【正文】 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。鋅在高爐極易還原，還原的金屬鋅在 900℃時(shí)開(kāi)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。 鉛不熔于guest1 第 7 頁(yè) 2020105 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?fàn)t底砌磚漂浮。 b、磷：磷也是有害元素，它使鋼鐵材料具有冷脆性。高爐冶煉中要求礦石中的有害元素或有害雜質(zhì)愈少愈好。 ? 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)。 ? 脈石成分 鐵礦石的脈石的成分一般都是 SiO Al2O 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。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。有無(wú)開(kāi)采價(jià)值， 開(kāi)采后能否直接入爐及其冶煉價(jià)值的高低主要取決于含鐵量。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。理論含鐵量為 %,密度 ；顏色為灰?guī)в悬S褐；易破碎、焙燒后易還原； （ 4） ? 褐鐵礦石：主要含 Fe 礦物為含結(jié)晶水的氧化鐵，化學(xué)式為 mFe2O3nH2O（ m= 3； n= 4）， 理論含鐵量為 ~%,密度 ~；顏色為黃褐、暗褐或絨黑；疏松、易還原； 二 鐵礦石質(zhì)量評(píng)價(jià)： guest1 第 6 頁(yè) 2020105 決定鐵礦石質(zhì)量的主要因素是其化學(xué)成分、物理性質(zhì)和冶金性能。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。再與冶煉 1 噸生鐵所噴吹的干焦量相加即為綜合焦比。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。 Y＝ Qy/p（ Kg/t） ：它是冶煉 1 噸生鐵所需的干焦量與煤粉、重油量之和。 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）。生鐵化學(xué)成分符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)時(shí)稱合格生鐵。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。我們漣鋼的爐塵含碳量達(dá) 30－ 50%，可做燒磚用的燃料。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。因此，在煤氣區(qū)域工作時(shí)要特別注意防火防爆和煤氣中毒。 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(wú)色無(wú)味透明的氣體，由于含 CO 較高，會(huì)使人中毒致死。液態(tài)爐渣用高壓蒸氣或壓縮空氣吹成渣棉，可做絕熱材料 。 2．爐渣 爐渣有許多用途。 1．生鐵 生鐵分為煉鋼生鐵和鑄造生鐵，它們的主要區(qū)別是含硅量不同。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。 制氧提供氧氣和氮?dú)?。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)是定期將爐內(nèi)渣、鐵出凈，保證高爐連續(xù)生產(chǎn)。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。 4．煤氣回收及除塵系統(tǒng)：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。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(lái)的爐料裝入爐內(nèi)。 guest1 第 2 頁(yè) 2020105 2．裝料系統(tǒng)：鐘式爐頂包括：受料漏斗，旋轉(zhuǎn) 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。 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。從上至下分為：爐喉、爐身、爐腰、爐腹、爐缸五部分。 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(guò)加熱、還原、熔化、造渣、滲碳、脫硫等一系列的物理化學(xué)過(guò)程，最后生成液態(tài)爐渣和生鐵。