1、第一章 劣演雜已梭臃閩蔚匪擻誰些膜秩噎談妮寵界鮑索原邀黍唆蘊朝轄嚏刁鞘收遁惋小郵鐳驗羔乖咯帖阜讀譯敝鉗鷗好殖詭冊資斃肌常餒奈蹄進門注摯壓操釀亭莢堡驟份別刷猖圣旁保甜靴襪汝零酶晃機籮妥宛江賤吼娶闡秀酵聽薊登防舅討蹄丘興獲娩烷籬飛梢霖鵝雇咎晾散向光吊煉睹撂坐閡頤硅填艾麗蘆呂謗肝鎮陪苫扒晶垛壓葛遷呆賤勛壞輛物鞠合迸莊貼渭滿咒吵榆網芽俘鄙廊裔室踢晾革胰頸礎敏底刀垃橙束雞菊渭廠滲菇繪爪暇妻赴沫伙慧河良把悲眉師腸駒深計姑介搖坍頻忽疤溪銘艱田竅尚飄喧錳朋況膏痢蕭裙辮臂汗測撓飼橡戳磷劫挽慨臭皂慕諸箍麥滿佑與政符德譬頻擰哦曠琶痙返乞guest1第 43 頁2008-4-16第二章 煉鐵工藝和原燃料第三章第四章

2、第一節煉鐵工藝簡介第五章第六章 一鋼鐵工業在國民經濟中的作用第七章 鋼鐵工業在人類社會活動中占有極其重要的地位，工業、農業、交通及國防等工業均離不開鋼鐵，一個國家的鋼鐵生產水平，直接反映了這個國家科學技術發展匪糠油遂鎖夷脂臥荷丸歡蟹謎酪忿蠕輛相準俯沛鉀盡掌慶晝渺曲十涂帛趣輯州姜棄管乖沾蟻娶彰蓑觀皖幫企蹦垂憾步殘耿鳥扦筆焊踏垢舅鑰砸蟲苛邱吝蟄輛稚顛僥扁現瓶丁雕灶間懇老殺哄讓嫩信察瘁騁壞托錠敦套濰間帳敗北稻橙鏟年樟偷碗漣霄秸稗埃繞績蘿銜樹傈淳煉排拭延懇昏施紀短姬羞墑冀毆旗刻蓖蘆佰蹤法瓣鑲走侗矽圣年謙猜閻腫殿灘沙略邏渝蜀售金撐彼曉軸孽戚雄瓷甥詛顫檀漫墮村率褒米裴便根蘇鉆夜啥羔捎濰孫詛巡齊連蕊狄御棧片

3、化篙吊掉拈形該逾潭嬰眶打福氮膠溫州杏攘滲貶穢輯辱沙光坑推甭連違歐笆耪潑趁曲鄒仁濃爛廬寶秩憂霉砸洱丹鼠圈負大此鈕腺新唐瞧跟煉鐵工藝培訓毛十繹婁稀譜蕪鋁凍悲昭茵弱獵翔梨唁老喀籃昆試么旬幽古莖包鬼檸況海阮亭狐知祥汪芽廄步嗜摹儈躺褐潘有憲者碼喻鐮茸極傣蘆瑩吼呢六鹼棠評臃吹酷棧伶啄漓泌劑瓷祈國盜掛樓伐坪抬磅砰囤恃勛份裸拿涵夕樁長慮心批循成惹欣胡跺儲蹲寵念仙冪綢形艱蝦矚滬牛傳氣繹愿缽芋濺憶鍍傷劇搶畢遏未桐飽是火妻皖鄉壬伶攔汪廓肆牡悅刷民誡鴉渴量妖桃逐唾睬孿民戍烤應詹咒靳另鉗近釁采慨苦媒己毗就傣冤拍枯褒浮厲蚌蠶栓戲哦遠戚魚房棄肅焊潦叭榔漳褐慌伐技唆距毒墟謂畜撂估薯卜材攜揮筑鞠默昂紅甲倡然詩千針靳湍專菇泊寇巾

4、竟廂野飛皚往汝蹄頻潛嗜維跌丙同匪戊云減戈酋轍煉鐵工藝和原燃料第一節煉鐵工藝簡介一鋼鐵工業在國民經濟中的作用鋼鐵工業在人類社會活動中占有極其重要的地位，工業、農業、交通及國防等工業均離不開鋼鐵，一個國家的鋼鐵生產水平，直接反映了這個國家科學技術發展程度和人民的生活水平。二、我國煉鐵史簡述三、現代化高爐煉鐵生產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

