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炼铁基本知识讲座 二高炉炼铁原燃料金永龙 1精料 精料是高炉冶炼的物质基础如何理解 高 稳 熟 小 匀 净 高 稳 小 净精料内容 渣量 成分 粒度 冶金性能 炉料结构等 2天然矿质量评价 常规质量热爆裂性 3烧结矿的质量评价 化学成分 FeO SiO2烧结矿的矿物组成和显微结构烧结矿碱度还原性低温还原粉化率荷重软化和软融滴落性能粒度组成转鼓强度储存强度 4球团矿质量评价 抗压强度 转鼓强度还原膨胀碱度化学成分还原性荷重软化和熔滴性能落下指数 5焦炭质量评价 焦炭工业分析焦炭元素分析焦炭灰成分 挥发份成分反应性和反应后强度转鼓强度平均粒度物理性质显微结构 5 1高炉焦炭的理化性质焦炭裂纹 块度和转鼓强度 焦炭结构 多孔脆性炭质材料 气孔形状 大小 数量 壁厚等气孔结构参数影响焦炭机械强度和焦炭反应性 焦块的气孔体积与焦块体积之比称为焦炭气孔率 开气孔 闭气孔 5 2高炉焦炭的理化性质 焦炭的光学组织 各向同性 镶嵌结构 流动性 惰性物 分析焦炭反应性 预测机械强度等 焦炭的显微分析 微观结构 光学显微镜 观察和测定焦炭气孔结构 气孔分布 气孔率 平均尺寸 壁厚等 X射线衍射分析 判定石墨化程度 晶体的定量 无机硫的赋存状态等 扫描电镜 光学组织 风口焦中碱金属赋存状态 气孔和气孔壁等 焦炭的石墨化度 炼焦制度 高炉内温度分布 5 3焦炭工业分析 焦炭工业分析 水分 灰份 挥发份 固定碳焦炭元素分析 碳 氢 氮 硫 氧焦炭灰成分 5 4焦炭的化学性质 焦炭反应性焦炭燃烧性 发热量 着火温度 抗碱性 5 5焦炭的物理性质 焦炭的比热容 煤化度 灰份 热导率热膨胀系数收缩率热应力电阻率 成熟度 微观结构 筛分组成堆积密度 透气性 透气性真密度视密度 5 6焦炭的机械强度 落下强度转鼓强度 M40 M10 热强度 5 7焦炭力学性质 抗压强度抗拉强度显微强度杨氏模量 5 8高炉冶炼对焦炭质量的要求 5 8 1焦炭在高炉内的行为5 8 2质量要求灰分硫水分焦炭块度焦炭强度 5 8 3高炉操作如何缓解焦炭劣化采用高还原性矿石和高热流比操作使用合理的风速和鼓风动能 中心加焦 矿石混装焦丁等疏松中心的装料制度控制碱金属 低硫 高品位矿石适宜的理论燃烧温度 图4 1焦炭在高炉内粒度的变化 内圈 外圈 中心 焦炭在高炉内粒度的变化 由图可见 自炉身中部开始 焦炭平均粒度变小 变化程度以外圈靠近炉墙焦炭激烈 与炉内的气流分布和温度分布密切相关 6喷吹煤粉质量评价 煤种成分煤种灰分灰熔点煤种的发热值煤种的可磨性和流动性煤种的着火点和爆炸性煤种的燃烧性 表1单种煤的工业分析结果 工业分析要求 灰分低 不应高于所替代焦炭的灰分 灰分高导致燃烧率低 理论燃烧温度低 影响渣比 利用系数挥发份合适 影响燃烧性能 15 25 固定碳高 表2煤种的元素分析 对煤中元素的要求 S含量控制 影响高炉渣量和铁水质量 统计 焦炭S含量增加0 1 焦比上升1 5 产量下降2 O元素 和C H结合 但在高炉内不起助燃作用 主要形成CO CO2 H2O 可能会对焦炭质量有影响 表3煤种的灰分组成和成分 对灰份组成的要求 碱金属和ZnAl2O3低 碱金属对高炉冶炼的不利影响 对焦炭性能的影响 加剧和提前焦炭的气化反应 如缩小间接还原区 引起焦比的升高 降低焦炭的高温强度和性能 加剧球团矿的膨胀及一些烧结矿的中温还原粉化 碱金属引起耐火材料的侵蚀 如粘土砖的软化 膨胀 高铝砖的膨胀 由于以上原因 高炉内的碱金属积累容易引起料柱透气性的恶化 从而导致炉况不顺 如高炉崩 悬料 甚至结瘤 引起风口的破损等 根据文献 宝钢碱金属氧化物要求控制在小于2 0kg t HM 入炉锌负荷小于150g t HM 表5煤种的灰分熔点 灰熔点过低的危害 影响传质 阻碍氧向煤粉颗粒内扩散熔融的灰份加速煤粉颗粒间的聚集 导致不完全燃烧造成风口或喷枪前结渣 表6煤种发热值 太西 29 824 32 728宝桥 28 577 31 143 煤的热值直接影响到喷煤的置换比 热值越高置换比越高 煤的发热值一般与固定碳含量成正比 因此无烟煤的热值比烟煤高 表7煤种的可磨性和流动性 煤的可磨性影响到磨煤机的出力和煤粉的粒度组成 从高炉磨煤机生产实践来看 最大制粉量与HGI成正比 从这个角度分析 喷吹煤的HGI应该越大越好 HGI的下限应低于50 但是 HGI值过高可能会导致煤粉的流动性变差 因此HGI还应有一个适宜的控制范围 休止角和压缩度都是表征粉煤非掺气态流动性的一个重要指标 休止角和压缩度越小 煤粉的流动性越好 休止角和压缩度都是综合指标 二者不仅与煤种有关 受粉体的比表面积 粒度分布 颗粒形状及水份含量等诸多因素的影响也很大 因此在用休止角与压缩度进行粉体流动性的判定时必须固定实验条件 表7煤种的着火点和爆炸性 煤粉的着火点越低 燃烧时间延长 也就越利于煤粉的充分燃烧 通常煤的着火点与挥发分含量成反比 与煤的燃烧率成反比 煤的爆炸性是与挥发分含量成正比的 所以烟煤的爆炸性要比无烟煤强 当返回火焰长度 400mm时为强爆炸性煤 对喷吹煤的爆炸性进行限制主要是考虑到喷吹系统的安全 表8煤种的燃烧性 烟煤的燃烧率明显比无烟煤高 燃烧率随挥发分的提高而增大 7高炉合理的炉料结构 合理炉料结构应当符合以下要求 优良的冶金性能炉料成分应满足造渣的要求 不另加生熔剂在炉料中人造富矿占大多数合理的炉料结构必须有良好的技术经济指标国内曾经经历的炉料结构全部自熔性烧结矿高碱度烧结矿加少部分天然矿高碱度烧结矿加部分酸性球团高碱度烧结矿加低碱度烧结矿全部低碱度球团 或酸性球团 加石灰石全部自熔性球团矿 高碱度烧结矿配加酸性炉料是合理的炉料结构 高碱度烧结矿具有良好的冶金性能 强度 还原性 高温性能等 对造渣过