生鐵制造工藝及設(shè)備參數(shù)詳解

1、1高爐煉鐵知識(shí)講座高爐煉鐵知識(shí)講座首鋼技師學(xué)院首鋼技師學(xué)院楊彥娟楊彥娟2主要內(nèi)容高爐冶煉的基本原理高爐冶煉的基本原理 高爐強(qiáng)化冶煉手段和方法高爐強(qiáng)化冶煉手段和方法 高爐基本操作制度高爐基本操作制度 高爐煉鐵新技術(shù)高爐煉鐵新技術(shù) 3第一講第一講 高爐冶煉基本原理高爐冶煉基本原理一、爐料的蒸發(fā)、分解與氣化一、爐料的蒸發(fā)、分解與氣化二、高爐還原過(guò)程二、高爐還原過(guò)程三、造渣與脫三、造渣與脫S四、風(fēng)口前四、風(fēng)口前C的燃燒的燃燒五、爐料與煤氣運(yùn)動(dòng)五、爐料與煤氣運(yùn)動(dòng)六、高爐能量利用六、高爐能量利用4一、爐料的蒸發(fā)、分解與氣化 1.高爐爐內(nèi)狀況高爐爐內(nèi)狀況5（1）塊狀帶：礦焦保持裝料時(shí)的分層狀態(tài)，與布料）塊狀

2、帶：礦焦保持裝料時(shí)的分層狀態(tài)，與布料形式及粒度有關(guān)，占形式及粒度有關(guān)，占BF總體積總體積60%左右左右（2001100） 主要反應(yīng)：水分蒸發(fā)主要反應(yīng)：水分蒸發(fā) 結(jié)晶水分解結(jié)晶水分解 除除CaCO3外的其它外的其它MCO3分解分解 間接還原間接還原（還原度可達(dá)（還原度可達(dá)30-40） 碳素沉積反應(yīng)（碳素沉積反應(yīng)（2CO=C+CO2） 1.高爐爐內(nèi)狀況高爐爐內(nèi)狀況6（2）軟熔帶：礦石層開(kāi)始熔化與焦碳層交互排列，焦碳層也）軟熔帶：礦石層開(kāi)始熔化與焦碳層交互排列，焦碳層也稱稱“焦窗焦窗”，形狀受煤氣流分布與布料影響，可分為正，形狀受煤氣流分布與布料影響，可分為正V型，型，倒倒V型，型，W型，型，一般軟

3、熔帶的上邊界溫度在一般軟熔帶的上邊界溫度在1100左右，左右，而下邊界溫度在而下邊界溫度在1400-1500。 主要反應(yīng)：主要反應(yīng)：Fe的直接還原的直接還原 Fe的滲碳的滲碳 CaCO3分解分解 吸收吸收S（焦碳中的（焦碳中的S向渣、金、氣三相分布）向渣、金、氣三相分布） 貝波反應(yīng)：貝波反應(yīng)：C+CO2=2CO脈石與低價(jià)鐵氧化物和錳氧化物等形成脈石與低價(jià)鐵氧化物和錳氧化物等形成液態(tài)初渣液態(tài)初渣。 1.高爐爐內(nèi)狀況高爐爐內(nèi)狀況7（3）滴落帶：主要由焦碳床組成，熔融狀態(tài)的渣）滴落帶：主要由焦碳床組成，熔融狀態(tài)的渣鐵穿越焦碳床鐵穿越焦碳床 主要反應(yīng)：主要反應(yīng)： Fe的滲的滲C Mn、Si、P、Cr的

4、直接還原的直接還原 溶入直接還原元素溶入直接還原元素Si 、Mn 、P 、S爐渣由中間渣轉(zhuǎn)向終渣。爐渣由中間渣轉(zhuǎn)向終渣。1.高爐爐內(nèi)狀況高爐爐內(nèi)狀況8（4 4）回旋區(qū)：）回旋區(qū)：C C在鼓風(fēng)作用下一面做回旋運(yùn)動(dòng)一面在鼓風(fēng)作用下一面做回旋運(yùn)動(dòng)一面燃燒，是高爐熱量發(fā)源地（燃燒，是高爐熱量發(fā)源地（C C的不完全燃燒），高的不完全燃燒），高爐唯一的氧化區(qū)域。爐唯一的氧化區(qū)域。 主要反應(yīng)：主要反應(yīng)： C+OC+O2 2=CO=CO2 2 COCO2 2+C=2CO+C=2CO（5 5）爐缸區(qū)：渣鐵分層存在，焦碳浸泡其中）爐缸區(qū)：渣鐵分層存在，焦碳浸泡其中 主要反應(yīng)：渣鐵間脫主要反應(yīng)：渣鐵間脫S S， S

5、iSi、MnMn等元素氧化還原等元素氧化還原1.高爐爐內(nèi)狀況高爐爐內(nèi)狀況92、 爐料的蒸發(fā)、揮發(fā)與分解爐料的蒸發(fā)、揮發(fā)與分解裝入爐內(nèi)的爐料，除熱燒結(jié)礦外，都含有一定裝入爐內(nèi)的爐料，除熱燒結(jié)礦外，都含有一定水分，以吸附水和結(jié)晶水兩種形式存在水分，以吸附水和結(jié)晶水兩種形式存在 吸附水：依靠微弱的表面能力吸附在爐料顆吸附水：依靠微弱的表面能力吸附在爐料顆粒表面及其孔隙表面的水粒表面及其孔隙表面的水, 也叫物理水也叫物理水 結(jié)晶水：與爐料中的氧化物化合成為化合物結(jié)晶水：與爐料中的氧化物化合成為化合物的水的水, 也叫化合水也叫化合水10吸附水的蒸發(fā)吸附水的蒸發(fā)吸附水在爐料加熱到吸附水在爐料加熱到105時(shí)

6、，激烈蒸發(fā)吸附時(shí)，激烈蒸發(fā)吸附水在高爐上部就能全部蒸發(fā)完畢水在高爐上部就能全部蒸發(fā)完畢吸附水蒸發(fā)吸收的是爐頂煤氣的余熱，不會(huì)引吸附水蒸發(fā)吸收的是爐頂煤氣的余熱，不會(huì)引起焦比升高起焦比升高吸附水蒸發(fā)的益處吸附水蒸發(fā)的益處n降低煤氣溫度，對(duì)爐頂設(shè)備及金屬結(jié)構(gòu)的破損作用減降低煤氣溫度，對(duì)爐頂設(shè)備及金屬結(jié)構(gòu)的破損作用減弱弱n煤氣體積縮小，煤氣流速降低，爐塵吹出量減少煤氣體積縮小，煤氣流速降低，爐塵吹出量減少n但吸附水含量的波動(dòng)會(huì)影響配料稱量的準(zhǔn)確。但吸附水含量的波動(dòng)會(huì)影響配料稱量的準(zhǔn)確。11結(jié)晶水的分解結(jié)晶水的分解存在于褐鐵礦存在于褐鐵礦(2Fe2O3.3H2O)和高嶺土和高嶺土(Al2O3.2H2O

7、)中中結(jié)晶水分解：結(jié)晶水分解：n結(jié)晶水從結(jié)晶水從200開(kāi)始分解，到開(kāi)始分解，到400500激烈分解激烈分解n結(jié)晶水分解完畢需要的時(shí)間與爐料顆粒大小有關(guān)小料結(jié)晶水分解完畢需要的時(shí)間與爐料顆粒大小有關(guān)小料塊比大料塊的結(jié)晶水分解完畢的早塊比大料塊的結(jié)晶水分解完畢的早結(jié)晶水分解對(duì)冶煉影響結(jié)晶水分解對(duì)冶煉影響n 結(jié)晶水激烈分解，礦石易碎裂，產(chǎn)生大量粉末，使料結(jié)晶水激烈分解，礦石易碎裂，產(chǎn)生大量粉末，使料柱透氣性變壞，不利于高爐順行柱透氣性變壞，不利于高爐順行n若若1000時(shí)，結(jié)晶水尚未分解完，則分解出來(lái)的水汽時(shí)，結(jié)晶水尚未分解完，則分解出來(lái)的水汽與焦炭中的碳發(fā)生反應(yīng)碳水反應(yīng)與焦炭中的碳發(fā)生反應(yīng)碳水反應(yīng)

