【正文】 ，這表明 爐缸溫度失常。在高爐中，由于爐渣中的 SiO2常與 CaO、 MgO 等結(jié)合成為復(fù)雜的化合物，使 SiO2 的還原變得更困難。煉普通生鐵時(shí)大約 40~60%的Mn 進(jìn)入生鐵，有 5~10%的 Mn 揮發(fā)進(jìn)入煤氣，其余進(jìn)入爐渣。要求還原溫度在 1400~1500℃以上。 MnO+C=Mn+CO － 165965KJ Mn 在高爐內(nèi)有部分揮發(fā)，它到上部又被氧化成 Mn3O4。 第 五節(jié) 高爐中非鐵元素的還原 高爐中陴鐵元素外，還有錳、硅、磷等其它元素的還原。 高爐進(jìn)行間接還原和直接還原區(qū)域并非固定不變。這不是因?yàn)槊簹獠荒苓_(dá)到礦石的內(nèi)部，還在于礦石的內(nèi)部溫度還不足。若使用較高堿度的燒結(jié)礦、球團(tuán)礦及采用高風(fēng)溫和堿性渣操作等有利于 Fe2SiO4 的還原。但這種還原是在爐缸中進(jìn)行，要消耗爐缸中的熱量，會(huì)使?fàn)t缸中的溫度降低。 （ 1）硅酸鐵的還原 由于硅酸鐵結(jié)構(gòu)致密，還原性差。 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(fēng)水分分解等產(chǎn)生的氫氣。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(qū)進(jìn)行最后還原－直接還原。所以 CO 可能利用的最大限度取決于反應(yīng)平衡的氣相成分。 （ 3）除反應(yīng)（ 3－ 1）式外，都是可逆反應(yīng)。 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。 （ 4） .爐缸不少活躍，中心堆積，風(fēng)、渣口破損多。 （ 4） .懸料次數(shù)減少。 三、軟熔帶對(duì)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(duì)高爐冶煉過程產(chǎn)生明顯的影響。 二、影響軟熔帶的因素 根據(jù)高爐解體研究以及礦石的軟熔特性，軟熔形狀與爐內(nèi)等溫線相適應(yīng)，而等溫線和煤氣中的 CO2 分布曲線相對(duì)應(yīng)的，在高爐操作中爐頂煤氣 CO2 曲線主要由裝料制度來調(diào)節(jié)。 一．軟熔帶的形狀 根據(jù)炊熔帶形狀和特點(diǎn)可分為三種： 1．倒 V 形：它的特點(diǎn)是中心溫度高，邊緣溫度低，煤氣利用好，對(duì)高爐冶煉過程的一系列反應(yīng)有著很好的影響。在爐缸下部，主要是液態(tài)渣鐵以及浸入其中的焦炭。位于軟熔帶之下，熔化后的渣鐵象雨滴一樣穿過固態(tài)焦炭層而滴落。爐內(nèi)料柱上部，礦石與焦炭始終保持著明顯的固態(tài)的層次緩緩下降，但層狀趨于水平，而且厚度也逐漸變薄。需要指出的是，高爐冶煉要取得好的技術(shù)指標(biāo)，決定因素還是礦石入爐品位。例如：寶鋼巖相 配煤有 17 年，有效降低了焦炭灰分，當(dāng)焦炭灰分由 12%降低到 %后，不僅固定碳增加，還使反應(yīng)性 CSI﹤ 26%，反應(yīng)后強(qiáng)度﹥ 66%。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(jī)械強(qiáng)度高； 熟 — 盡量使用精熟料； 穩(wěn) — 原料的化學(xué)成分穩(wěn)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。精料是爐料結(jié)構(gòu)的物質(zhì)基礎(chǔ)，精料技術(shù)是爐料結(jié)構(gòu)的理論基礎(chǔ)，精料技術(shù)發(fā)展推動(dòng)了爐料結(jié)構(gòu)合理化。 guest1 第 16 頁(yè) 2020105 附錄：焦炭的技術(shù)要求見下表：（ GB/T 199694） 粒度（ mm） 指標(biāo) ＞ 40 ＞ 25 25~40 灰分， Ad% Ⅰ Ⅱ Ⅲ 不大于 ~ ~ 硫分， S% Ⅰ Ⅱ Ⅲ 不大于 0. 