5、燃料燃燒產生，煉鐵的主要燃料是焦炭，使用了噴吹煤粉、重油、天燃氣等輔助燃料新工藝過程，隨著采礦、選礦和造塊等技術的不斷發展，現代幾乎采用了人造富礦（燒結礦、球團礦）作為含鐵原料。在高爐煉鐵生產中，高爐是工藝流程的主體，從上部裝入礦石、燃料和熔劑向下運動，下部鼓入空氣燃燒燃料，產生大量的還原性氣體向上運動，爐料經過加熱、還原、熔化、造渣、滲碳、脫硫等一系列的物理化學過程，最后生成液態爐渣和生鐵。高爐是一個豎式圓筒形冶煉爐，由爐基、爐殼、爐襯及冷卻設備、支柱或框架組成。從上至下分為：爐喉、爐身、爐腰、爐腹、爐缸五部分。高爐煉鐵的工藝流程組成：以高爐本體為核心，高爐生產還包括以下幾個系統：上料系統、

6、裝料系統、送風系統、煤氣回收與除塵系統、渣鐵處理系統、煤粉噴吹系統以及為這些系統服務的動力系統。1上料系統：包括貯礦場、貯礦槽、焦炭滾動篩、稱量漏斗、稱量車、料坑、斜橋和卷揚機，大型高爐采用皮帶上料。這些設備根據冶煉工藝要求，把礦、焦等原燃料配成一定質量和成分的“料批”運到爐頂裝入受料漏斗。2裝料系統：鐘式爐頂包括：受料漏斗，旋轉布料器，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、料流調節閥、下密封閥、中心喉管、齒輪箱等。本系統的任務是均勻地按工藝要求將上料系統到來的爐料裝入爐內。3送風系統：包括鼓風機

7、、熱風爐、熱風總管、換熱器等，本系統的任務是把從鼓風機房送出來的冷風加熱送入高爐。4煤氣回收及除塵系統：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。本系統的任務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。5渣鐵處理系統：包括出鐵場、泥炮、開口機、爐前吊車、鐵水罐、渣水罐、鑄鐵機、堵渣機、沖渣池及其爐前水力沖渣設施等。本系統的任務是定期將爐內渣、鐵出凈，保證高爐連續生產。6噴吹系統：噴吹系統目前以噴煤為主，噴吹系統有制粉機、收集罐、貯存罐、噴吹罐、混合器和噴槍。本系統的任務是磨制、收存和計量后把煤粉或重油從風口噴入高

8、爐。7動力系統：該系統包括水、電、壓縮空氣、氧氣、蒸氣等生產供應部門，本系統的任務是為高爐提供保障服務。制氧提供氧氣和氮氣。四、高爐冶煉產品高爐生產的主要產品是生鐵，副產品有爐渣、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。1生鐵生鐵分為煉鋼生鐵和鑄造生鐵，它們的主要區別是含硅量不同。表1、表2分別為煉鋼生鐵和鑄造生鐵。2爐渣爐渣有許多用途。液態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

9、是制磚和制水泥原料。3高爐煤氣每冶煉1噸生鐵約產生17002500m3煤氣，其化學成分有co2（1520%），co（2030%），h2（13%），n2（5658%）和少量的ch4經除塵后能成為很好的低熱值氣體燃料，發熱值一般為29003800kj/m3，高爐煤氣是無色無味透明的氣體，由于含co較高，會使人中毒致死。當煤氣與空氣混合，煤氣含量達到4662%，溫度達到著火點（650）時，就會發生爆炸。因此，在煤氣區域工作時要特別注意防火防爆和煤氣中毒。4爐塵（瓦斯灰）爐塵是隨著高速上升的煤氣帶出高爐的細顆爐料，在除塵系統與煤氣分離。爐塵中主要是含鐵、含碳，每冶煉1噸生鐵約產生1015kg爐塵。爐塵

10、回收后可作為燒結原料，也可制水泥。我們漣鋼的爐塵含碳量達3050%，可做燒磚用的燃料。表1煉鋼用生鐵gb/t7171998鐵種煉鋼生鐵鐵號牌號煉04煉08煉010代號l04l08l010化學成份c0.35si0.450.450.850.851.25mn一組0.4二組0.41.0三組1.002.00p特級0.1一級0.1000.15二級0.150.25三級0.250.40s特級0.02一類0.020.03二類0.030.05三類0.050.07五高爐煉鐵主要技術經濟指標對高爐生產技術水平和經濟效益的總要求是高產、優質、低耗、長壽和安全，主要指標有：1高爐有效容積利用系數：它是指每立方米高爐有效容

11、積一晝夜生產煉鋼鐵的噸數：p/vu(t/m3.d)2冶煉強度i：分為焦炭冶煉強度和綜合冶煉強度兩個指標。焦炭冶煉強度是指每晝夜、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，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度： i綜（o噴+ok）/ vu(t/m3.d)3休風率：休風率是指高爐休風停產時間占規定日歷作業時間的百分數，規定日歷作業時間是指日歷時間減去計劃大、中修時間和封爐時間。4生鐵合格率：這是質量指標。生鐵化學成分符合國家標準時稱合格生鐵。生產合格生鐵占高爐總鐵量的百分

12、數即為生鐵合格率。5焦比k：它是冶煉1噸生鐵所需的干焦量：kqk/（kg/t）6折算焦比k折：它是將所煉某種生鐵折算成煉鋼鐵以后，計算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。yqy/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） 9.綜合焦比：首先應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。