8、H2O+C焦焦=H2+CO-Q 是吸熱反應(yīng)，而且直接消耗碳，使焦比升高是吸熱反應(yīng)，而且直接消耗碳，使焦比升高12揮發(fā)分揮發(fā)揮發(fā)分揮發(fā)焦炭中揮發(fā)物的揮發(fā)：焦炭中揮發(fā)物的揮發(fā)：n焦炭中揮發(fā)分高低是評(píng)價(jià)焦炭質(zhì)量的指標(biāo)之一焦炭中揮發(fā)分高低是評(píng)價(jià)焦炭質(zhì)量的指標(biāo)之一其它物質(zhì)的揮發(fā)：其它物質(zhì)的揮發(fā)：n堿金屬：堿金屬： 循環(huán)富集，惡化透氣，造成爐瘤nZn:循環(huán)富集，脹裂爐襯造成爐瘤nMn:揮發(fā)Mn3O4，進(jìn)入煤氣，增加煤氣清洗的困難nSiO:揮發(fā)，惡化料柱的透氣性13碳酸鹽的分解碳酸鹽的分解碳酸鹽主要由熔劑帶入：碳酸鹽主要由熔劑帶入：CaCO3，MgCO3礦石帶入少量碳酸鹽：礦石帶入少量碳酸鹽：FeCO3，M

9、nCO3, MnCO3,FeCO3,MgCO3 分解溫度較低，對(duì)高分解溫度較低，對(duì)高爐冶煉影響不大爐冶煉影響不大CaCO3分解溫度較高，對(duì)冶分解溫度較高，對(duì)冶煉影響較大煉影響較大14CaCO3的分解對(duì)高爐冶煉的影響的分解對(duì)高爐冶煉的影響CaCO3分解是吸熱反應(yīng)，消耗高爐熱量分解是吸熱反應(yīng)，消耗高爐熱量n1KgCaCO3分解消耗1785KJ熱量降低了煤氣還原能力，影響還原速度降低了煤氣還原能力，影響還原速度nCaCO3在低溫區(qū)分解放出CO2進(jìn)入煤氣，降低了CO的濃度，沖淡了還原氣氛在高溫區(qū)分解出的在高溫區(qū)分解出的CO2與焦炭發(fā)生反應(yīng)，與焦炭發(fā)生反應(yīng)， CO2+C焦=2CO 是吸熱反應(yīng)，而且直接消

10、耗焦是吸熱反應(yīng)，而且直接消耗焦炭，使焦比升高炭，使焦比升高15二、高爐還原過(guò)程二、高爐還原過(guò)程高爐冶煉用高爐冶煉用CO,HCO,H2 2和固體碳作還原劑和固體碳作還原劑氧化物的還原順序：氧化物的還原順序：高爐冶煉條件下，各種氧化物由易到難的還原高爐冶煉條件下，各種氧化物由易到難的還原順序順序CuOPbOFeOMnOSiOCuOPbOFeOMnOSiO2 2 Al Al2 2O O3 3MgOCaOMgOCaO 能被還原能被還原 部分被還原部分被還原 不能被還原不能被還原16直接還原與間接還原直接還原與間接還原（1）間接還原）間接還原：用CO、H2為還原劑還原鐵的氧化物，產(chǎn)物為CO2、H2O的還

11、原反應(yīng)。 特點(diǎn)：放熱反應(yīng)、 反應(yīng)可逆（2）直接還原：）直接還原：用C作為還原劑，最終氣體產(chǎn)物為CO的還原反應(yīng)。 特點(diǎn)：強(qiáng)吸熱反應(yīng)、 反應(yīng)不可逆（3）直接、間接還原區(qū)域劃分）直接、間接還原區(qū)域劃分：取決于焦碳的反應(yīng)性 低溫區(qū) 800基本為間接還原 中溫區(qū) 8001100共存 高溫區(qū) 1100全部為直接還原（4）用直接還原度rd、間接還原度ri來(lái)衡量高爐C素利用好壞，評(píng)價(jià)焦比。鐵氧化物還原鐵氧化物還原（一）鐵氧化物的還原順序：（一）鐵氧化物的還原順序：1、還原順序、還原順序 鐵的氧化物在還原時(shí)，是從高價(jià)鐵氧化物逐級(jí)還鐵的氧化物在還原時(shí)，是從高價(jià)鐵氧化物逐級(jí)還原成低價(jià)氧化物，最后還原成金屬鐵原成低價(jià)

12、氧化物，最后還原成金屬鐵 570時(shí)：時(shí)： Fe2O3Fe3O4 FeOFe 570時(shí)，F(xiàn)e2O3Fe3O4FeO分解壓從大到小，還原性由易到難570：3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2 +Q Fe3O4+CO=3FeO+ CO2 -Q FeO+CO=Fe+CO2 +Q 570：3Fe2O3+C=2Fe3O4+CO Q Fe3O4+C3FeO+ CO Q FeO+C=Fe+CO Q 685時(shí)，CO2+C=2CO 反應(yīng)向右進(jìn)行，間接還原全部轉(zhuǎn)換為兩步式的直接還原，CO只起輸氧的作用本身不消耗 B.溫度570 3Fe2O3+H2=2Fe3O4+ H2O Q Fe3O4+ H2 3FeO+ H2

13、O Q FeO+ H2 =Fe+ H2O Q 都是間接還原反應(yīng)，不增加也不減少煤氣的體積。 2此反應(yīng)有的放熱，有的是吸熱，但熱效應(yīng)值都不大。 2.不同點(diǎn)：不同點(diǎn)： 1以H2作還原劑的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，因此提高溫度有利于還原進(jìn)行，而CO的還原是以放熱為主 2低于810,CO比H2的還原能力強(qiáng) 高于810，H2比CO的還原能力強(qiáng)。29非鐵元素的還原非鐵元素的還原（1）Mn的還原：的還原： 一般規(guī)律：一般規(guī)律： MnO2（550間還）間還）Mn2O3（1100 間還）間還）Mn3O4（1000 間還）間還） MnO（1200 直接還直接還原）原）Mn Mn還原的特點(diǎn)：間接還原放熱大，使?fàn)t頂溫度還原的特

14、點(diǎn)：間接還原放熱大，使?fàn)t頂溫度 直接還原吸熱大，使焦比直接還原吸熱大，使焦比控制控制Mn還原的手段：提高爐缸溫度，會(huì)使還原的手段：提高爐缸溫度，會(huì)使Mn的揮發(fā)損失的揮發(fā)損失 提高爐渣提高爐渣R 生鐵中保持一定生鐵中保持一定Si 30（2）Si的還原的還原生鐵中生鐵中Si的要求的要求：制鋼鐵 Si0.6 鑄造鐵 1.25Si4.25 Si 還原的特點(diǎn)：還原的特點(diǎn)： 大量吸熱 全部直接還原 K Si 還原的途徑：還原的途徑： 氣化還原：氣化還原： SiO2+C=SiO（g）+CO SiO（g）+C=Si+CO 渣鐵反應(yīng)渣鐵反應(yīng)：（SiO2）+2C=Si+2CO控制控制Si 還原的因素：還原的因素：

15、 提高爐缸溫度利于Si 的還原 爐渣R利于Si的還原非鐵元素的還原非鐵元素的還原31（3）P的還原的還原 P100%還原入鐵，只有原料控P（4）含）含Ti礦的冶煉礦的冶煉 TiO2Ti2O3TiOTiTi（C，N）固熔體使?fàn)t渣粘稠非鐵元素的還原非鐵元素的還原三、造渣與脫硫三、造渣與脫硫u 爐渣的來(lái)源爐渣的來(lái)源u礦石中的脈石：SiO2,Al2O3u燃料中的灰分： SiO2,Al2O3u熔劑中的氧化物：CaO.MgOu被侵蝕的爐襯 Al2O3 u爐渣的主要成分：爐渣的主要成分：SiO2,Al2O3,CaO,MgO爐渣堿度爐渣堿度u 堿度：堿度：爐渣中的堿性氧化物和酸性氧化物的比值n二元堿度：二元堿

16、度：R2CaOSiO2，一般為1.01.2之間n三元堿度：三元堿度：R3(CaOMgO)SiO2，一般為1.3左右n四元堿度：四元堿度：R4 (CaOMgO)(SiO2Al2O3)爐渣的作用爐渣的作用爐渣具有熔點(diǎn)低，比重小，不熔于鐵的特點(diǎn)，使渣鐵分離渣鐵分離，得到純凈的生鐵，得到純凈的生鐵。去除生鐵中的硫去除生鐵中的硫，并有利于選擇或抑制選擇或抑制SiSi，MnMn的還原的還原，起控制生鐵成分控制生鐵成分的作用。爐渣的生成形成爐渣的生成形成了高爐內(nèi)的軟熔帶和滴落帶軟熔帶和滴落帶，影響煤氣流分布及爐料的下降影響煤氣流分布及爐料的下降。爐渣附在爐墻上，形成渣皮，形成渣皮，起保護(hù)爐襯保護(hù)爐襯的作用。