61~ ~ 機(jī)械強(qiáng)度 抗碎強(qiáng)度M25% Ⅰ Ⅱ Ⅲ 大于 ~ 88~ 按供需雙方協(xié)議 抗磨強(qiáng)度， M10% Ⅰ Ⅱ Ⅲ 不大于 揮發(fā)分 Vdaf%，不大于 水分含量， % 177。（空欄是因?yàn)樵碇袥]有數(shù)據(jù)） 成分 品名 燃料化學(xué)成分 水分 灰分 揮發(fā)分 S P 固定炭 M40 M10 自產(chǎn)焦（大塊） 自產(chǎn)焦（中塊） 外購(gòu)焦 高爐實(shí)施噴煤技術(shù)以來，由于焦比大 幅下降，料柱骨架作用日顯突出，對(duì)焦炭的質(zhì)量要求也越來越高，尤其是焦炭的強(qiáng)度要求更高，以提高到達(dá)風(fēng)口時(shí)保持原始粒度的能力。當(dāng)料層中心溫度達(dá)到 400℃時(shí)，通入 的 N2保護(hù)；當(dāng)料層中心溫度達(dá)到 1100℃時(shí)，切斷 N2改通 CO2，流量為 5L/min；反應(yīng)2h 后停止加熱，切斷 CO2改通 N2，流量為 2L/min，并將反應(yīng)器從爐內(nèi)取出，在室溫下冷卻至 100℃以下，停止通 N2，打開反應(yīng)器，取出焦樣稱量，以損失的焦炭質(zhì)量占反應(yīng)前焦樣總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)為焦炭反應(yīng)性指標(biāo)（記為 CRI）。 檢測(cè)方法（ GB400083）：焦炭反應(yīng)性 CRI 和反應(yīng)后強(qiáng)度 CSR 是在同一組試驗(yàn)中完成的。將篩分后的各級(jí)焦碳稱重，大于 40mm 的焦碳質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù) (記為 M40)為抗碎強(qiáng)度的指標(biāo)，而小于 10mm 的碎焦質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（記為 M10）為耐磨強(qiáng)度指標(biāo)。停轉(zhuǎn)后將鼓內(nèi)全部試樣用直徑 40mm 及 10mm 的圓孔篩處理。 50mm179。在此過程中，焦碳與鼓壁和焦碳之間相互產(chǎn)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(cè)定焦碳的抗碎強(qiáng)度和耐磨強(qiáng)度。 ? 磷和堿金屬含量也是需要控制的成分。還有磷、堿金屬等雜質(zhì)含量盡可能低。 ③灰分與焦炭的膨脹性不同，在高爐內(nèi)加熱后，灰分顆粒周圍產(chǎn)生裂紋，使焦炭碎裂、粉化。 ⒊對(duì)焦炭的質(zhì)量要求 亦即其化學(xué)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(zhǎng)關(guān)系。 還原劑：焦炭中的固定碳（ C）和它燃燒產(chǎn)生的 CO、 H2 與鐵礦礦石中各級(jí)氧氣物反應(yīng)，將鐵還原出來。 11 68 7 ≥ 74 ≥ 78 二級(jí) 177。 177。 177。 ? 對(duì)堿性熔劑石灰石的質(zhì)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量不超過 %；二是有害雜質(zhì) S、 P 含量越少越好；三是要求石灰石有一定的強(qiáng)度和均勻的粒度組成。 有時(shí)為了保持燒結(jié)礦堿度和基本爐料結(jié)構(gòu)不變，以確保高爐爐況的穩(wěn)定，需要通過微量調(diào)劑使高爐爐渣堿度不發(fā)生變化。（煉鐵廠規(guī)定入爐礦中＜ 5 ㎜ 的不超過 5%） 內(nèi)容有 ⅰ ： 品位穩(wěn)定性 ⅱ ： 堿度的穩(wěn)定性以及 SiO2的含量 ⅲ ： 礦石的含硫量 ⅳ ： 粒度范圍（國(guó)內(nèi)球團(tuán)以 6~16 ㎜ 為宜） 附錄：主要含鐵原料化學(xué)成分表（以 2020 年 1 月煉鐵廠的技術(shù)專業(yè)月報(bào)數(shù)據(jù)為例） 成分 品名 原料化學(xué)成分（ %） TFe FeO SiO2 Al2O3 CaO MgO S P 燒結(jié)礦 自產(chǎn)豎窯球團(tuán)礦 湖北豎球 進(jìn)口球團(tuán) 南非礦 澳礦 五 .