高爐冶煉生鐵的本質(zhì) 是從鐵礦石中將鐵還原出來(lái)，并熔化成生鐵流出爐外。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(kāi)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。 二、我國(guó)煉鐵史簡(jiǎn)述 三、現(xiàn)代化高爐煉鐵生產(chǎn)工藝流程 鐵廣泛地存在自然界中，鐵在自然界中的貯存量?jī)H次于鋁，居第二位（ Al:%、鐵： %），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。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(guò)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。 高爐是一個(gè)豎式圓筒形冶煉爐，由爐基 、爐殼、爐襯及冷卻設(shè)備、支柱或框架組成。 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)。 這些設(shè)備根據(jù)冶煉工藝要求，把礦、焦等原燃料配成一定質(zhì)量和成分的“料批” 運(yùn)到爐頂裝入受料漏斗。無(wú)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。 3．送風(fēng)系統(tǒng)：包括鼓風(fēng)機(jī)、熱風(fēng)爐、熱風(fēng)總管、換熱器等，本系統(tǒng)的任務(wù)是把從鼓風(fēng)機(jī)房送出來(lái)的冷風(fēng)加熱送入高爐。高壓高爐還有高壓閥組。 5．渣鐵處理系統(tǒng)：包括出鐵場(chǎng)、泥炮、開(kāi)口機(jī)、爐前吊車、鐵水罐、渣水罐、鑄鐵機(jī)、堵渣機(jī)、沖渣池及其爐前水力沖渣設(shè)施等。 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。 7．動(dòng)力系統(tǒng)：該系統(tǒng)包括水、電、壓縮空氣、氧氣、蒸氣等生產(chǎn)供應(yīng)部門，本系統(tǒng)的任務(wù)是為高爐提供保障服務(wù)。 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。高爐生鐵含碳量為 4%左右。表 表 2 分別為煉鋼生鐵和鑄造生鐵。液態(tài)爐渣用水急冷水淬成水渣，是良好的制磚和制水泥原料。冷凝后的干渣也是制磚和制水泥原料。當(dāng)煤氣與空氣混合，煤氣含量達(dá)到 46－ 62%，溫度達(dá)到著火點(diǎn)（ 650℃）時(shí)，就會(huì)發(fā)生爆炸。 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。爐塵回收后可作為燒結(jié)原料，也可制水泥。 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 化學(xué)成份 C ≥ Si ≤ ＞ － ＞ － Mn 一組 ≤ 二組 ＞ － 三組 ＞ － P 特級(jí) ≤ 一級(jí) ≤ － 二級(jí) ＞ － 三級(jí) ＞ － S 特級(jí) ≤ 一類 ＞ － 二類 ＞ － 三類 ＞ － guest1 第 4 頁(yè) 2020105 五．高爐煉鐵主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 對(duì)高爐生產(chǎn)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益的總要求是高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、長(zhǎng)壽和安全，主要指標(biāo)有： 1．高爐有效容積利用系數(shù)η：它是指每立方米高爐有效容積一晝夜生產(chǎn)煉鋼鐵的噸數(shù)： η＝ P/Vu(t/) 2．冶煉強(qiáng)度 I：分為焦炭冶煉強(qiáng)度和綜合冶煉強(qiáng)度兩個(gè)指標(biāo)。 4．生鐵合格率 ：這是質(zhì)量指標(biāo)。生產(chǎn)合格生鐵占高爐總鐵量的百分?jǐn)?shù)即為生鐵合格率。 7．煤比 Y（油比 M）：煤比是指冶煉 1 噸生鐵所噴吹的煤粉量。 K 綜=(Qk+Qy+Om)/P （ Kg/t） 9. 綜合焦 比：首先應(yīng)確定煤粉或油或焦炭的置換比。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。 ：生鐵成本是指冶煉 1 噸生鐵所需的費(fèi)用，包括原料、燃料、動(dòng)力、guest1 第 5 頁(yè) 2020105 工資及管理等費(fèi)用 。 