17、35u初渣：初渣：u由軟化前沿至熔化前沿生成，初渣內(nèi)含F(xiàn)eO較多（一般10以下） u生礦：生礦：成分不均勻，軟熔區(qū)間大操作困難u酸性燒結(jié)礦：酸性燒結(jié)礦：成分較均勻，但初渣為酸性u(píng)堿性燒結(jié)礦：堿性燒結(jié)礦：成分可預(yù)定，存在一定CaO，流動(dòng)性好u中間渣：中間渣：u初渣向下溫度升高，（FeO）被還原，并吸收CaO，Ru終渣：終渣：u主要成分：主要成分：（SiO2）+（Al2O3）+（CaO）+（MgO）95%，（FeO）1%成渣過(guò)程成渣過(guò)程爐渣性能爐渣性能u爐渣的熔化性：爐渣的熔化性：u熔化性表示爐渣熔化的難易程度u爐渣熔化性常用熔化溫度和熔化性溫度來(lái)表示。 u熔化溫度：熔化溫度：u定義：定義：指過(guò)熱

18、的液體爐渣開(kāi)始凝固的溫度或爐渣加熱時(shí)固體完全消失的溫度u熔化溫度是爐渣熔化性的標(biāo)志之一熔化溫度是爐渣熔化性的標(biāo)志之一u熔化溫度只表明爐渣加熱時(shí)固體完全消失的溫度，不等于爐渣自由流動(dòng)溫度37CaO-FeO-SiO2熔渣三元狀態(tài)圖熔渣三元狀態(tài)圖 38四元爐渣相圖四元爐渣相圖(CaO-MgO-SiO2-Al2O3)39三元相圖三元相圖縱坐標(biāo)：溫度底面：等邊三角形 （成分）40三元相圖實(shí)物圖41等邊濃度三角形等邊濃度三角形三元相圖成分表示法三元相圖成分表示法C A%B%C%n 內(nèi)部任意一點(diǎn)：內(nèi)部任意一點(diǎn)：三元組三元組分的成分點(diǎn)分的成分點(diǎn)O42C A%B%C%1）過(guò)O作A角對(duì)邊的平行線2）求平行線與A坐

19、標(biāo)的截距 得組元A的含量O3）同理求組元B、C的含量三元相圖成分表示法三元相圖成分表示法43I點(diǎn)908070605040302010102030405060708090102030405060708090 A%B%C%IA%=60% B%=30%C%=10%44908070605040302010102030405060708090102030405060708090 A%B%C%45思考思考三元相圖空間任意一點(diǎn)的成三元相圖空間任意一點(diǎn)的成分及溫度如何確定？分及溫度如何確定？在空間圖上不容易準(zhǔn)確畫出、讀在空間圖上不容易準(zhǔn)確畫出、讀出三元狀態(tài)圖中點(diǎn)、線、面的位出三元狀態(tài)圖中點(diǎn)、線、面的位置，采用

20、平面投影圖代替置，采用平面投影圖代替46等溫截面圖等溫截面等溫截面：水平方向與溫度軸相垂直等溫截面圖等溫截面圖：一系列等溫截面在平面上的投影，標(biāo)出溫度線47等溫截面圖特點(diǎn)同一等溫線上熔點(diǎn)相同離頂點(diǎn)越近，熔點(diǎn)越高兩等溫線間可通過(guò)插入法求出疏密程度與相圖液相曲線的陡緩有關(guān)彎曲方向與相圖液相曲線的凹凸有關(guān) 48CaO-FeO-SiO2熔渣三元狀態(tài)圖熔渣三元狀態(tài)圖 偏偏CaO頂角處熔點(diǎn)最高；頂角處熔點(diǎn)最高；SiO2角角溫度線較密，說(shuō)明有大范圍的硅酸溫度線較密，說(shuō)明有大范圍的硅酸鹽分熔區(qū)；在兩者之間是煉鋼溫度鹽分熔區(qū)；在兩者之間是煉鋼溫度1600以下的兩個(gè)液相區(qū)，一個(gè)以下的兩個(gè)液相區(qū)，一個(gè)是從組成點(diǎn)開(kāi)始

21、伸向是從組成點(diǎn)開(kāi)始伸向FeO角方向，角方向，熔點(diǎn)隨熔點(diǎn)隨FeO含量的升高而降低；另含量的升高而降低；另一個(gè)是從組成點(diǎn)開(kāi)始，熔點(diǎn)也隨一個(gè)是從組成點(diǎn)開(kāi)始，熔點(diǎn)也隨FeO含量的升高而降低，但最低溫含量的升高而降低，但最低溫度仍在度仍在1300以上，轉(zhuǎn)爐煉鋼熔以上，轉(zhuǎn)爐煉鋼熔渣成分就在此區(qū)域內(nèi)變化。渣成分就在此區(qū)域內(nèi)變化。這個(gè)相圖中共晶點(diǎn)是一個(gè)三元化合這個(gè)相圖中共晶點(diǎn)是一個(gè)三元化合物，熔點(diǎn)約物，熔點(diǎn)約1200。FeO含量較含量較高是爐渣容易渣化的主要原因。高是爐渣容易渣化的主要原因。49CaO-SiO2-Al2O3三元爐渣相圖501.0CaO-SiO2-Al2O3三元爐渣相圖1.0CaR2SiOO堿度

22、1.20.8相圖分析：相圖分析：10%Al2O330%爐渣熔化溫度1 堿性渣（脫硫）R10%時(shí)，爐渣的熔化性溫度和粘度升高。w 含量適當(dāng)Al2O3 可改善爐渣的穩(wěn)定性。nFeO FeO 的影響的影響wFeO 能顯著降低爐渣粘度。wFeO 過(guò)多，會(huì)造成初渣和中間渣的不穩(wěn)定性。nMnOMnO的影響的影響w MnO 能顯著降低爐渣的熔化性溫度和粘度，改善爐渣的流動(dòng)性。w 爐渣中加入23%的MnO，就可顯著降低爐渣的粘度。59影響爐渣粘度的因素影響爐渣粘度的因素化學(xué)成分的影響化學(xué)成分的影響nCaSCaS的影響的影響w CaS 在渣中小于7%時(shí)能降低爐渣的粘度。w 在堿性渣中增加CaS 數(shù)量，可降低爐渣

23、粘度。w 在酸性渣中增加CaS 數(shù)量，會(huì)提高爐渣粘度。nCaFCaF2 2的影響的影響wCaFCaF2 2可顯著降低爐渣的熔化溫度和粘度可顯著降低爐渣的熔化溫度和粘度，對(duì)爐渣有強(qiáng)烈的稀釋作用。n TiOTiO2 2的影響的影響w 堿度一定時(shí)，爐渣的熔化性溫度隨TiO2的增加而升高，粘度隨TiO2的增加而降低。爐渣的穩(wěn)定性爐渣的穩(wěn)定性定義：是指爐渣的化學(xué)成分和溫度變化時(shí)，爐渣的定義：是指爐渣的化學(xué)成分和溫度變化時(shí)，爐渣的粘度和熔化性溫度能否保持穩(wěn)定粘度和熔化性溫度能否保持穩(wěn)定. . 即對(duì)爐渣物理性即對(duì)爐渣物理性能影響的程度。能影響的程度。分類：爐渣穩(wěn)定性分為熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。分類：爐渣穩(wěn)定性

24、分為熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。n熱穩(wěn)定性：若爐渣的溫度變化對(duì)爐渣的物理性能影響不大，此渣具有良好的熱穩(wěn)定性w可通過(guò)爐渣粘度-溫度曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)溫度高低和轉(zhuǎn)折的緩急程度來(lái)判斷.n化學(xué)穩(wěn)定性：若爐渣的化學(xué)成分變化對(duì)爐渣的物理性能影響不大，此渣具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性w可根據(jù)等粘度、等熔化溫度曲線隨成分變化的梯度來(lái)判斷。爐渣去硫爐渣去硫硫的來(lái)源硫的來(lái)源n焦炭帶入： 6080% n礦石及噴吹物帶入：2040%熔劑。硫負(fù)荷硫負(fù)荷：n冶煉單位生鐵，爐料中帶入的總硫量稱為硫負(fù)荷。 46kg/t鐵硫的存在形態(tài)硫的存在形態(tài)n硫化物：FeS,FeS2 (焦炭,燒結(jié)礦)n硫酸鹽：CaSO4,BaSO4 （熔劑）n有機(jī)硫：S （