熔劑 在目前的原材料條件下，高爐采用“高堿度燒結(jié)礦 +酸性球團(tuán) +塊礦”的爐料結(jié)構(gòu)，guest1 第 11 頁(yè) 2020105 熔劑直接入爐量逐漸減少，現(xiàn)在熔劑多應(yīng)用于燒結(jié)工藝。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。 2．篩分：經(jīng)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(guī)定粒度上限的大塊，進(jìn)行再破碎，還可完成粒度分級(jí)，使原料分 級(jí)入爐或單級(jí)供高爐使用。貧礦和多種金屬共生礦經(jīng)過選礦去除雜質(zhì)、回收有用成分，加工成成造富礦后使用。 100% 式中 V V0 —— 分別為膨脹后體積和原始體積。 ③ 熱膨脹性。在 800~1000℃則是因?yàn)榈V石軟熔。通常把具有一定粒度的冷塊礦加入預(yù)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。高爐容積的不斷擴(kuò)大對(duì)入爐鐵礦石的機(jī)械強(qiáng)度的要求也相應(yīng)提高，鐵礦石強(qiáng)度低，轉(zhuǎn) 運(yùn)時(shí)產(chǎn)生大量粉末，使入爐成本上升，入爐后產(chǎn)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。近年來普遍有降低粒度的趨勢(shì)。因而規(guī)定粒度小于 5 ㎜ 的礦粉應(yīng)在入爐前盡可能篩除。人們對(duì)礦石在模擬高爐冶煉條件下的熔滴過程進(jìn)行研究，測(cè)定其滴落開始溫度、終了溫度及過程壓力降作為評(píng)價(jià)礦石熔滴性能的依據(jù)。測(cè)定時(shí)將礦石在荷重還原條件下收縮率為 4%時(shí)的溫度定為軟化開始溫度，收縮率為 40%時(shí)的溫度定為軟化終了溫度。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(qū)間是指鐵礦石軟化開始到軟化終了的 溫度范圍。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。鋅在高爐極易還原，還原的金屬鋅在 900℃時(shí)開始揮發(fā)，上升至高爐上部以氧化成 ZnO，部分粘結(jié)在爐墻上生成爐瘤。 b、磷：磷也是有害元素，它使鋼鐵材料具有冷脆性。 ? 有害雜質(zhì)和有益元素含量 鐵礦石中的某些元素對(duì)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(zhì)。入選原礦品位一般為 30~31%，已探明鐵礦石儲(chǔ)量的 %是需要選礦加工的貧鐵礦。一般把實(shí)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(jià)值的鐵礦石含鐵量一般在 23%－65%之間。生鐵成本是評(píng)價(jià)高爐經(jīng)濟(jì)效益好壞的重要標(biāo)志。噴吹單位重量（體積）的燃料所能代替焦炭的數(shù)量稱為燃料置換比。 5．焦比 K：它是冶煉 1 噸生鐵所需的干焦量： K＝ Qk/（ 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(jì)算 1 噸煉鋼鐵所需的干焦量： K 折＝ ＝ Qk/PxA（ Kg/t）。焦炭冶煉強(qiáng)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/) 由于采用噴吹技術(shù)，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(qiáng)度： I 綜 ＝（ O 噴 +Ok） / Vu(t/) 3．休風(fēng)率：休風(fēng)率是指高爐休風(fēng)停產(chǎn)時(shí)間占規(guī)定日歷作業(yè)時(shí)間的百分?jǐn)?shù)，規(guī)定日歷作業(yè)時(shí)間是指日歷時(shí)間減去計(jì)劃大、中修時(shí)間和封爐時(shí)間。