【正文】 、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)。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(yīng)，高爐操作中應(yīng)該 盡是避免它。 一．軟熔帶的形狀 根據(jù)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(yīng)有著很好的影響。 第三節(jié) 軟熔帶的形成及其影響因 素 爐料在爐內(nèi)下降，經(jīng)過還原、軟化、熔化，逐步成為鐵水與爐渣滴落而積存于爐guest1 第 19 頁 2020105 缸，由于礦石從軟熔到滴落的狀態(tài)形成了軟熔帶。在爐缸下部，主要是液態(tài)渣鐵以及浸入其中的焦炭。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(tài)的焦炭回旋區(qū)，這個區(qū)域是高爐中惟一存在的氧化性區(qū)域。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。它是由許多固態(tài) 焦炭和黏結(jié)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”。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。 下表是煉鐵廠 2020 年 1 月生產(chǎn)計劃中的爐料結(jié) 構(gòu)： 料種 高爐類別 燒結(jié)礦（ %） 自產(chǎn)球（ %） 進口球（ %） 進口塊（ %） 國內(nèi)球（ %） 小高爐 66 22 10 0 2 大高爐 58 5 20 17 0 第二節(jié) 從高爐解剖看鐵礦石的還原 從解剖調(diào)查中初步肯定了高爐冶煉過程可分為五個區(qū)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(yīng)依次在五個區(qū)域中進行，這五個區(qū)域一般稱為五帶或五層。需要指出的是，高爐冶煉要取得好的技術(shù)指標，決定因素還是礦石入爐品位。 因而各高爐煉鐵廠根據(jù)各自的原料條件確定最經(jīng)濟的入爐配比。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 %后，不僅固定碳增加，還使反應(yīng)性 CSI﹤ 26%，反應(yīng)后強度﹥ 66%。對精料的要求一是質(zhì)量要好，二是成本要低。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(wěn) — 原料的化學成分穩(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。 高爐冶煉生產(chǎn)的日益強化，要求原、燃料的質(zhì)量更優(yōu)化。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)展推動了爐料結(jié)構(gòu)合理化。 不大于 焦末含量， %，不大于 guest1 第 17 頁 2020105 第二章 高爐冶煉基本原理 第一節(jié) 高爐爐料 結(jié)構(gòu)和精料 高爐爐料結(jié)構(gòu)是指其原料構(gòu)成中 ,燒結(jié)礦、球團礦和天然塊礦的配比組合，再加上對這種配比產(chǎn)生的綜合爐料性能評價。 guest1 第 16 頁 2020105 附錄：焦炭的技術(shù)要求見下表：（ GB/T 199694） 粒度（ mm） 指標 ＞ 40 ＞ 25 25~40 灰分， Ad% Ⅰ Ⅱ Ⅲ 不大于 ~ ~ 硫分， S% Ⅰ Ⅱ Ⅲ 不大于 0. 61~ ~ 機械強度 抗碎強度M25% Ⅰ Ⅱ Ⅲ 大于 ~ 88~ 按供需雙方協(xié)議 抗磨強度， M10% Ⅰ Ⅱ Ⅲ 不大于 揮發(fā)分 Vdaf%，不大于 水分含量， % 177。 ? 更好的高溫強度 .通過改善反應(yīng)性 CRI 來提高反應(yīng)后強度 CSR。（空欄是因為原表中沒有數(shù)據(jù)） 成分 品名 燃料化學成分 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） 外購焦 高爐實施噴煤技術(shù)以來，由于焦比大 幅下降，料柱骨架作用日顯突出，對焦炭的質(zhì)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。然后取出焦樣篩分、稱重，以轉(zhuǎn)鼓后大于 10mm 粒級焦炭占反應(yīng)后殘余焦 炭的質(zhì)量百分數(shù)為焦炭反應(yīng)后強度指標（記為 CSR）。當料層中心溫度達到 400℃時，通入 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；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)量的百分數(shù)為焦炭反應(yīng)性指標（記為 CRI）。試驗時將經(jīng)過烘干備好的焦樣（ 200177。 檢測方法（ GB400083）：焦炭反應(yīng)性 CRI 和反應(yīng)后強度 CSR 是在同一組試驗中完成的。 CRI 是衡量焦炭在高溫狀態(tài)下抵抗 CO2氣化能力的化學穩(wěn)定性指標，反應(yīng)性高，在高爐內(nèi)被 CO2溶損的比例高，導致焦比升 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(yīng)性低些。將篩分后的各級焦碳稱重，大于 40mm 的焦碳質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分數(shù) (記為 M40)為抗碎強度的指標，而小于 10mm 的碎焦質(zhì)量百分數(shù)（記為 M10）為耐磨強度指標。大于 40mm 一級需進行手穿孔。停轉(zhuǎn)后將鼓內(nèi)全部試樣用直徑 40mm 及 10mm 的圓孔篩處理。焊于鼓內(nèi)壁上。 50mm179。 5） mm，鼓內(nèi)長（ 1000177。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，用以測定焦碳的抗碎強度和耐磨強度。采用米庫姆轉(zhuǎn)鼓法測定冷態(tài)機械強度。 ? 磷和堿金屬含量也是需要控制的成分。揮發(fā)分含量低，說明結(jié)焦后期熱分解與熱縮聚程度高，氣孔壁材質(zhì)致密， 有利于焦炭顯微硬度，耐磨強度和反應(yīng)后強度的提高，因此guest1 第 14 頁 2020105 揮發(fā)分含量以低為好。還有磷、堿金屬等雜質(zhì)含量盡可能低。 因此要求固定碳含量高而灰分含量低。 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。 