25、煤，焦炭）62硫的危害 鋼材產(chǎn)生熱脆性，在軋鋼和鍛造鋼材時(shí)出現(xiàn)裂紋含硫高的鑄造鐵，使鑄件熱脆，降低鐵水鑄造時(shí)的填充性能規(guī)定：制鋼鐵含硫0.07%；鑄造鐵含硫0.05%。煤氣、爐塵煤氣、爐塵510%510%，生鐵，生鐵5%5%，爐渣，爐渣90%90%料料揮揮渣渣鐵鐵nKgKg生鐵：生鐵：料料揮揮n n（）（） n硫的分配系數(shù)：渣中硫量與鐵中硫量之硫的分配系數(shù)：渣中硫量與鐵中硫量之比比 Ls=(S)/ SLs=(S)/ Sn則：則：料料揮揮nLnLs s n S= S=硫在煤氣、渣、鐵中的分配硫在煤氣、渣、鐵中的分配1SnLSS揮料減少生鐵含硫量的途徑減少生鐵含硫量的途徑減少冶煉單位生鐵的爐料帶入

26、的總硫量：減少冶煉單位生鐵的爐料帶入的總硫量：增加隨煤氣揮發(fā)的硫增加隨煤氣揮發(fā)的硫增大渣量，有利于去硫，但一般不用此法。增大渣量，有利于去硫，但一般不用此法。增大硫的分配系數(shù)增大硫的分配系數(shù)L Ls s，可提高脫硫效果。，可提高脫硫效果。 爐渣脫硫爐渣脫硫SnLSSS1揮料爐渣的脫硫能力爐渣的脫硫能力生鐵脫硫主要通過(guò)提高硫的分配系數(shù)生鐵脫硫主要通過(guò)提高硫的分配系數(shù)S S爐渣脫爐渣脫S基本反應(yīng)：基本反應(yīng)： FeS+（CaO）=（CaS）+（FeO）n硫經(jīng)反應(yīng)后變?yōu)榱蚪?jīng)反應(yīng)后變?yōu)镃aSCaS和和FeSFeS，CaSCaS進(jìn)入渣中，進(jìn)入渣中，F(xiàn)eSFeS進(jìn)入鐵中。進(jìn)入鐵中。脫硫位置脫硫位置n鐵水滴穿

27、過(guò)渣層時(shí)。鐵水滴穿過(guò)渣層時(shí)。n爐缸中渣鐵界面。爐缸中渣鐵界面。 影響爐渣脫硫能力的因素影響爐渣脫硫能力的因素爐渣化學(xué)成分爐渣化學(xué)成分n爐渣堿度 爐渣堿度提高，脫硫能力提高，但不是越高越好。nMgO MgO脫硫能力不及CaOnAl2O3 不利于脫硫nFeO 極不利于脫硫，還原性氣氛去硫。渣鐵溫度：渣鐵溫度：提高溫度對(duì)脫硫反應(yīng)有利爐渣粘度：爐渣粘度：粘度低，有利于脫硫。高爐操作：高爐操作：高爐操作穩(wěn)定，保證高爐順行，有利于脫硫。 有利于脫硫的爐渣條件：適當(dāng)高的堿度、適當(dāng)高的溫度、適當(dāng)?shù)脑?、流?dòng)性好或粘度低、（FeO)含量低、操作穩(wěn)定67四、風(fēng)口前四、風(fēng)口前C的燃燒的燃燒u風(fēng)口前風(fēng)口前C燃燒的意義

28、燃燒的意義（占總（占總C量的量的70%）u提供熱量提供熱量7080%u提供還原劑提供還原劑u影響爐料下降、軟熔影響爐料下降、軟熔帶形狀、煤氣利用、帶形狀、煤氣利用、冶煉指標(biāo)冶煉指標(biāo) 直接還原直接還原： （FeO）+C=Fe+CO （MnO）+C=Mn+CO （CaO）+S+C=CaS+CO使煤氣中CO增加 CO2、H2O的氣化：的氣化： CO2+C=2CO H2O+C=H2+CO 吸熱、使焦碳強(qiáng)度下降 68風(fēng)口前碳的燃燒示意69理論燃燒溫度定義定義: :風(fēng)口前焦炭燃燒放出的熱量全部用于加熱燃風(fēng)口前焦炭燃燒放出的熱量全部用于加熱燃燒產(chǎn)物時(shí)燒產(chǎn)物時(shí), ,所能達(dá)到的最高溫度所能達(dá)到的最高溫度. .計(jì)

29、算式：計(jì)算式： Q碳碳+Q風(fēng)風(fēng)+Q燃燃-Q水水-Q噴噴 T理理 = CON2(CO+N2)+H2H2理論燃燒溫度是燃燒帶在理論上能達(dá)到的最高溫度理論燃燒溫度是燃燒帶在理論上能達(dá)到的最高溫度. .一般可達(dá)一般可達(dá)180018002400240070鼓風(fēng)溫度鼓風(fēng)溫度:升高,理論燃燒溫度升高. 鼓風(fēng)富氧度鼓風(fēng)富氧度:鼓風(fēng)含氧量高，理論燃燒溫度顯著升高.噴吹燃料噴吹燃料: : 分解吸熱和爐缸煤氣中H2量增加,理論燃燒溫度降低.鼓風(fēng)濕度鼓風(fēng)濕度:水分分解吸熱,理論燃燒溫度降低.影響理論燃燒溫度的因素71燃燒帶及風(fēng)口回旋區(qū)燃燒帶：爐缸內(nèi)燃料燃燒成燃燒帶：爐缸內(nèi)燃料燃燒成COCO的區(qū)域稱為燃燒帶的區(qū)域稱為燃

30、燒帶, ,包括氧化區(qū)和還原區(qū)包括氧化區(qū)和還原區(qū). .n氧化區(qū)氧化區(qū): :風(fēng)口前自由氧存在的區(qū)域風(fēng)口前自由氧存在的區(qū)域. C. C焦焦+O+O2 2=CO=CO2 2 n還原區(qū)還原區(qū): :自由氧消失到自由氧消失到CO2CO2消失的區(qū)域消失的區(qū)域. CO. CO2 2+C+C焦焦=2CO =2CO 風(fēng)口回旋區(qū)風(fēng)口回旋區(qū): :煤氣流夾著焦炭作回旋運(yùn)動(dòng)的球形煤氣流夾著焦炭作回旋運(yùn)動(dòng)的球形空間空間. .（氧化區(qū)）（氧化區(qū)）中間層中間層: :回旋區(qū)外圍厚約回旋區(qū)外圍厚約200200300mm300mm的料層（還的料層（還原區(qū)）原區(qū)）燃燒帶包括回旋區(qū)和中間層燃燒帶包括回旋區(qū)和中間層 72燃燒帶對(duì)高爐冶煉過(guò)程

31、的影響 燃燒帶面積大燃燒帶面積大, ,爐缸活躍面積大爐缸活躍面積大, ,料柱比較料柱比較松動(dòng)松動(dòng), ,有利于高爐順行有利于高爐順行. . 燃燒帶大小影響煤氣流的初始分布燃燒帶大小影響煤氣流的初始分布. .n 燃燒帶大燃燒帶大, ,中心氣流發(fā)展中心氣流發(fā)展, ,爐缸中心溫度升高爐缸中心溫度升高 n 燃燒帶小燃燒帶小, ,邊緣氣流發(fā)展邊緣氣流發(fā)展, ,爐缸中心溫度較低爐缸中心溫度較低73 （1 1）影響燃燒帶大小的因素：）影響燃燒帶大小的因素： C C的燃燒速度（一般認(rèn)為影響不大）的燃燒速度（一般認(rèn)為影響不大） 布料狀態(tài)（中心堆積，燃燒帶??；中心疏松，燃燒帶大）布料狀態(tài)（中心堆積，燃燒帶??；中心疏

32、松，燃燒帶大） 鼓風(fēng)動(dòng)能鼓風(fēng)動(dòng)能E E的大小的大?。? 2）影響）影響E E的因素：的因素： 風(fēng)量風(fēng)量，E E 風(fēng)溫風(fēng)溫，體積膨脹，質(zhì)量流量，體積膨脹，質(zhì)量流量 ，E E 風(fēng)溫風(fēng)溫 ，速度，速度 ， E E 總體總體E E 略有變化略有變化 風(fēng)壓風(fēng)壓 ， E E 風(fēng)口截面積風(fēng)口截面積S S ， E E 2021vgnQE2203012)()(10368. 4PTfQnQ燃燒帶大小的控制燃燒帶大小的控制下部調(diào)劑下部調(diào)劑74爐料下降的條件爐料下降的條件u自由空間的形成（前提條件）自由空間的形成（前提條件）uC的燃燒u渣鐵排放u下料中重新排列u爐料軟熔u爐料下降的力學(xué)分析爐料下降的力學(xué)分析u P=P

