煉鐵基本知識講座2課件.ppt

1、煉鐵基本知識講座,二 高爐煉鐵原燃料 主講人：,1 精料,精料是高爐冶煉的物質(zhì)基礎(chǔ) 如何理解：高、穩(wěn)、熟、小、勻、凈高、穩(wěn)、小、凈 精料內(nèi)容：渣量、成分、粒度、冶金性能、爐料結(jié)構(gòu)等,2 天然礦質(zhì)量評價,常規(guī)質(zhì)量 熱爆裂性,3 燒結(jié)礦的質(zhì)量評價,化學(xué)成分：FeO, SiO2 燒結(jié)礦的礦物組成和顯微結(jié)構(gòu) 燒結(jié)礦堿度 還原性 低溫還原粉化率 荷重軟化和軟融滴落性能 粒度組成 轉(zhuǎn)鼓強度 儲存強度,4 球團(tuán)礦質(zhì)量評價,抗壓強度、轉(zhuǎn)鼓強度 還原膨脹 堿度 化學(xué)成分 還原性 荷重軟化和熔滴性能 落下指數(shù),5 焦炭質(zhì)量評價,焦炭工業(yè)分析 焦炭元素分析 焦炭灰成分、揮發(fā)份成分 反應(yīng)性和反應(yīng)后強度 轉(zhuǎn)鼓強度 平均

2、粒度 物理性質(zhì) 顯微結(jié)構(gòu),5.1 高爐焦炭的理化性質(zhì) 焦炭裂紋（塊度和轉(zhuǎn)鼓強度） 焦炭結(jié)構(gòu)（多孔脆性炭質(zhì)材料。氣孔形狀、大小、數(shù)量、壁厚等氣孔結(jié)構(gòu)參數(shù)影響焦炭機械強度和焦炭反應(yīng)性）。焦塊的氣孔體積與焦塊體積之比稱為焦炭氣孔率。（開氣孔、閉氣孔）,5.2 高爐焦炭的理化性質(zhì),焦炭的光學(xué)組織：各向同性、鑲嵌結(jié)構(gòu)、流動性、惰性物（分析焦炭反應(yīng)性、預(yù)測機械強度等） 焦炭的顯微分析（微觀結(jié)構(gòu)。光學(xué)顯微鏡-觀察和測定焦炭氣孔結(jié)構(gòu)，氣孔分布、氣孔率、平均尺寸、壁厚等；X射線衍射分析-判定石墨化程度，晶體的定量、無機硫的賦存狀態(tài)等；掃描電鏡-光學(xué)組織、風(fēng)口焦中堿金屬賦存狀態(tài)、氣孔和氣孔壁等） 焦炭的石墨化度：

3、煉焦制度；高爐內(nèi)溫度分布,5.3 焦炭工業(yè)分析,焦炭工業(yè)分析：水分、灰份、揮發(fā)份、固定碳 焦炭元素分析：碳、氫、氮、硫、氧 焦炭灰成分,5.4 焦炭的化學(xué)性質(zhì),焦炭反應(yīng)性 焦炭燃燒性（發(fā)熱量、著火溫度、抗堿性）,5.5 焦炭的物理性質(zhì),焦炭的比熱容（煤化度、灰份） 熱導(dǎo)率 熱膨脹系數(shù) 收縮率 熱應(yīng)力 電阻率（成熟度、微觀結(jié)構(gòu)） 篩分組成 堆積密度（透氣性） 透氣性 真密度 視密度,5.6 焦炭的機械強度,落下強度 轉(zhuǎn)鼓強度（M40、M10） 熱強度,5.7 焦炭力學(xué)性質(zhì),抗壓強度 抗拉強度 顯微強度 楊氏模量,5.8 高爐冶煉對焦炭質(zhì)量的要求,5.8.1 焦炭在高爐內(nèi)的行為 5.8.2 質(zhì)量要

4、求 灰分 硫 水分 焦炭塊度 焦炭強度,5.8.3 高爐操作如何緩解焦炭劣化 采用高還原性礦石和高熱流比操作 使用合理的風(fēng)速和鼓風(fēng)動能；中心加焦、礦石混裝焦丁等疏松中心的裝料制度 控制堿金屬、低硫、高品位礦石 適宜的理論燃燒溫度,圖4.1焦炭在高爐內(nèi)粒度的變化內(nèi)圈；外圈；中心,焦炭在高爐內(nèi)粒度的變化,由圖可見，自爐身中部開始，焦炭平均粒度變小。變化程度以外圈靠近爐墻焦炭激烈，與爐內(nèi)的氣流分布和溫度分布密切相關(guān)。,6 噴吹煤粉質(zhì)量評價,煤種成分 煤種灰分灰熔點 煤種的發(fā)熱值 煤種的可磨性和流動性 煤種的著火點和爆炸性 煤種的燃燒性,表1 單種煤的工業(yè)分析結(jié)果,工業(yè)分析要求,灰分低：不應(yīng)高于所替代

