐冶煉過程中的硫有80%是由焦炭帶入的。因此降低

焦炭中的含硫量對降低生鐵含硫量有很大作用。在煉焦過程中，能夠去除一部分硫，但仍舊有

70%?90%的硫留在焦炭中，因此要降低焦炭的含硫量必須降低煉焦煤的含硫量。焦炭中含磷

一樣較少。

(3)揮發(fā)分焦炭中的揮發(fā)分是指在煉焦過程中未分解揮發(fā)完的壓、CH,、N,等物質(zhì)。揮發(fā)分

本身對高爐冶煉無影響，但其含量的高低表明焦炭的結(jié)焦程度。正常情形下，揮發(fā)分一樣在

0.7%?1.2%。含量過高，說明焦炭的結(jié)焦程度差，生焦多，強(qiáng)度差；含量過低，則說明結(jié)

焦程度過高，易碎。因此焦炭揮發(fā)分高低將影響焦炭的產(chǎn)量和質(zhì)量。

(4)水分焦炭中的水分是濕法熄焦時滲入的，通常為2%?6%。焦炭中的水分在高爐

上部即可蒸發(fā)，對高爐冶煉無影響。但要求焦炭中的水分含量要穩(wěn)固，因?yàn)榻固渴前粗亓咳霠t

的，水分的波動將引起入爐焦炭量波動，會導(dǎo)致爐缸溫度的波動?？刹捎弥凶訙y水儀測量入爐

焦炭的水分，從而控制入爐焦炭的重量。

2.焦炭的物理性質(zhì)

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(1)機(jī)械強(qiáng)度焦炭的機(jī)械強(qiáng)度是指焦炭的耐磨性和抗撞擊能力。它是焦炭的重要質(zhì)

量指標(biāo)。高爐冶煉要求焦炭的機(jī)械強(qiáng)度要高。否則，機(jī)械強(qiáng)度不好的焦炭，在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中和高

爐內(nèi)下降過程中破裂產(chǎn)生大量的粉末，進(jìn)入初渣，使?fàn)t渣的黏度增加，增加煤氣阻力，造成爐

況不順。

目前我國一樣用小轉(zhuǎn)鼓測定焦炭強(qiáng)度。小轉(zhuǎn)鼓是用鋼板焊成的無穿心軸的密封圓筒，

鼓內(nèi)徑和寬均為1000mm,內(nèi)壁每隔90°焊角鋼一塊，共計4塊。試驗(yàn)時，取粒度大于60mm的

焦炭30kg,放人轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，轉(zhuǎn)鼓以25r/min的速度旋轉(zhuǎn)100轉(zhuǎn)，即4min,倒出試樣，用

和聲610mm的圓孔篩篩分，以大于40mm的焦炭占試樣總量的百分比(以M40表示)作為破碎強(qiáng)

度指標(biāo)，以小于10mm的焦炭占試樣總量的百分比(以M,。表示)作為耐磨強(qiáng)度指標(biāo)。M40愈大，

Ml0愈小，表明焦炭的強(qiáng)度愈高。一樣要求M40272%,HoWlO%。

應(yīng)該指出，小轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度只代表焦炭在常溫下的強(qiáng)度，并不能代表焦炭在高爐內(nèi)的實(shí)際

強(qiáng)度。鑒定焦炭在高溫下的強(qiáng)度的方法有待于進(jìn)一步研究。

(2)粒度平均、粉末少對于焦炭粒度，既要求塊度大小合適，又要求粒度平均。大型高

爐焦炭粒度范疇為20?60mm,中小高爐用焦炭，其粒度分別以20?40mm和大于15mm為宜。

但這并不是一成不變的標(biāo)準(zhǔn)。高爐使用大量熔劑性燒結(jié)礦以來，礦石粒度普遍降低，焦炭和礦

石間的粒度差別擴(kuò)大，這不利于料柱透氣性，因此，有必要適當(dāng)降低焦炭粒度，使之與礦石粒

度相適應(yīng)。

3.焦炭的化學(xué)性質(zhì)

焦炭的化學(xué)性質(zhì)包括焦炭的燃燒性和反應(yīng)性兩方面。

燃燒性是指焦炭在一定溫度下與氧反應(yīng)生成COz的速度，即燃燒速度。其反應(yīng)式為：

C+O2=CO2

反應(yīng)性是指焦