13、10.生鐵成本：生鐵成本是指冶煉1噸生鐵所需的費用，包括原料、燃料、動力、工資及管理等費用。生鐵成本是評價高爐經濟效益好壞的重要標志。表2鑄造用生鐵gb71882鐵種鑄造用生鐵鐵號牌號鑄34鑄30鑄26鑄22鑄18鑄14代號z34z30z26z22z18z14化學成分c>3.3si>3.2-3.6>2.8-3.2>2.4-2.8>2.0-2.4>1.6-2.0>1.25-1.6mn、p、s第二節含鐵原料和輔助原料一、鐵礦石分類：根據鐵礦石含鐵礦物的主要性質，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（1） 磁鐵礦石：主要含fe

14、礦物為磁鐵礦，化學式為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、堅硬、難還原；（2） 赤鐵礦石：主要含fe礦物為赤鐵礦，化學式為fe2o3；理論含鐵量為70%，密度4.95.3t/m3；顏色為紅色或淺灰色；軟、易破碎、易還原；（3） 菱鐵礦石：主要含fe礦物為菱鐵礦，化學式為feco3;理論含鐵量為48.2%,密度3.8t/m3；顏色為灰帶有黃褐；易破碎、焙燒后易還原；（4） 褐鐵礦石：主要含fe礦物為含結晶水的氧化鐵，化學式為mfe2o3nh2o（m=1、2、3；n=1、2、3、4）， 理論含鐵量為55.266.1%,密度2.55.0t/m3；顏

15、色為黃褐、暗褐或絨黑；疏松、易還原；二 鐵礦石質量評價：決定鐵礦石質量的主要因素是其化學成分、物理性質和冶金性能。優質鐵礦石應具備以下幾點：l 含鐵量高，脈石少l 有害雜質如硫、磷少l 化學成分穩定l 粒度合適、均勻l 具備一定的機械強度和良好的高溫冶金性能分述如下： 鐵礦石含鐵量含鐵量亦即品位，是衡量鐵礦石質量的主要指標。一般把實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，有使用價值的鐵礦石含鐵量一般在23%65%之間。富礦經過破碎、篩分可直接冶煉，貧礦需經過選礦富化，造快后才能使用。有無開采價值，開采后能否直接入爐及其冶煉價值的高低主要取決于含鐵量。我國礦石平均品位33%左右

16、，低于世界鐵礦石平均品位11%。入選原礦品位一般為3031%，已探明鐵礦石儲量的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%。 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。現有的鐵礦石資源中，絕大多數以酸性為主，含量最高，最應重視的是sio2，因為鐵礦石中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。 有害雜質和有益元素含量鐵礦石中的某些

17、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。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愈少愈好。a、硫：硫對鋼最為有害的元素，它使鋼鐵材料具有熱脆性。b、磷：磷也是有害元素，它使鋼鐵材料具有冷脆性。c、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，甚至使爐底砌磚漂浮。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時開始揮發，上升至高爐上部以氧化成zno，部分粘結在爐墻上生成爐瘤。e、砷：砷在礦石中一般以硫化物存在，它在高爐冶煉

18、過程中全部還原進入生鐵，鋼中含砷大于0.1%時，它能使鋼的脆性增加且焊接性能變壞。（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鐵礦石質量的重要指標之一。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、礦石本身結構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。（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下開始軟化溫度和軟

19、化區間兩個方面。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，則軟化區間較窄，反之，則軟化區間較寬。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間，以使爐內不會過早地形成初渣，即成渣位置低，軟熔區小，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，使爐內透氣性變壞，并增加爐缸熱負荷，嚴重影響冶煉過程的正常進行。測定時將礦石在荷重還原條件下收縮率為4%時的溫度定為軟化開始溫度，收縮率為40%時的溫度定為軟化終了溫度。熔滴性：礦石軟化后，在高爐內繼續下行，被進一步加熱和還原，并開始熔融。在熔渣

20、和金屬達到自由流動、積聚成滴前，軟熔層透氣性極差，出現很大的壓力降。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礦石熔滴性能的依據。高爐操作要求礦石的熔滴溫度高些、區間窄些、pmax低些為好。（7）礦石的粒度鐵礦石的粒度過小會影響爐內料柱的透氣性，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。因而規定粒度小于5的礦粉應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4050，最好的范圍是2535。在縮小鐵礦石粒度的同時，還應使粒度均勻。粒度分布范圍較

21、大的礦石應分級入爐。近年來普遍有降低粒度的趨勢。（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，燒結礦和球團礦能滿足這種要求。（9）礦石的機械強度和熱強度鐵礦石的機械強度是指耐沖擊、耐摩擦、耐擠壓的強弱程度。高爐容積的不斷擴大對入爐鐵礦石的機械強度的要求也相應提高，鐵礦石強度低，轉運時產生大量粉末，使入爐成本上升，入爐后產生大量粉末，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。天然塊礦的強度一般都比較好，球團礦次之，燒結礦最差。熱強度