5、焦炭的灰分；灰分高導(dǎo)致燃燒率低、理論燃燒溫度低；影響渣比、利用系數(shù) 揮發(fā)份合適：影響燃燒性能；1525% 固定碳高,表2 煤種的元素分析,對煤中元素的要求,S含量控制：影響高爐渣量和鐵水質(zhì)量；統(tǒng)計：焦炭S含量增加0.1%，焦比上升1.5%，產(chǎn)量下降2%。 O元素：和C、H結(jié)合，但在高爐內(nèi)不起助燃作用，主要形成CO、CO2、H2O，可能會對焦炭質(zhì)量有影響,表3 煤種的灰分組成和成分,對灰份組成的要求,堿金屬和Zn Al2O3低,堿金屬對高爐冶煉的不利影響,對焦炭性能的影響，加劇和提前焦炭的氣化反應(yīng)。如縮小間接還原區(qū)，引起焦比的升高；降低焦炭的高溫強度和性能； 加劇球團(tuán)礦的膨脹及一些燒結(jié)礦的中溫還

6、原粉化； 堿金屬引起耐火材料的侵蝕，如粘土磚的軟化、膨脹；高鋁磚的膨脹； 由于以上原因，高爐內(nèi)的堿金屬積累容易引起料柱透氣性的惡化，從而導(dǎo)致爐況不順，如高爐崩、懸料，甚至結(jié)瘤，引起風(fēng)口的破損等。 根據(jù)文獻(xiàn)，寶鋼堿金屬氧化物要求控制在 小于2.0kg/t.HM，入爐鋅負(fù)荷小于150g/t.HM。,表5 煤種的灰分熔點,灰熔點過低的危害,影響傳質(zhì)：阻礙氧向煤粉顆粒內(nèi)擴散 熔融的灰份加速煤粉顆粒間的聚集，導(dǎo)致不完全燃燒 造成風(fēng)口或噴槍前結(jié)渣,表6 煤種發(fā)熱值,太西：29.824/32.728 寶橋：28.577/31.143,煤的熱值直接影響到噴煤的置換比，熱值越高置換比越高。煤的發(fā)熱值一般與固定碳

7、含量成正比，因此無煙煤的熱值比煙煤高。,表7 煤種的可磨性和流動性,煤的可磨性影響到磨煤機的出力和煤粉的粒度組成。從高爐磨煤機生產(chǎn)實踐來看，最大制粉量與HGI成正比。從這個角度分析，噴吹煤的HGI應(yīng)該越大越好，HGI的下限應(yīng)低于50；但是，HGI值過高可能會導(dǎo)致煤粉的流動性變差，因此HGI還應(yīng)有一個適宜的控制范圍。休止角和壓縮度都是表征粉煤非摻氣態(tài)流動性的一個重要指標(biāo)，休止角和壓縮度越小，煤粉的流動性越好。休止角和壓縮度都是綜合指標(biāo)，二者不僅與煤種有關(guān)，受粉體的比表面積、粒度分布、顆粒形狀及水份含量等諸多因素的影響也很大，因此在用休止角與壓縮度進(jìn)行粉體流動性的判定時必須固定實驗條件。,表7 煤

8、種的著火點和爆炸性,煤粉的著火點越低，燃燒時間延長，也就越利于煤粉的充分燃燒。通常煤的著火點與揮發(fā)分含量成反比，與煤的燃燒率成反比。 煤的爆炸性是與揮發(fā)分含量成正比的，所以煙煤的爆炸性要比無煙煤強，當(dāng)返回火焰長度400mm時為強爆炸性煤。對噴吹煤的爆炸性進(jìn)行限制主要是考慮到噴吹系統(tǒng)的安全。,表8 煤種的燃燒性,煙煤的燃燒率明顯比無煙煤高，燃燒率隨揮發(fā)分的提高而增大。,7 高爐合理的爐料結(jié)構(gòu),合理爐料結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)符合以下要求： 優(yōu)良的冶金性能 爐料成分應(yīng)滿足造渣的要求，不另加生熔劑 在爐料中人造富礦占大多數(shù) 合理的爐料結(jié)構(gòu)必須有良好的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo) 國內(nèi)曾經(jīng)經(jīng)歷的爐料結(jié)構(gòu) 全部自熔性燒結(jié)礦 高堿度燒結(jié)礦加少部分天然礦 高堿度燒結(jié)礦加部分酸性球團(tuán) 高堿度燒結(jié)礦加低堿度燒結(jié)礦 全部低堿度球團(tuán)（或酸性球團(tuán)）加石灰石 全部自熔性球團(tuán)礦,高堿度燒結(jié)礦配加酸性爐料是合理的爐料結(jié)構(gòu),高堿度燒結(jié)