灰分含量高所帶來的不良影響有： ①因灰分中 80%是 SiO2和 Al2O3，灰分高，則高爐渣量增加。 ⒊對焦炭的質(zhì)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(guān)系。 ⒉焦炭的化學成分 焦炭的化學成分決定了其化學性質(zhì)。 還原劑：焦炭中的固定碳（ C）和它燃燒產(chǎn)生的 CO、 H2 與鐵礦礦石中各級氧氣物反應(yīng)，將鐵還原出來。 12 65 9 ≥ 72 ≥ 75 guest1 第 13 頁 2020105 以進行。 11 68 7 ≥ 74 ≥ 78 二級 177。下面僅僅介紹焦炭的有關(guān)內(nèi)容： ⒈焦炭的作用 發(fā)熱劑：焦炭在高爐冶煉中作為主要的能量來源，使高爐內(nèi)各種化學反應(yīng)得 項目名稱 化學成分， % 物理性能， % 冶金性能， % 堿度 品級 TFe R FeO S 轉(zhuǎn)鼓指數(shù)（ +m） 篩分指數(shù)（ 5mm） 低溫還原粉化指數(shù)（ RDI）（ +） 還原度指數(shù)（ RI） 允許波動范圍 不大于 ~ 一級 177。 177。 177。 177。 六 .輔助原料 可分為以下三大類： ? 含鐵原料：如碎鐵等 ? 洗爐劑料：如錳礦、螢石等 ? 護爐劑料：如釩鈦礦等 ? 附錄：鐵燒結(jié)礦、球團礦的企業(yè)標準 Q/OHAC 100— 2020 中的有關(guān)技術(shù)要求： Ⅰ 優(yōu)質(zhì)鐵燒結(jié)礦的技術(shù)要求應(yīng)符合下表規(guī)定： 項目名稱 化學成分， % 物理性能， % 冶金性能， % TFe R FeO S 轉(zhuǎn)鼓指數(shù)（ +m） 篩分指數(shù)（ 5mm） 低溫還原粉化指數(shù)（ RDI）（ +） 還原度指數(shù)（ RI） 允許波動范圍 177。 ? 對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度和均勻的粒度組成。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。 有時為了保持燒結(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。 ? 熔劑按性質(zhì)分成三大類 ? 堿性熔劑：主要有石灰石 CaCO3，白云石 CaCO3 178。（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（國內(nèi)球團以 6~16 ㎜ 為宜） 附錄：主要含鐵原料化學成分表（以 2020 年 1 月煉鐵廠的技術(shù)專業(yè)月報數(shù)據(jù)為例） 成分 品名 原料化學成分（ %） TFe FeO SiO2 Al2O3 CaO MgO S P 燒結(jié)礦 自產(chǎn)豎窯球團礦 湖北豎球 進口球團 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 +塊礦”的爐料結(jié)構(gòu)，guest1 第 11 頁 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。選礦的常用方法有磁選和浮選。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?；靹蚝笠蟮V石品位的波動小于 1%，混勻的主要手段是“平鋪直取”。 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，進行再破碎，還可完成粒度分級，使原料分 級入爐或單級供高爐使用。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(chǎn)指標，并做好鐵礦資源的綜合利用。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。特別是礦石的品位、脈石成分和數(shù)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(chǎn)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(jīng)過加工處理才能使用。 100% 式中 V V0 —— 分別為膨脹后體積和原始體積。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。 ③ 熱膨脹性。低溫還原粉化測定有靜態(tài)法和動態(tài)法兩種方式。在 800~1000℃則是因為礦石軟熔。鐵礦石還原過程中，在 400~600℃和 800~1000℃兩個溫度區(qū)間會產(chǎn)生爆裂或強度下降。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。 熱強度： 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(jié)晶水的蒸發(fā)使礦石破裂；礦石結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，強度降低或產(chǎn)生裂縫。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(yīng)提高，鐵礦石強度低，轉(zhuǎn) 運時產(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。高爐冶煉希望礦石的氣孔率要大，燒結(jié)礦和球團礦能滿足這種要求。近年來普遍有降低粒度的趨勢。在縮小鐵礦石粒度的同時，還應(yīng)使粒度均勻。因而規(guī)定粒度小于 5 ㎜ 的礦粉應(yīng)在入爐前盡可能篩除。 （ 7）礦石的粒度 guest1 第 8 頁 2020105 鐵礦石的粒度過小會影響爐內(nèi)料柱的透氣性，使煤氣上升的阻力增大。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(jù)。在熔渣和金屬達到自由流動 、積聚成滴前，軟熔層透氣性極差，出現(xiàn)很大的壓力降。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。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(qū)間，以使爐內(nèi)不會過早地形成初渣，即成渣位置低，軟熔區(qū)小，有助于改善料柱透氣性。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。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。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。 （ 4）、有益元素 許多鐵礦石中常伴有錳、鉻、釩、鈦、