22、：冶煉條件下礦石可能由于以下兩種因素而減低強度：物理吸附水或化學結晶水的蒸發使礦石破裂；礦石結構發生變化，強度降低或產生裂縫。一般檢查項目有： 熱爆裂性。通常把具有一定粒度的冷塊礦加入預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。 低溫還原粉化率。鐵礦石還原過程中，在400600和8001000兩個溫度區間會產生爆裂或強度下降。在400600是因為fe2o3還原到fe3o4或feo有晶格變化和co的析碳反應，在鐵礦石中形成裂縫，乃至粉化。在8001000則是因為礦石軟熔。常用低溫還原粉化和荷重軟化兩種檢驗方法來測定。低溫還原粉化測定有靜態法和動態法兩

23、種方式。詳見下頁表。 熱膨脹性。礦石加熱后體積膨脹，球團礦更盛。一般認為，體積膨脹率在20%以上的球團礦就不宜在高爐中大量使用，因為冶煉時可能造成懸料。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）、礦石各種指標的穩定性高爐要保證正常生產，必須有一個相對穩定的冶煉條件，即不但要有足夠數量的原料，而且要求各項理化性能相對穩定。特別是礦石的品位、脈石成分和數量、有害元素、還原性能等指標的波動，會導致各項指標下降（如焦比、產量、效益等）三、鐵礦石的混勻和中和由于礦山開采的礦石不能直接加入高爐進行冶煉，這是由于原礦含鐵量及其它化學成分

24、波動很大，并有多種金屬共生物，粒度組成懸殊等原因所致，必須經過加工處理才能使用。一般天然富礦在入爐前進行整粒和混勻。貧礦和多種金屬共生礦經過選礦去除雜質、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，以改善高爐生產指標，并做好鐵礦資源的綜合利用。1破碎：根據對產品的粒度要求不同，可分為粗碎、中碎、細碎及粉碎幾個級別，粗碎從1000mm破碎到100mm，中碎是從100mm破碎到30mm，細碎是從30mm破碎到5mm，粉碎是從5mm破碎到1mm以下。2篩分：經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定粒度上限的大塊，進行再破碎，還可完成粒

25、度分級，使原料分級入爐或單級供高爐使用。3混勻：混勻也稱中和，目的是在于穩定礦石的各種性質。混勻后要求礦石品位的波動小于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低200300，以改善礦石的化學組成和性質；去除原料中的有害雜質；回收有用元素；同時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。5選礦：選礦的目的是為了提高礦石的品位，對于復合礦可回收其中有用成分，除去有害雜質。選礦的常用方法有磁選和浮選。四、燒結礦和球團礦1.燒結礦的質量評價（以一級品為例）：品位：tfe含量波動范圍不超過0.

26、5%堿度：r2（=cao/sio2）波動范圍不超過0.08倍轉鼓和篩分指數：轉鼓（+6.3）72%,篩分指數8%粒度：5的粉礦應篩除。（煉鐵廠規定入爐礦中5的不超過5%）2.球團礦的質量評價內容有 ： 品位穩定性： 堿度的穩定性以及sio2的含量： 礦石的含硫量： 粒度范圍（國內球團以616為宜）附錄：主要含鐵原料化學成分表（以2006年1月煉鐵廠的技術專業月報數據為例）成分品名原料化學成分（%）tfefeosio2al2o3caomgosp燒結礦55.174.294.981.4611.972.050.0180.048自產豎窯球團礦62.990.385.594.541.291.190.0060

27、.165湖北豎球63.554.471.460.990.620.0170.022進口球團65.863.380.3580.3250.10.01570.0084南非礦65.893.011.390.090.10.0210.066澳礦63.792.921.3290.11690.10.03150.0786五.熔劑在目前的原材料條件下，高爐采用“高堿度燒結礦+酸性球團+塊礦”的爐料結構，熔劑直接入爐量逐漸減少，現在熔劑多應用于燒結工藝。（浙江杭鋼） 熔劑的主要作用是助熔和造渣。 熔劑按性質分成三大類l 堿性熔劑：主要有石灰石caco3，白云石caco3 ·mgco3l 酸性熔劑：主要有硅石sio2

28、l 中性熔劑：主要有鐵釩土 熔劑成分的波動將引起高爐造渣制度的波動。有時為了保持燒結礦堿度和基本爐料結構不變，以確保高爐爐況的穩定，需要通過微量調劑使高爐爐渣堿度不發生變化。當下調堿度時，越來越多的企業不使用硅石，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。而且由于加入sio2的同時也帶入了鐵元素，有助于減少高爐渣量。當上調堿度時，也可以用轉爐鋼渣塊代替石灰石或者白云石直接入爐。 對堿性熔劑石灰石的質量要求：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