33、料料-P摩摩-P浮浮-P氣氣 =P有效有效-P氣氣uP料品位，焦碳負(fù)荷， P料uP摩爐墻與爐料，爐料與爐料，H/D（設(shè)計(jì)問(wèn)題）uP浮料柱浸泡在渣鐵中產(chǎn)生，勤放渣鐵uP氣上升煤氣對(duì)料柱的支撐力u P0 順行順行u P0 懸料，難行懸料，難行 五、爐料與煤氣運(yùn)動(dòng)五、爐料與煤氣運(yùn)動(dòng)75u爐腹區(qū)煤氣流爐腹區(qū)煤氣流u爐腹區(qū)存在液態(tài)渣鐵的動(dòng)滯留（與冶煉強(qiáng)度爐腹區(qū)存在液態(tài)渣鐵的動(dòng)滯留（與冶煉強(qiáng)度I I有關(guān)）有關(guān)）和靜滯留（與爐渣的物化性質(zhì)有關(guān)），壓差（和靜滯留（與爐渣的物化性質(zhì)有關(guān)），壓差（PP）較大，易形成液泛現(xiàn)象較大，易形成液泛現(xiàn)象。u為避免液泛現(xiàn)象要求為避免液泛現(xiàn)象要求：u 渣量小渣量小品位高、品位高

34、、I I小小u 提高焦碳質(zhì)量提高焦碳質(zhì)量u 煤氣流速小煤氣流速小u 初渣粘度小，保證一定（初渣粘度小，保證一定（FeOFeO）含量）含量煤氣流分布煤氣流分布76u爐頂煤氣的分布：爐頂煤氣的分布：u邊緣氣流邊緣氣流軟熔帶的形狀為軟熔帶的形狀為“”型，型，煤氣利用煤氣利用差差u中心氣流中心氣流軟熔帶的形狀為倒軟熔帶的形狀為倒“”型，型，煤氣利煤氣利用一般，考慮大噴煤應(yīng)以發(fā)展中心為主用一般，考慮大噴煤應(yīng)以發(fā)展中心為主u兩道氣流兩道氣流軟熔帶的形狀為軟熔帶的形狀為“”型，型，中心、邊中心、邊緣都有一定發(fā)展，傳統(tǒng)型緣都有一定發(fā)展，傳統(tǒng)型u管道氣流管道氣流煤氣分布失常煤氣分布失常 煤氣流分布煤氣流分布77

35、u合理布料的意義：合理布料的意義：u影響料柱的空隙度影響料柱的空隙度u不人為調(diào)整將產(chǎn)生偏析，煤氣自動(dòng)邊緣分布不人為調(diào)整將產(chǎn)生偏析，煤氣自動(dòng)邊緣分布u影響因素：影響因素：u布料設(shè)備：布料設(shè)備：園周方向的分布園周方向的分布 u裝料制度裝料制度u料線：提高料線加重中心料線：提高料線加重中心u批重：批重大，能加重中心批重：批重大，能加重中心u 裝料次序：正裝先入爐的是礦石，堆角大，落在裝料次序：正裝先入爐的是礦石，堆角大，落在邊緣料多，所以，加重邊沿。邊緣料多，所以，加重邊沿。上部調(diào)劑上部調(diào)劑78u燃料燃料u焦炭作用：發(fā)熱劑、還原劑、料柱骨架焦炭作用：發(fā)熱劑、還原劑、料柱骨架u節(jié)約燃料：節(jié)約焦炭消耗、

36、改善燃料的能量利用節(jié)約燃料：節(jié)約焦炭消耗、改善燃料的能量利用u鼓風(fēng)：壓力能、熱能鼓風(fēng)：壓力能、熱能u高爐冶煉能量利用評(píng)價(jià)方法：高爐冶煉能量利用評(píng)價(jià)方法： （1）燃料比：冶煉單位生鐵消耗的焦炭和噴吹燃料量，）燃料比：冶煉單位生鐵消耗的焦炭和噴吹燃料量，kg/t; （2）焦比）焦比 （3）直接還原度）直接還原度rd:六、高爐能量利用六、高爐能量利用79鐵的直接還原度鐵的直接還原度n概念：高爐內(nèi)還原生成的鐵量中以直接還原方概念：高爐內(nèi)還原生成的鐵量中以直接還原方式還原出來(lái)的鐵所占的比例。式還原出來(lái)的鐵所占的比例。n表示方法：表示方法：w假定鐵的高級(jí)氧化物還原到低級(jí)氧化物全部是間接還假定鐵的高級(jí)氧化物

37、還原到低級(jí)氧化物全部是間接還原，則原，則FeO中以直接還原的方式還原出來(lái)的鐵量與鐵中以直接還原的方式還原出來(lái)的鐵量與鐵的氧化物中還原出來(lái)的總鐵量之比，的氧化物中還原出來(lái)的總鐵量之比，w rd=Fe直直/（Fe生鐵生鐵-Fe料料）n噸鐵直接還原耗碳量：噸鐵直接還原耗碳量：Cd=0.214 rd Fe 80鐵的間接還原鐵的間接還原度 表示：表示：n鐵氧化物被鐵氧化物被CO、H2奪取的氧量與鐵的氧化物轉(zhuǎn)奪取的氧量與鐵的氧化物轉(zhuǎn)入煤氣中全部氧量之比，即入煤氣中全部氧量之比，即ri= Fe間間/（Fe生鐵生鐵-Fe料料）nrd+ri=100%=1 rd=1-ri 噸鐵間接還原耗碳量：噸鐵間接還原耗碳量：

38、Ci=0.4993(1-rd)Fe81直接還原與間接還原對(duì)高爐冶煉的影響u高爐中碳的消耗：直接還原、間接還原、發(fā)熱劑高爐中碳的消耗：直接還原、間接還原、發(fā)熱劑u間接還原消耗熱量少，但需要過(guò)量還原劑保證，作間接還原消耗熱量少，但需要過(guò)量還原劑保證，作為還原劑消耗的碳多；為還原劑消耗的碳多；u直接還原消耗熱量多而消耗還原劑少。直接還原消耗熱量多而消耗還原劑少。要達(dá)到爐內(nèi)最低碳消耗，兩者都要有一個(gè)適當(dāng)?shù)陌l(fā)要達(dá)到爐內(nèi)最低碳消耗，兩者都要有一個(gè)適當(dāng)?shù)陌l(fā)展程度，展程度，100%100%直接還原或直接還原或100%100%間接還原都達(dá)不到最間接還原都達(dá)不到最低碳消耗。低碳消耗。82u高爐內(nèi)碳的消耗（也就是燃

39、料消耗）高爐內(nèi)碳的消耗（也就是燃料消耗）既要保證既要保證還原劑的需要，也要保證熱量的需求。還原劑的需要，也要保證熱量的需求。而碳在而碳在氧化成氧化成COCO時(shí)，既放出熱量供冶煉需要，也成為時(shí)，既放出熱量供冶煉需要，也成為間接還原的還原劑。間接還原的還原劑。直接還原與間接還原對(duì)高爐冶煉的影響直接還原與間接還原對(duì)高爐冶煉的影響83A D還原耗碳量還原耗碳量 ADAD：SiSi、MnMn、P P還原；滲碳；還原；滲碳；溶劑中溶劑中COCO2 2還原耗碳還原耗碳ABAB：直接還原耗碳量；：直接還原耗碳量；CDCD：間接還原耗碳量；：間接還原耗碳量； CR1 Cri2 Cri1 O B r rd1 d1

40、 r rd d r rd2 d2 O2 CR2 rd rd=1 C Cri=1C還原耗碳與還原度關(guān)系還原耗碳與還原度關(guān)系O O點(diǎn)直接還原與間接還點(diǎn)直接還原與間接還原耗碳量相等。原耗碳量相等。COBCOB為還原總耗碳量變?yōu)檫€原總耗碳量變化曲線化曲線84熱量耗碳高爐焦比取決于熱量消耗的碳高爐焦比取決于熱量消耗的碳素與直接還原的碳素之和，而素與直接還原的碳素之和，而不取決于間接還原的碳素消耗不取決于間接還原的碳素消耗量（高爐焦比由熱平衡來(lái)計(jì)算量（高爐焦比由熱平衡來(lái)計(jì)算的依據(jù)）的依據(jù)）一切降低熱量消耗的措施均能一切降低熱量消耗的措施均能降低焦比降低焦比Rd2的焦比就是某冶煉條件下的焦比就是某冶煉條件下