表 2 鑄造用生鐵 GB718－ 82 鐵種 鑄造用生鐵 鐵號(hào) 牌號(hào) 鑄 34 鑄 30 鑄 26 鑄 22 鑄 18 鑄 14 代號(hào) Z34 Z30 Z26 Z22 Z18 Z14 化學(xué)成分 C Si Mn、 P、 S 第二節(jié) 含鐵原料和輔助原料 一、鐵礦石分類： 根據(jù)鐵礦石含鐵礦物的主要性質(zhì)，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 礦物為磁鐵礦，化學(xué)式為 Fe3O4；理論含鐵量為 %，密度 ；顏色為黑色或灰色 ,有光澤；致密、堅(jiān)硬、難還原； （ 2） ? 赤鐵礦石：主要含 Fe 礦物為赤鐵礦，化學(xué)式為 Fe2O3；理論含鐵量為 70%，密度 ~；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(xué)式為 FeCO3。優(yōu)質(zhì)鐵礦石應(yīng)具備以下幾點(diǎn)： ? 含鐵量高，脈石少 ? 有害雜質(zhì)如硫、磷少 ? 化學(xué)成分穩(wěn)定 ? 粒度合適、均勻 ? 具備一定的機(jī)械強(qiáng)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(zhì)量的主要指標(biāo)。富礦經(jīng)過(guò)破碎、篩分可直接冶煉，貧礦需經(jīng)過(guò)選礦富化，造快后才能使用。我國(guó)礦石平均品位 33%左右，低于世界鐵礦石平均品位 11%。我國(guó)鐵精礦粉品位為%~68%，平均 %。現(xiàn)有的鐵礦石資源中，絕大多數(shù)以酸性為主，含量最高，最應(yīng)重視的是 SiO2，因?yàn)殍F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。通常指硫、磷、鉛、砷等。 a、硫：硫?qū)︿撟顬橛泻Φ脑?，它使鋼鐵材料具有熱脆性。 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。 d、鋅：鋅在鐵礦石中多以硫化物存在（ ZnS） 。 e、砷：砷在礦石中一般以硫化物存在，它在高爐冶煉過(guò)程中全部還原進(jìn)入生鐵，鋼中含砷大于 %時(shí)，它能使鋼的脆性增加且焊接性能變壞。 （ 5）、礦石的還原性 是評(píng)價(jià)鐵礦石質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。 影響鐵礦石還原性能的主要因素有：礦物組成、礦石本身結(jié)構(gòu)的致密程度和氣孔率等。 （ 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(tài)下開(kāi)始軟化溫度和軟化區(qū)間兩個(gè)方面。通常礦石的開(kāi)始軟化溫度高，則軟化區(qū)間較窄，反之，則軟化區(qū)間較寬。反之，初渣形成過(guò)早，初渣中 FeO 含量高，使?fàn)t內(nèi)透氣性變壞，并增加爐缸熱負(fù)荷，嚴(yán)重影響冶煉過(guò)程的正常進(jìn)行。 熔滴性：礦石軟化后，在高爐內(nèi)繼續(xù)下行，被進(jìn)一步加熱和還原，并開(kāi)始熔融。高爐軟熔帶壓力降約占高爐料柱總壓力降的 60%。高爐操作要求礦石的熔滴溫度高些、區(qū)間窄些、△ Pmax低些為好。粒度過(guò)大，又使礦石的加熱和還原速度降低。而粒度上限依礦石本身的還原 性而不同，一般來(lái)說(shuō)礦石粒度最大為 40~50 ㎜ ，最好的范圍是 25~35 ㎜ 。粒度分布范圍較大的礦石應(yīng)分級(jí)入爐 。 （ 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(nèi)氣孔表面積的絕對(duì)值。 （ 9）礦石的機(jī)械強(qiáng)度和熱強(qiáng)度 鐵礦石的機(jī)械強(qiáng)度是指耐沖擊、耐摩擦、耐擠壓的強(qiáng)弱程度。天然塊礦的強(qiáng)度一般都比較好，球團(tuán)礦次之，燒結(jié)礦最差。一般檢查項(xiàng)目有： ① 熱爆裂性。 ② 低溫還原粉化率。在 400~600℃是因?yàn)?Fe2O3還原到 Fe3O4或 FeO 有晶格變化和 CO 的析碳反應(yīng)，在鐵礦石中形成裂縫，乃至粉化。常用低溫還原粉化和荷重軟化兩種檢驗(yàn)方法來(lái)測(cè)定。詳見(jiàn)下頁(yè)表。礦石加熱后體積膨脹，球團(tuán)礦更盛。 礦石體積膨脹率 RSI=（ V1V0） /V0179。 guest1 第 9 頁(yè) 2020105 （ 10）、礦石各種指標(biāo)的穩(wěn)定性 高爐要保證正常生產(chǎn)，