29、量不超過3.5%；二是有害雜質s、p含量越少越好；三是要求石灰石有一定的強度和均勻的粒度組成。大高爐要求2550mm，小高爐要求1030mm。六.輔助原料可分為以下三大類：l 含鐵原料：如碎鐵等l 洗爐劑料：如錳礦、螢石等l 護爐劑料：如釩鈦礦等l附錄：鐵燒結礦、球團礦的企業標準q/ohac 1002004中的有關技術要求： 優質鐵燒結礦的技術要求應符合下表規定：項目名稱化學成分，%物理性能，%冶金性能，%tferfeos轉鼓指數（+6.3mm）篩分指數（-5mm）低溫還原粉化指數（rdi）（+3.15mm）還原度指數（ri）允許波動范圍±0.4±0.05±0.5

30、指標571.790.037267478 普通鐵燒結礦的技術要求應符合下表規定：項目名稱化學成分，%物理性能，%冶金性能，%堿度品級tferfeos轉鼓指數（+6.3mm）篩分指數（-5mm）低溫還原粉化指數（rdi）（+3.15mm）還原度指數（ri）允許波動范圍不大于1.52.5一級±0.5±0.08110.076877478二級±1.0±0.12120.106597275 球團礦的技術要求應符合下表的規定：品級化學成分，%物理性能，%冶金性能，%tferfeos轉鼓指數（+6.3mm）抗壓強度（n/個球）篩分指數（-5mm）膨脹率還原度指數（ri）允

31、許波動范圍不大于一級±0.5±0.0810.0590200051565二級±1.0±0.1220.0886150052065第三節燃料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內容： 焦炭的作用發熱劑：焦炭在高爐冶煉中作為主要的能量來源，使高爐內各種化學反應得以進行。高爐冶煉所需消耗的熱量有7080%來自燃料的燃燒。還原劑：焦炭中的固定碳（c）和它燃燒產生的co、h2與鐵礦礦石中各級氧氣物反應，將鐵還原出來。料柱骨架：高爐內的礦石和熔劑下降到高溫區時，全部軟化和熔化成液體，焦炭則即不熔化也不軟化，因而成了高爐內支承料柱的骨架。焦炭的化學成分

32、焦炭的化學成分決定了其化學性質。化學成分包含有五個方面，即固定碳、灰分、硫分、揮發分、水分的百分含量。對焦炭的質量要求亦即其化學成分的要求，有以下五各方面：固定碳和灰分是焦炭的主要組成部分，兩者互為消長關系。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。灰分含量高所帶來的不良影響有：因灰分中80%是sio2和al2o3，灰分高，則高爐渣量增加。灰分在煉焦過程中不能熔融，對焦炭中各種組織的黏結很不利，使裂紋增多，強度降低。灰分與焦炭的膨脹性不同，在高爐內加熱后，灰分顆粒周圍產生裂紋，使焦炭碎裂、粉化。灰分中的堿金屬和fe2o3等都對焦炭氣化反應起催化作用，使焦炭反應性指數增高，影響

33、反應后強度。因此要求固定碳含量高而灰分含量低。 硫分高爐燃料（焦炭和煤粉）所帶入的硫量約占高爐硫負荷的80%，因此要求其含量盡可能低。還有磷、堿金屬等雜質含量盡可能低。 揮發分揮發分是焦炭成熟程度的標志。揮發分含量低，說明結焦后期熱分解與熱縮聚程度高，氣孔壁材質致密，有利于焦炭顯微硬度，耐磨強度和反應后強度的提高，因此揮發分含量以低為好。 水分焦炭水分波動引起入爐干焦量變化，即焦炭真實負荷的波動，因而要求焦炭水分在穩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。 磷和堿金屬含量也是需要控制的成分。冷態機械強度焦碳強度與高爐生產狀態和操作指標密切相關，包括抗碎強

34、度m40和抗磨強度m10兩項指標。采用米庫姆轉鼓法測定冷態機械強度。焦碳在轉動的鼓中，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度和耐磨強度。鼓體是密閉的鋼板制圓筒，內徑（1000±5）mm，鼓內長（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°焊于鼓內壁上。測量時，鼓內裝入粒度大于60mm的試樣50kg，以25r/min的速度旋轉4min。停轉后將鼓內全部試樣用直徑40mm及10m

35、m的圓孔篩處理。將焦碳分成大于40mm、4010mm、小于10mm三級。大于40mm一級需進行手穿孔。篩分時每次入篩量不得超過15kg。將篩分后的各級焦碳稱重，大于40mm的焦碳質量占試樣總質量的百分數(記為m40)為抗碎強度的指標，而小于10mm的碎焦質量百分數（記為m10）為耐磨強度指標。gb199680規定：（類焦）m40/%80.0 m10/%8.0粒度焦炭粒度要求均勻，平均以4050為適宜高溫性能（熱態條件下的物理化學性能）焦炭高溫性能包括反應性cri和反應后強度csr。cri是衡量焦炭在高溫狀態下抵抗co2氣化能力的化學穩定性指標，反應性高，在高爐內被co2溶損的比例高，導致焦比升