41、的理論最低焦比，的理論最低焦比， Rd2即為理即為理想的直接還原度，一般在想的直接還原度，一般在0.20.3左右。左右。A D CR Cri O B rd2 rd rd1 O2 rd rd=1 C Cri=1CEFOCd、Ci與與Q三者與三者與rd間間的關(guān)系的關(guān)系EF：熱量耗碳線：熱量耗碳線85第二講第二講 高爐強(qiáng)化冶煉的方法和手段高爐強(qiáng)化冶煉的方法和手段86一、精料及爐料結(jié)構(gòu)一、精料及爐料結(jié)構(gòu)精料技術(shù)的內(nèi)涵精料技術(shù)的內(nèi)涵“高高”n入爐礦品位要高入爐礦品位要高w是精料技術(shù)的核心。是精料技術(shù)的核心。w礦品位提高礦品位提高1%，焦比下降，焦比下降1.5%，產(chǎn)量提高，產(chǎn)量提高2.5%，噸鐵渣量減少，

42、噸鐵渣量減少30Kg/t，允許多噴吹，允許多噴吹15Kg/t煤粉。煤粉。n燒結(jié)、球團(tuán)、焦炭的轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度要高。燒結(jié)、球團(tuán)、焦炭的轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度要高。n燒結(jié)礦堿度要高。燒結(jié)礦堿度要高。87精料技術(shù)的內(nèi)涵精料技術(shù)的內(nèi)涵“熟”n是孰料比要高。n寶鋼熟料比在83.12%，首鋼為84.74%，武鋼為88.53%?！熬眓燃料粒度要求均勻n515mm粒級(jí)占總量要小于30%?！皟簟眓小于5mm粒度占總比例要小于5%。88精料技術(shù)的內(nèi)涵精料技術(shù)的內(nèi)涵 “穩(wěn)”n成分和質(zhì)量要穩(wěn)定。 “少”n含有害雜志Pb,Zn,S,P,Cu,F等要少n焦炭灰份中K+Na總含量要小于3%。“好”n鐵礦石冶金性能要好n軟熔溫度高，軟熔區(qū)間窄n

43、還原性要大于60%n低溫還原粉化率低 89爐料結(jié)構(gòu)爐料結(jié)構(gòu)n爐料結(jié)構(gòu)概念爐料結(jié)構(gòu)概念n爐料結(jié)構(gòu)是指高爐原料構(gòu)成中，燒結(jié)礦、球團(tuán)礦和天爐料結(jié)構(gòu)是指高爐原料構(gòu)成中，燒結(jié)礦、球團(tuán)礦和天然塊礦的配比組合，再加上對(duì)這種配比產(chǎn)生的綜合爐然塊礦的配比組合，再加上對(duì)這種配比產(chǎn)生的綜合爐料性能的評(píng)價(jià)。料性能的評(píng)價(jià)。n爐料結(jié)構(gòu)重要性爐料結(jié)構(gòu)重要性n高爐爐料結(jié)構(gòu)的合理化是高爐精料方針的發(fā)展和完善，高爐爐料結(jié)構(gòu)的合理化是高爐精料方針的發(fā)展和完善，是高爐生產(chǎn)取得優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗、長(zhǎng)壽的基礎(chǔ)。尋是高爐生產(chǎn)取得優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗、長(zhǎng)壽的基礎(chǔ)。尋求合理的爐料結(jié)構(gòu)是高爐強(qiáng)化冶煉和降低成本的主攻求合理的爐料結(jié)構(gòu)是高爐強(qiáng)化冶煉和降低

44、成本的主攻方向。方向。 90n合理爐料結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足條件合理爐料結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足條件n資源性：根據(jù)礦源和礦石特性，采用技術(shù)和經(jīng)濟(jì)相統(tǒng)資源性：根據(jù)礦源和礦石特性，采用技術(shù)和經(jīng)濟(jì)相統(tǒng)一的原則尋求適宜的高爐爐料結(jié)構(gòu)。一的原則尋求適宜的高爐爐料結(jié)構(gòu)。n先進(jìn)性：爐料冶金性能優(yōu)良，適應(yīng)高爐生產(chǎn)需要。爐先進(jìn)性：爐料冶金性能優(yōu)良，適應(yīng)高爐生產(chǎn)需要。爐料成分應(yīng)滿足爐況順行，節(jié)焦、優(yōu)質(zhì)和造渣需要，不料成分應(yīng)滿足爐況順行，節(jié)焦、優(yōu)質(zhì)和造渣需要，不需要另加熔劑。需要另加熔劑。n經(jīng)濟(jì)性：適應(yīng)國(guó)情、廠情、經(jīng)濟(jì)上合理、合算。經(jīng)濟(jì)性：適應(yīng)國(guó)情、廠情、經(jīng)濟(jì)上合理、合算。n可行性：具備生產(chǎn)手段，技術(shù)上和運(yùn)輸物流可靠、可可行性：具備生產(chǎn)手段

45、，技術(shù)上和運(yùn)輸物流可靠、可行。行。爐料結(jié)構(gòu)的合理性只能是相對(duì)的、暫時(shí)的，不存在理想的、一勞永逸的爐料結(jié)構(gòu)的合理性只能是相對(duì)的、暫時(shí)的，不存在理想的、一勞永逸的精料和爐料結(jié)構(gòu)。研究爐料結(jié)構(gòu)的目的在于合理地利用本國(guó)和世界的鐵精料和爐料結(jié)構(gòu)。研究爐料結(jié)構(gòu)的目的在于合理地利用本國(guó)和世界的鐵礦資源，使高爐的冶煉技術(shù)達(dá)到最佳狀態(tài)，以求最大限度地降低生鐵成本。礦資源，使高爐的冶煉技術(shù)達(dá)到最佳狀態(tài)，以求最大限度地降低生鐵成本。爐料結(jié)構(gòu)爐料結(jié)構(gòu)9192國(guó)內(nèi)煉鐵原料模式的發(fā)展國(guó)內(nèi)煉鐵原料模式的發(fā)展93國(guó)外煉鐵原料模式的發(fā)展國(guó)外煉鐵原料模式的發(fā)展94 國(guó)外爐料結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀國(guó)外爐料結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀 1.1.亞洲主要鋼鐵大國(guó)（如日

46、本）亞洲主要鋼鐵大國(guó)（如日本） 由于其鐵礦資源不足或幾乎沒(méi)有，以進(jìn)口礦為由于其鐵礦資源不足或幾乎沒(méi)有，以進(jìn)口礦為主要原料，促成亞洲以燒結(jié)礦為主體的爐料結(jié)主要原料，促成亞洲以燒結(jié)礦為主體的爐料結(jié)構(gòu)占統(tǒng)治地位。多數(shù)高爐的爐料結(jié)構(gòu)中，構(gòu)占統(tǒng)治地位。多數(shù)高爐的爐料結(jié)構(gòu)中，高堿高堿度燒結(jié)礦約占度燒結(jié)礦約占70%70%，其余為天然礦和球團(tuán)礦。，其余為天然礦和球團(tuán)礦。95 國(guó)外爐料結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀國(guó)外爐料結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀 2.2.北美北美 北美鐵礦資源為低品位鐵燧巖，為使鐵礦物與脈北美鐵礦資源為低品位鐵燧巖，為使鐵礦物與脈石單體分離，需要細(xì)磨至石單體分離，需要細(xì)磨至0.036mm0.036mm以下。精礦粉粒以下。精礦粉粒度

47、適合造球，所以度適合造球，所以高爐爐料結(jié)構(gòu)以球團(tuán)礦為主，高爐爐料結(jié)構(gòu)以球團(tuán)礦為主，高堿度燒結(jié)礦為輔。高堿度燒結(jié)礦為輔。96 國(guó)外爐料結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀國(guó)外爐料結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀 3.3.歐洲和南美洲歐洲和南美洲 以自熔性燒結(jié)礦（以自熔性燒結(jié)礦（R=1.3R=1.3）為主，配以酸性球）為主，配以酸性球團(tuán)礦（團(tuán)礦（R=0.60.7R=0.60.7）和塊礦）和塊礦，歐洲有幾個(gè)廠家，歐洲有幾個(gè)廠家的高爐用的高爐用燒結(jié)礦和球團(tuán)礦各燒結(jié)礦和球團(tuán)礦各50%50%左右左右，為了平，為了平衡高爐渣的堿度，燒結(jié)礦的堿度要在衡高爐渣的堿度，燒結(jié)礦的堿度要在2.02.0以上。以上。球團(tuán)礦中配加鎂橄欖石或白云石，以改善球團(tuán)球團(tuán)礦中配加鎂橄