爐塵中主要是含鐵、含碳，每冶煉 1 噸生鐵約產(chǎn)生 10－ 15Kg 爐塵。 guest1 第 3 頁(yè) 2020105 3．高爐煤氣 每冶煉 1 噸生鐵約產(chǎn)生 1700－ 2500m3 煤氣，其化學(xué)成分有 CO2（ 15－ 20%）， CO（ 20－ 30%）， H2（ 1－ 3%）， N2（ 56－ 58%）和少量的 CH4 經(jīng)除塵后能成為很好的低熱值氣體燃料，發(fā)熱值一般為 2900－ 3800KJ/m3，高爐煤氣是無色無味透明的氣體，由于含 CO 較高，會(huì)使人中毒致死。 2．爐渣 爐渣有許多用途。生鐵、鋼和熟鐵都是鐵碳合金，它們的主要區(qū)別是含碳量不同，含碳量小于 %的為熟鐵，含碳量 %－ %的為鋼，含碳量 %以上的為生鐵。本系統(tǒng)的任務(wù)是磨制、收存和計(jì)量后把煤粉或重油從風(fēng)口噴入高爐。本系統(tǒng)的任 務(wù)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。本系統(tǒng)的任務(wù)是均勻地按工藝要求將上料系統(tǒng)到來的爐料裝入爐內(nèi)。 1．上料系統(tǒng)：包括貯礦場(chǎng)、貯礦槽、焦炭滾動(dòng)篩、稱量漏斗、稱量車、料坑、斜橋和 卷 揚(yáng)機(jī)，大型高爐采用皮帶上料。 在高爐煉鐵生產(chǎn)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(yùn)動(dòng)，下部鼓入空氣燃燒燃料，產(chǎn)生大量的還原性氣體向上運(yùn)動(dòng)，爐料經(jīng)過加熱、還原、熔化、造渣、滲碳、脫硫等一系列的物理化學(xué)過程，最后生成液態(tài)爐渣和生鐵。guest1 第 1 頁(yè) 2020105 第一章 煉鐵工藝和原燃料 第一節(jié) 煉鐵工藝簡(jiǎn)介 一．鋼鐵工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用 鋼鐵工業(yè)在人類社會(huì)活動(dòng)中占有極其重要的地位，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通及國(guó)防等工業(yè)均離不開鋼鐵，一個(gè)國(guó)家的鋼鐵生產(chǎn)水平，直接反映了這個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)發(fā)展程度和人民的生活水平。還原鐵礦石需要的還原劑和熱量由燃料燃燒產(chǎn)生，煉鐵的主要燃料是焦炭，使用了噴吹煤粉、重油、天燃?xì)獾容o助燃料新工藝過程，隨著采礦、選礦和造塊等技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代幾乎采用了人造富礦（燒結(jié)礦、球團(tuán)礦）作為含鐵原料。 高爐煉鐵的工藝流程組成：以高爐本體為核心，高爐生產(chǎn)還包括以下幾個(gè)系統(tǒng)：上料系統(tǒng)、裝料系統(tǒng)、送風(fēng)系統(tǒng)、煤氣回收與除塵系統(tǒng)、渣鐵處理系統(tǒng)、煤粉噴吹系統(tǒng)以及為這些系統(tǒng)服務(wù)的動(dòng)力系統(tǒng)。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(diào)節(jié)閥、下密封閥、中心喉管、齒輪箱等。高壓高爐還有高壓閥組。 6．噴吹系統(tǒng)：噴吹系統(tǒng)目前以噴煤為主，噴吹系統(tǒng)有制粉機(jī)、收集罐、貯存罐、噴吹罐、混合器和噴槍。 四、高爐冶煉產(chǎn)品 高爐生產(chǎn)的主要產(chǎn)品是生鐵，副產(chǎn)品有爐渣、煤氣和爐塵。表 表 2 分別為煉鋼生鐵和鑄造生鐵。冷凝后的干渣也是制磚和制水泥原料。 4．爐塵（瓦斯灰） 爐塵是隨著高速上升的煤氣帶出高爐的細(xì)顆爐料，在除塵系統(tǒng)與煤氣分離。 表 1 煉鋼用生鐵 GB/T717－ 1998 鐵種 煉鋼生鐵 鐵號(hào) 牌號(hào) 煉 04 煉 08 煉 010 代號(hào) L04 L08 L010 化