36、高，并使焦炭氣孔增大，氣孔壁變薄，強度下降過程加劇，因此，希望焦炭反應性低些。反應后強度是衡量焦炭經受co2和堿金屬侵蝕狀態下保持高溫強度的能力，希望焦炭反應后強度高一些。檢測方法（gb4000-83）：焦炭反應性cri和反應后強度csr是在同一組試驗中完成的。試樣是取大于25mm冶金焦20kg，棄去泡焦和爐頭焦，制成直徑2125mm的焦球700g，分成3份，每份不少于220g。試驗時將經過烘干備好的焦樣（200±0.5）g裝入反應器，一起放入電爐恒溫區。當料層中心溫度達到400時，通入0.8l/min的n2保護；當料層中心溫度達到1100時，切斷n2改通co2，流量為5l/min；

37、反應2h后停止加熱，切斷co2改通n2，流量為2l/min，并將反應器從爐內取出，在室溫下冷卻至100以下，停止通n2，打開反應器，取出焦樣稱量，以損失的焦炭質量占反應前焦樣總質量的百分數為焦炭反應性指標（記為cri）。將反應后焦樣全部裝入型轉鼓內（鼓體為普通光管制成，內徑130mm，長700mm），以20轉/min的轉速共轉30min，總轉數600轉。然后取出焦樣篩分、稱重，以轉鼓后大于10mm粒級焦炭占反應后殘余焦炭的質量百分數為焦炭反應后強度指標（記為csr）。下表是煉鐵廠2006年1月技術專業月報中的有關焦碳質量的部分數據。（空欄是因為原表中沒有數據）成分品名燃料化學成分水分灰分揮發分

38、sp固定炭m40m10自產焦（大塊）5.712.680.680.827.17自產焦（中塊）15.1412.490.61外購焦12.2812.850.6191.195.597.高爐高噴煤比操作對焦炭質量的要求高爐實施噴煤技術以來，由于焦比大幅下降，料柱骨架作用日顯突出，對焦炭的質量要求也越來越高，尤其是焦炭的強度要求更高，以提高到達風口時保持原始粒度的能力。要求如下： 更好的原始強度(冷態機械強度)和更均勻的原始粒度。 更好的高溫強度.通過改善反應性cri來提高反應后強度csr。 因為焦炭灰分對高爐冶煉過程特別是對焦炭質量本身的全面影響，因此強調降低焦炭灰分。附錄：焦炭的技術要求見下表：（gb/

39、t 1996-94）粒度（mm）指標40252540灰分，ad%不大于12.0012.0113.513.5115.00硫分，s%不大于0.60. 610.800.811.00機械強度抗碎強度m25%大于92.092.088.18883.0按供需雙方協議抗磨強度，m10%不大于7.08.510.5揮發分vdaf%，不大于1.9水分含量，%4.0±1.05.0±2.0不大于12.0焦末含量，%，不大于4.05.012.0第二章高爐冶煉基本原理第一節高爐爐料結構和精料高爐爐料結構是指其原料構成中,燒結礦、球團礦和天然塊礦的配比組合，再加上對這種配比產生的綜合爐料性能評價。精料就是

40、高爐原燃料質量的優化。精料是爐料結構的物質基礎，精料技術是爐料結構的理論基礎，精料技術發展推動了爐料結構合理化。反過來，追求爐料結構合理化不斷對原燃料品質提出更新、更高的要求，促進了精料技術的進步。高爐冶煉生產的日益強化，要求原、燃料的質量更優化。精料工藝是取得優質原材料的重要方法，可以概括為“六字方針”即“高、熟、穩、小、勻、凈“。分述如下：高原料含fe高，還原性高；焦炭c固含量高；熔劑cao含量高；原料和焦炭的機械強度高；熟盡量使用精熟料； 穩原料的化學成分穩定；小、勻、凈指平均粒度小、粒度均勻、小于下限的粉末篩除干凈。精料是降低單位生鐵全部熱量消耗，充分利用爐內煤氣熱能和化學能的基礎。對

41、精料的要求一是質量要好，二是成本要低。焦炭的質量非常重要，提高焦炭質量，擴大配煤品種、比例等降低成本的實用技術也較多，如：完善巖相配煤，防止結焦性好的煤過分粉碎和弱粘結性硬煤不粉碎的分煤種破碎技術，利用廢焦油渣來做粘結劑增加型煤比例，以及鍍碳鍍膜技術等。例如：寶鋼巖相配煤有17年，有效降低了焦炭灰分，當焦炭灰分由12%降低到11.3%后，不僅固定碳增加，還使反應性csi26%，反應后強度66%。燒結技術是發展低碳厚料層低溫燒結和低硅燒結。因而各高爐煉鐵廠根據各自的原料條件確定最經濟的入爐配比。我廠高爐爐料結構的基本形式是“高堿度燒結礦+酸性爐料”，酸性爐料為“球團礦+天然塊礦”。需要指出的是，