48、欖石或白云石，以改善球團(tuán)礦的冶金性質(zhì)。礦的冶金性質(zhì)。 97目前，我國(guó)重點(diǎn)企業(yè)的爐料結(jié)構(gòu)大致有以目前，我國(guó)重點(diǎn)企業(yè)的爐料結(jié)構(gòu)大致有以下三種類型：下三種類型： 高堿度燒結(jié)礦搭配酸性球團(tuán)礦高堿度燒結(jié)礦搭配酸性球團(tuán)礦高堿度燒結(jié)礦搭配酸性球團(tuán)礦和塊礦高堿度燒結(jié)礦搭配酸性球團(tuán)礦和塊礦高堿度燒結(jié)礦搭配低堿度燒結(jié)礦的形式高堿度燒結(jié)礦搭配低堿度燒結(jié)礦的形式 我國(guó)爐料結(jié)構(gòu)我國(guó)爐料結(jié)構(gòu)98高爐對(duì)高爐爐料結(jié)構(gòu)的要求高爐對(duì)高爐爐料結(jié)構(gòu)的要求 1） 精料的原則精料的原則 2）燒結(jié)礦必須優(yōu)質(zhì)）燒結(jié)礦必須優(yōu)質(zhì) 3）優(yōu)質(zhì)的球團(tuán)礦）優(yōu)質(zhì)的球團(tuán)礦99燒結(jié)礦優(yōu)質(zhì)燒結(jié)礦優(yōu)質(zhì) u 燒結(jié)礦的堿度燒結(jié)礦的堿度(CaO/SiO2)1.8。u堿

49、度低于1. 8燒結(jié)礦的質(zhì)量會(huì)受到較大的影響,不利于鐵酸鈣系固結(jié)相的形成。u燒結(jié)礦的鐵品位高燒結(jié)礦的鐵品位高,TFe58%(最好最好60%)，SiO2低低,4.5%。u為高爐煉鐵實(shí)現(xiàn)低渣比、高噴煤和大幅度降低入爐焦比創(chuàng)造條件。100燒結(jié)礦優(yōu)質(zhì)燒結(jié)礦優(yōu)質(zhì) u降低降低FeO含量含量(FeO17%, CaO/ SiO2過(guò)高時(shí)過(guò)高時(shí),會(huì)使?fàn)t渣變粘會(huì)使?fàn)t渣變粘, 破壞順行破壞順行. 應(yīng)適當(dāng)增加應(yīng)適當(dāng)增加MgO含量含量, 降低降低CaO/ SiO2。 130五五. 基本制度間的關(guān)系基本制度間的關(guān)系 熱制度和造渣制度熱制度和造渣制度:n 對(duì)爐缸工作和煤氣流分布、產(chǎn)品質(zhì)量有一定影響。n 但熱制度和造渣制度較固定

50、,不合理程度也易發(fā)現(xiàn)和調(diào)節(jié)。 送風(fēng)制度和裝料制度送風(fēng)制度和裝料制度n二者對(duì)煤氣與爐料相對(duì)運(yùn)動(dòng)影響較大,并影響爐缸工作與順行狀況。也影響熱制度和造渣制度的穩(wěn)定。131上部調(diào)劑和下部調(diào)劑上部調(diào)劑和下部調(diào)劑 下部調(diào)劑的送風(fēng)制度下部調(diào)劑的送風(fēng)制度：對(duì)爐缸工作起決定性作用，：對(duì)爐缸工作起決定性作用，是保證爐內(nèi)煤氣流合理分布的關(guān)鍵。是保證爐內(nèi)煤氣流合理分布的關(guān)鍵。 上部調(diào)劑的裝料制度上部調(diào)劑的裝料制度：控制爐料在爐喉的分布：控制爐料在爐喉的分布狀態(tài)與上升煤氣流達(dá)到有機(jī)的配合，是完成冶煉狀態(tài)與上升煤氣流達(dá)到有機(jī)的配合，是完成冶煉過(guò)程的重要手段。過(guò)程的重要手段。 以上部調(diào)劑為基礎(chǔ)以上部調(diào)劑為基礎(chǔ),上下部調(diào)劑相

51、結(jié)合。上下部調(diào)劑相結(jié)合。n如：如： 要提高冶煉強(qiáng)度或增加噴吹量。要提高冶煉強(qiáng)度或增加噴吹量。w 上部調(diào)劑上部調(diào)劑:擴(kuò)大批重或增加倒裝比例。擴(kuò)大批重或增加倒裝比例。w 下部調(diào)劑下部調(diào)劑:擴(kuò)大風(fēng)口面積。擴(kuò)大風(fēng)口面積。 132第四講 高爐煉鐵新技術(shù)133一、高爐長(zhǎng)壽技術(shù)一、高爐長(zhǎng)壽技術(shù)20082008年公布的年公布的高爐煉鐵工藝設(shè)計(jì)規(guī)范高爐煉鐵工藝設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定：高爐中規(guī)定：高爐一代爐役的工作年限應(yīng)達(dá)到一代爐役的工作年限應(yīng)達(dá)到1515年以上。在高爐一代爐役年以上。在高爐一代爐役期間，單位高爐容積的產(chǎn)鐵量應(yīng)達(dá)到或大于期間，單位高爐容積的產(chǎn)鐵量應(yīng)達(dá)到或大于1 1萬(wàn)萬(wàn)t t。努力提高我國(guó)高爐壽命，是煉鐵界

52、的一個(gè)十分重要的任努力提高我國(guó)高爐壽命，是煉鐵界的一個(gè)十分重要的任務(wù)，也是提高高爐生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)煉鐵系統(tǒng)務(wù)，也是提高高爐生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)煉鐵系統(tǒng)節(jié)能減排的重要手段，應(yīng)當(dāng)引起鋼鐵企業(yè)各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的高節(jié)能減排的重要手段，應(yīng)當(dāng)引起鋼鐵企業(yè)各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的高度重視。度重視。134高爐長(zhǎng)壽的重大意義高爐長(zhǎng)壽的重大意義延長(zhǎng)高爐壽命可直接節(jié)約大修費(fèi)用延長(zhǎng)高爐壽命可直接節(jié)約大修費(fèi)用減少因大修而引起的停產(chǎn)損失和經(jīng)濟(jì)效益的提高。減少因大修而引起的停產(chǎn)損失和經(jīng)濟(jì)效益的提高。給整個(gè)鋼鐵企業(yè)帶來(lái)巨大效應(yīng)，包括生產(chǎn)成本降給整個(gè)鋼鐵企業(yè)帶來(lái)巨大效應(yīng)，包括生產(chǎn)成本降低，能源消耗減少，污染物排放減少，實(shí)現(xiàn)鋼鐵低，能源消

53、耗減少，污染物排放減少，實(shí)現(xiàn)鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的高效化生產(chǎn)、連續(xù)化和緊湊化生產(chǎn)得聯(lián)合企業(yè)的高效化生產(chǎn)、連續(xù)化和緊湊化生產(chǎn)得以延續(xù)進(jìn)行。以延續(xù)進(jìn)行。135高爐長(zhǎng)壽的工作目標(biāo)高爐長(zhǎng)壽的工作目標(biāo)高爐一代爐齡（不進(jìn)行中修）高爐一代爐齡（不進(jìn)行中修）在在2020年以上年以上；高爐日常能處于高爐日常能處于高效化、自動(dòng)化、連續(xù)化、長(zhǎng)壽高效化、自動(dòng)化、連續(xù)化、長(zhǎng)壽化，化，生產(chǎn)過(guò)程環(huán)境友好的穩(wěn)定生產(chǎn)狀態(tài)，一代生產(chǎn)過(guò)程環(huán)境友好的穩(wěn)定生產(chǎn)狀態(tài)，一代高高爐單位爐容產(chǎn)鐵量在爐單位爐容產(chǎn)鐵量在1.51.5萬(wàn)萬(wàn)t/mt/m3 3以上；以上；采取一切有效的技術(shù)措施（包括分段拆裝，爐缸采取一切有效的技術(shù)措施（包括分段拆裝，爐缸預(yù)砌等

