石灰在煉鐵中的應用

石灰作為高爐煉鐵過程的造渣材科，被廣泛應用在高爐生產(chǎn)過程中。高爐渣中的CaO來源于燒結礦或補加的石灰和白云石。石灰生產(chǎn)車間通常不向高爐直接提供石灰，鋼鐵廠的石灰石礦有約半數(shù)的產(chǎn)品是間接地（通過燒結礦）供給高滬煉鐵的，這是因為，高爐煉鐵的鐵渣量要比煉鋼的鋼渣址大得多。高爐煉鐵，爐渣一般應該具備以下5方面的作用：(1)Fe與脈石分離堿性熔劑、酸性脈石與灰分中和形成在高爐溫度條件下能夠熔化的爐渣，并在高爐操作溫度下，具有良好的流動性，并借助于Fe密度的不同而與鐵水分層，順利地排出爐外．這是對爐渣的首要要求；(2)鐵水脫硫，有足夠的脫S能力在日常的生產(chǎn)過程中，為保證生鐵的質(zhì)量，降低S含量是高爐爐渣最重要的職能；(3)調(diào)整生鐵的成分在液態(tài)的渣鐵之間進行著多種元素的再分配，爐渣成分要具有選擇性還原的能力，也盡可能還原Fe、Mn,V及Nb等有用金屬，并根據(jù)生鐵的用途控制SiO2的還原量，因而具有調(diào)整生鐵成分的作用；(4)促進高爐順行初渣的形成，明顯出現(xiàn)在軟熔帶的上沿，在固態(tài)的焦炭孔隙中，初成渣的數(shù)量和性質(zhì)，對上升氣流的通過、爐料的順利下降及鐵氧化物的還原等過程都有很大的影響：(5)保護爐襯，較高熔點的爐渣易于附著在爐襯上，形成所謂“渣皮＂，它具有保護爐襯的作用，但如果爐渣熔點過低，黏度過小，它將侵蝕爐襯．故爐渣的性能也影咱著爐襯的壽命。爐渣物理性質(zhì)和化學性質(zhì)是保證完成以上任務的條件，化學成分則是它具有良好物理和化學件質(zhì)的基礎。我國部分鋼鐵廠高爐渣的典型化學成分如表2-3所示。我國部分鋼鐵廠高爐渣的典型化學成分石灰在煉鐵中熔解機理：石灰熔解成渣過程的研究表明，石灰的熔解分為三步：(1)石灰塊的加熱和爐渣的滲透；(2)滲入石灰孔隙的FeO、MnO、CaF2等與CaO形成熔點較低的熔體，使石灰熔解；(3)熔解的石灰與石灰粒本體分離進入爐渣；加入爐內(nèi)的石灰與爐渣接觸后立即被加熱和滲透。滲透過程是通過石灰本身的氣孔進行的，隨著熔解使氣孔外口擴大。滲人的爐渣飽吸CaO,因而降低了滲透速度。隨后滲入的FeO、MnO、CaF2等組元與CaO形成固熔體，使石灰熔解。已熔石灰使石灰塊分解為多個小粒，因此爐渣與石灰的接觸面增大，石灰熔化加快。石灰的熔解成渣過程，其限制性步驟是爐渣向石灰孔隙內(nèi)的滲透。爐渣的滲透與石灰的氣孔大小和種類有關，硬澆石灰因初生晶合并長大使得氣孔半徑增大，而氣孔率降低，因而較快地被渣滲透飽和，軟燒或稱輕燒石灰因為氣孔率高，吸收的渣量比較多，在爐渣滲入氣孔并不太深時就與CaO反應，生成低熔點固熔體離開本體。硬燒石灰的爐渣滲透雖然較深，但因氣孔率低，滲透進的爐渣量相對較少，而且因為石灰的CaO晶粒大，活性低，與爐渣形成低熔點固熔體速度漫，數(shù)量少，因而石灰的熔解速度就比較慢。根據(jù)多項反應的動力學條件，石灰在熔渣中的熔解過程由以下兩個環(huán)節(jié)組成：(1)外部傳質(zhì)，它指的是FeO、MaO和其他氧化物向石灰塊表面的擴散傳質(zhì)和已熔CaO向渣相深處的傳質(zhì)，這一環(huán)節(jié)受熔渣黏度、濃度梯度、熔池攪拌程度以及石灰熔渣接觸面積大小的影響；(2)內(nèi)部傳質(zhì)，它指的是熔渣沿石灰塊的孔隙、裂隙和晶界面的傳質(zhì)以及Fe2+在石灰晶格