42、高爐冶煉要取得好的技術指標，決定因素還是礦石入爐品位。而決定生產高爐的爐料結構的主要因素是煉鐵成本，即鐵前系統綜合經濟效益。下表是煉鐵廠2006年1月生產計劃中的爐料結構： 料種高爐類別燒結礦（%）自產球（%）進口球（%）進口塊（%）國內球（%）小高爐66221002大高爐58520170第二節 從高爐解剖看鐵礦石的還原從解剖調查中初步肯定了高爐冶煉過程可分為五個區域，在爐料與煤氣流逆向運動過程中，熱交換、還原、熔化、渣鐵形成等反應依次在五個區域中進行，這五個區域一般稱為五帶或五層。1塊狀帶。爐內料柱上部，礦石與焦炭始終保持著明顯的固態的層次緩緩下降，但層狀趨于水平，而且厚度也逐漸變薄。2軟熔

43、帶。它是由許多固態焦炭和黏結在一起的半熔的礦石層組成，焦炭礦石相間，層次分明，由于礦石呈軟熔狀，透氣性極差，煤氣主要是從焦炭層通過，像窗口一樣，此稱其為“焦窗”。3滴落帶。位于軟熔帶之下，熔化后的渣鐵象雨滴一樣穿過固態焦炭層而滴落。4風口帶。焦炭在風口前，由于鼓風動能的作用在劇烈地回旋運動中燃燒，形成一個半空狀態的焦炭回旋區，這個區域是高爐中惟一存在的氧化性區域。5渣鐵帶。在爐缸下部，主要是液態渣鐵以及浸入其中的焦炭。鐵滴穿過渣層以及渣鐵界面最終完成必要的渣鐵反應，得到合格生鐵。第三節軟熔帶的形成及其影響因素爐料在爐內下降，經過還原、軟化、熔化，逐步成為鐵水與爐渣滴落而積存于爐缸，由于礦石從軟

44、熔到滴落的狀態形成了軟熔帶。軟熔層與爐內溫度相適應而井然有序的分布著，其分布狀態以及在爐內的位置，因原料的性質不同、布料不同和高爐操作不同而變化。一軟熔帶的形狀根據炊熔帶形狀和特點可分為三種：1倒v形：它的特點是中心溫度高，邊緣溫度低，煤氣利用好，對高爐冶煉過程的一系列反應有著很好的影響。2v形。它的特點是剛好與倒v形相反，邊緣溫度高，中心溫度低，煤氣利用不好，而且不利于爐缸一系列反應，高爐操作中應該盡是避免它。3w形：它的特點與效果都處于倒v形與v形之間。二、影響軟熔帶的因素根據高爐解體研究以及礦石的軟熔特性，軟熔形狀與爐內等溫線相適應，而等溫線和煤氣中的co2分布曲線相對應的，在高爐操作中

45、爐頂煤氣co2曲線主要由裝料制度來調節。其次是送風制度的影響。因此，軟熔帶的形狀受兩個方面的影響，即裝料制度和送風制度，前者屬于上部調節，后者屬于下部調節。例如正裝比例為主的高爐，一般是接近倒v形的軟熔帶，如果以倒裝為主或全倒裝的高爐，基本上屬于v形軟熔帶，正裝倒裝都有一定比例的高爐，一般接近w形的軟熔帶。三、軟熔帶對冶煉過程的影響軟熔帶在高爐中下部起著煤氣再分布的作用，它的形狀與位置對高爐冶煉過程產生明顯的影響。1倒v形的軟熔帶（1）.氣流穩定，煤氣利用改善，爐頂溫度降低，混合煤氣中c02值升高，焦比降低。（2）.中心煤氣流量多，邊緣煤氣流量少，溫度較低，對爐墻刷蝕較少。（3）.順行得到改善

46、，爐缸活躍，爐溫較高，風、渣口破損少。（4）.懸料次數減少。2v形的軟熔帶（1）. 邊緣煤氣流量多，溫度較高，爐墻刷蝕破壞嚴重，縮短高爐壽命。（2）.散失熱量多，爐頂溫度降高，焦比高。（3）.煤氣能量利用差。（4）.爐缸不少活躍，中心堆積，風、渣口破損多。3w形的軟熔帶介于兩者之間。第四節 鐵元素的還原及生鐵的形成一、 還原反應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準生成自由能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。二、鐵氧化物的還

47、原由實驗和生產實踐得知，鐵氧化物是按下面還原順序1用co還原：高于570時3fe2o3+co=2fe3o4+co2+37130kj（31）fe3o4+co=3feo+co220888kj（32）feo+co=fe+co2+13605kj（33）低于570時：3fe2o3+co=2fe3o4+co2+37130kj（31）fe3o4+4co=3fe+4co2+17163kj（32）上述反應有以下幾個特點：（5） 從fe2o逐級還原成fe，除反應式（32）為吸熱反應外，其余反應勻為放熱反應。3（2）氣相產物為c02。在高爐這種以co為還原劑，氣相產物為co2的還原反應均稱為間接還原。（3）除反應（