54、），最大限度地預(yù)砌等），最大限度地縮短高爐大修工期縮短高爐大修工期（大型（大型高爐要在高爐要在2 2個(gè)月以內(nèi)），優(yōu)化停爐和開(kāi)爐操作技個(gè)月以內(nèi)），優(yōu)化停爐和開(kāi)爐操作技術(shù)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)停爐和快速達(dá)產(chǎn)，減少因高爐大修術(shù)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)停爐和快速達(dá)產(chǎn)，減少因高爐大修對(duì)聯(lián)合企業(yè)的不利影響。對(duì)聯(lián)合企業(yè)的不利影響。136高爐長(zhǎng)壽的理念高爐長(zhǎng)壽的理念 高爐長(zhǎng)壽的高爐長(zhǎng)壽的核心技術(shù)是形成和維護(hù)好一代高爐的合理爐核心技術(shù)是形成和維護(hù)好一代高爐的合理爐型，保護(hù)好永久性爐襯的完整型，保護(hù)好永久性爐襯的完整。高爐爐型設(shè)計(jì)的合理性，是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、低耗、長(zhǎng)壽高爐爐型設(shè)計(jì)的合理性，是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、低耗、長(zhǎng)壽和環(huán)保的重要條件。和環(huán)保的

55、重要條件。合理的爐型的選擇原則：要求爐型能夠很好的適應(yīng)于爐合理的爐型的選擇原則：要求爐型能夠很好的適應(yīng)于爐料的順利下降和煤氣流均勻穩(wěn)定地上升運(yùn)動(dòng)。料的順利下降和煤氣流均勻穩(wěn)定地上升運(yùn)動(dòng)。目前，我國(guó)高爐設(shè)計(jì)傾向于設(shè)計(jì)目前，我國(guó)高爐設(shè)計(jì)傾向于設(shè)計(jì)“矮胖型矮胖型”高爐，推高爐，推薦采用薄壁高爐內(nèi)型尺寸，多風(fēng)口，深死鐵層，采用軟薦采用薄壁高爐內(nèi)型尺寸，多風(fēng)口，深死鐵層，采用軟水密閉循環(huán)冷卻設(shè)備等特點(diǎn)。水密閉循環(huán)冷卻設(shè)備等特點(diǎn)。137提高精料水平，促進(jìn)高爐長(zhǎng)壽提高精料水平，促進(jìn)高爐長(zhǎng)壽 入爐料含鐵品位高是精料技術(shù)的核心入爐料含鐵品位高是精料技術(shù)的核心n高品位高品位有利于提高噴煤比有利于提高噴煤比，提高爐

56、料的透氣性提高爐料的透氣性（特別是軟熔帶），（特別是軟熔帶），使煤氣流分布均勻、穩(wěn)定，使煤氣流分布均勻、穩(wěn)定，減少邊緣煤氣流對(duì)爐墻的沖刷，促進(jìn)高爐長(zhǎng)壽。減少邊緣煤氣流對(duì)爐墻的沖刷，促進(jìn)高爐長(zhǎng)壽。n目前，我國(guó)紅礦選礦技術(shù)已過(guò)關(guān)。對(duì)于吃百家礦目前，我國(guó)紅礦選礦技術(shù)已過(guò)關(guān)。對(duì)于吃百家礦用低品位原料的企業(yè)，應(yīng)當(dāng)添加選礦設(shè)備，將低用低品位原料的企業(yè)，應(yīng)當(dāng)添加選礦設(shè)備，將低品位礦進(jìn)行再選，會(huì)使高爐的效益倍增。可以有品位礦進(jìn)行再選，會(huì)使高爐的效益倍增?？梢杂行У販p少渣量，降低煉鐵燃料比。效地減少渣量，降低煉鐵燃料比。138提高精料水平，促進(jìn)高爐長(zhǎng)壽提高精料水平，促進(jìn)高爐長(zhǎng)壽 爐料中含有害雜質(zhì)要少。爐料中含有

57、害雜質(zhì)要少。n有害雜質(zhì)主要指有害雜質(zhì)主要指K K、NaNa、PbPb、ZnZn、F F、S S、AsAs等。等。n有害雜質(zhì)量控制值（有害雜質(zhì)量控制值（kg/tkg/t）：）：K K2 2O+NaO+Na2 2O3.0O3.0，Zn0.15Zn0.15，Pb0.15Pb0.15，As0.1As0.1，S4.0S4.0。n堿金屬以及氟化物導(dǎo)致磚襯表面結(jié)瘤，惡化高爐生產(chǎn)順堿金屬以及氟化物導(dǎo)致磚襯表面結(jié)瘤，惡化高爐生產(chǎn)順行。在處理結(jié)瘤時(shí)又容易損壞爐墻。行。在處理結(jié)瘤時(shí)又容易損壞爐墻。n鉛、鋅等低沸點(diǎn)的金屬到爐身中上部區(qū)域會(huì)沉積到磚縫鉛、鋅等低沸點(diǎn)的金屬到爐身中上部區(qū)域會(huì)沉積到磚縫之中，部分金屬又會(huì)得到

58、氧化，生產(chǎn)的氧化物會(huì)體積膨之中，部分金屬又會(huì)得到氧化，生產(chǎn)的氧化物會(huì)體積膨脹，造成磚襯開(kāi)裂、破損。脹，造成磚襯開(kāi)裂、破損。n嚴(yán)格控制入爐料有害雜質(zhì)的含量，對(duì)于含有害雜質(zhì)高的嚴(yán)格控制入爐料有害雜質(zhì)的含量，對(duì)于含有害雜質(zhì)高的塵泥應(yīng)當(dāng)進(jìn)行預(yù)處理再進(jìn)行綜合利用。塵泥應(yīng)當(dāng)進(jìn)行預(yù)處理再進(jìn)行綜合利用。139高爐用耐火材料的選擇高爐用耐火材料的選擇 提高爐缸、爐底和爐身中、下部砌體質(zhì)量是延長(zhǎng)提高爐缸、爐底和爐身中、下部砌體質(zhì)量是延長(zhǎng)高爐壽命的重要條件。高爐壽命的重要條件。爐身上部爐身上部 n侵蝕因素：爐料下降的沖擊和磨損、煤氣流上升時(shí)的侵蝕因素：爐料下降的沖擊和磨損、煤氣流上升時(shí)的沖刷、堿金屬、鋅蒸汽和沉積碳

59、的侵蝕等。沖刷、堿金屬、鋅蒸汽和沉積碳的侵蝕等。n耐火材料選擇：高致密度的黏土磚或磷酸黏土磚或高耐火材料選擇：高致密度的黏土磚或磷酸黏土磚或高鋁磚。鋁磚。n冷卻設(shè)備：采用鑲磚冷卻壁，用球墨鑄鐵冷卻壁代替冷卻設(shè)備：采用鑲磚冷卻壁，用球墨鑄鐵冷卻壁代替支梁或水箱，可明顯改善這一區(qū)域的冷卻條件，延長(zhǎng)支梁或水箱，可明顯改善這一區(qū)域的冷卻條件，延長(zhǎng)高爐長(zhǎng)壽的目的。高爐長(zhǎng)壽的目的。140高爐用耐火材料的選擇高爐用耐火材料的選擇 爐身中下部和爐腰爐身中下部和爐腰n侵蝕因素：堿金屬、鋅蒸汽和沉積碳的侵蝕、初成渣侵侵蝕因素：堿金屬、鋅蒸汽和沉積碳的侵蝕、初成渣侵蝕、爐料和爐墻熱震引起的剝落和高溫煤氣流的沖刷等蝕

60、、爐料和爐墻熱震引起的剝落和高溫煤氣流的沖刷等。n耐火材料選擇：采用超高氧化鋁耐火材料，如剛玉莫來(lái)耐火材料選擇：采用超高氧化鋁耐火材料，如剛玉莫來(lái)石磚、鉻鋁硅酸鹽結(jié)合制成的耐火磚；半石墨化石磚、鉻鋁硅酸鹽結(jié)合制成的耐火磚；半石墨化碳碳化硅磚、化硅磚、SiSi3 3N N4 4-SiC-SiC磚、鋁碳磚或高鋁磚。磚、鋁碳磚或高鋁磚。n冷卻設(shè)備選擇：宜采用強(qiáng)化型鑄鐵鑲磚冷卻壁、銅冷卻冷卻設(shè)備選擇：宜采用強(qiáng)化型鑄鐵鑲磚冷卻壁、銅冷卻壁或密集式銅冷卻板，也可采用冷卻板和冷卻壁組合的壁或密集式銅冷卻板，也可采用冷卻板和冷卻壁組合的形式。形式。w采用銅冷卻壁，形成穩(wěn)定的渣皮來(lái)保護(hù)冷卻設(shè)備，采用銅冷卻壁，形