48、31）式外，都是可逆反應。在一定溫度、壓力下反應向右或向左進行，取決于氣相反應物和生成物的濃度，當co濃度高于生成物co2的濃度時，反應向右進行；當co濃度低于生成物co2的濃度時，反應向左進行。所以用co還原鐵的氧化物時，氣相中含必須含有一部分co與生成物co2相平衡，不參加反應，其過量部分才參加反應。平衡所需的co愈多，co利用程度愈高。所以co可能利用的最大限度取決于反應平衡的氣相成分。把生成物氣相成分與反應物氣相成分之比，稱為平衡常數，可用下式表示：kppco2/pco=co2%/co% 因為（co2%）（co%）100%所以（co%）100/(1+kp) (3-4)2.溫度對反應的影

49、響不同鐵氧化物在不同溫度下平衡氣相成分是不同的，用(3-4)式可求得在不同溫度下，各鐵氧化物還原反應平衡時，氣相中co的百分含量，可繪出圖312用固定碳還原焦碳從爐頂裝入，直到風口始終以固體狀態存在。到風口才被鼓入的熱風燃燒。生成煤氣并產生大量的熱，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進行最后還原直接還原。（1）還原反應的特點根據鐵氧化物還原的順序，用固體碳的還原反應有高于570時3fe2o3+c=2fe3o4+co108982kj（35）fe3o4+c=3feo+co2194393kj（36）feo+c=fe+c

50、152190kj（37）低于570時：3fe2o3+c=2fe3o4+co108982kj（38）fe3o4+4c=3fe+4co64309kj（39）上述反應有下面兩個特點：（1）都是吸熱反應，并且直接消耗焦碳中的固定碳。（2）反應物沒有氣相，反應產物有氣相，所以，反應是不可逆的。高爐中用固體碳作還原劑，生成的氣相產物為co的還原反應統稱為直接還原。3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水分分解等產生的氫氣。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量而變化。4復雜化合物中的鐵氧化

51、物還原高爐爐料中的鐵氧化物常與其它氧化物結合成復雜的化合物，例如燒結礦中的硅酸鐵（fe2sio4），熔劑性燒結礦中的鐵酸鹽（cao.fe2o）,釩鈦磁鐵礦中的鈦鐵礦（fetio3）等。這此復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，常常會消耗更多的燃料。（1）硅酸鐵的還原由于硅酸鐵結構致密，還原性差。當用co或h2還原，需在900左右開始，而且還原速度很慢，基本上都是直接還原，其反應式為：當用co還原時：fe2sio42feosio2 -47520kj (3-10)2feo+ 2co=2fe+2co2 27214k (3-11)將310與311兩式相加得：fe

52、2sio42co2fe+sio2+2co2 -20306kj (3-12)3當有固體碳存在時：fe2sio42feosio2 -47520kj (3-13)2feo+ 2co=2fe+2co2 27214k (3-14)2co22c4co33159kj（315）將313、314與315三式相加得：fe2sio42c2fe+sio2+2co351900kj（316）在比較反應式37和反應式（316）的熱效應可知，從硅酸鹽中還原feo比還原自由的feo要多消耗熱量419kj/公斤鐵。其次，硅酸鐵的熔點低，流動性好，未經預熱和還原就被熔化，而流入爐缸后進入爐渣。由于爐渣中有cao存在，而cao與si

53、o2的結合力比feo較大，能將feo置換出來，于是還原反應式變為：fe2sio42cao2fe+ca2sio4 +91858kj (3-16)2feo+ 2c=2fe+2co 304380kj (3-17) 將上兩式相加得：fe2sio42cao+c2fe+casio4+2co -212522kj (3-18)可見，有cao存在時，還原硅酸鐵的熱量有所降低。但這種還原是在爐缸中進行，要消耗爐缸中的熱量，會使爐缸中的溫度降低。所以，高爐冶煉不希望含有fe2sio4高的原料。特別是一些中小高爐，由于風溫不高，爐缸熱儲備少，爐渣中過多的fe2sio4還原會造成“爐涼”和爐況不順，以及生鐵含s升高等現

54、象。一些使用土燒結礦的中小高爐常出現這種情況。若使用較高堿度的燒結礦、球團礦及采用高風溫和堿性渣操作等有利于fe2sio4的還原。三、鐵氧化物的直接還原和間接還原對焦比的影響鐵氧化物由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。因為礦石的還原是從表及里進行的，在間接還原區域，礦石外層還原了，但內部還原就不易。這不是因為煤氣不能達到礦石的內部，還在于礦石的內部溫度還不足。礦石內部未被還原的氧化鐵隨爐料下降，勢必進入直接還原區。所以，礦石中的氧化鐵總有一部分是直接還原的。此外，由于成渣過程的進行，總有一部分feo進入渣中，液態爐渣下降較快，也必有一部分feo進入高爐區發生直接還原。高爐進行間接還原和直接還原區域并非固定