1、1高炉炼铁工艺介绍高炉炼铁工艺介绍2v一钢铁工业在国民经济中的作用一钢铁工业在国民经济中的作用v钢铁工业在人类社会活动中占有极其重要的地位，工钢铁工业在人类社会活动中占有极其重要的地位，工业、农业、交通及国防等工业均离不开钢铁，一个国家的钢业、农业、交通及国防等工业均离不开钢铁，一个国家的钢铁生产水平，直接反映了这个国家科学技术发展程度和人民铁生产水平，直接反映了这个国家科学技术发展程度和人民的生活水平。的生活水平。v三、现代化高炉炼铁生产工艺流程三、现代化高炉炼铁生产工艺流程v铁广泛地存在自然界中，铁在自然界中的贮存量仅次于铁广泛地存在自然界中，铁在自然界中的贮存量仅次于铝，居第二位（铝，居
2、第二位（Al:7.5%、铁：、铁：5.1%），自然界中的铁元素），自然界中的铁元素主要以氧化物的形式存在于矿石中，如赤铁矿（主要以氧化物的形式存在于矿石中，如赤铁矿（Fe2O3）磁）磁铁矿（铁矿（Fe3O4）等。高炉冶炼生铁的本质是从铁矿石中将铁）等。高炉冶炼生铁的本质是从铁矿石中将铁还原出来，并熔化成生铁流出炉外。还原铁矿石需要的还原还原出来，并熔化成生铁流出炉外。还原铁矿石需要的还原剂和热量由燃料燃烧产生，炼铁的主要燃料是焦炭，使用了剂和热量由燃料燃烧产生，炼铁的主要燃料是焦炭，使用了喷吹煤粉、重油、天燃气等辅助燃料新工艺过程，随着采矿喷吹煤粉、重油、天燃气等辅助燃料新工艺过程，随着采矿、
3、选矿和造块等技术的不断发展，现代几乎采用了人造富矿、选矿和造块等技术的不断发展，现代几乎采用了人造富矿（烧结矿、球团矿）作为含铁原料。（烧结矿、球团矿）作为含铁原料。一、简介一、简介3v在高炉炼铁生产中，高炉是工艺流程的主体，从上在高炉炼铁生产中，高炉是工艺流程的主体，从上部装入矿石、燃料和熔剂向下运动，下部鼓入空气部装入矿石、燃料和熔剂向下运动，下部鼓入空气燃烧燃料，产生大量的还原性气体向上运动，炉料燃烧燃料，产生大量的还原性气体向上运动，炉料经过加热、还原、熔化、造渣、渗碳、脱硫等一系经过加热、还原、熔化、造渣、渗碳、脱硫等一系列的物理化学过程，最后生成液态炉渣和生铁。列的物理化学过程，最
4、后生成液态炉渣和生铁。v高炉炼铁的工艺流程组成：以高炉本体为核心，高高炉炼铁的工艺流程组成：以高炉本体为核心，高炉生产还包括以下几个系统：上料系统、装料系统炉生产还包括以下几个系统：上料系统、装料系统、送风系统、煤气回收与除尘系统、渣铁处理系统、送风系统、煤气回收与除尘系统、渣铁处理系统、煤粉喷吹系统以及为这些系统服务的动力系统。、煤粉喷吹系统以及为这些系统服务的动力系统。一、简介一、简介4v1上料系统：包括贮矿场、贮矿槽、焦炭滚动筛上料系统：包括贮矿场、贮矿槽、焦炭滚动筛、称量漏斗、称量车、料坑、斜桥和卷扬机，大型、称量漏斗、称量车、料坑、斜桥和卷扬机，大型高炉采用皮带上料。这些设备根据冶炼
5、工艺要求，高炉采用皮带上料。这些设备根据冶炼工艺要求，把矿、焦等原燃料配成一定质量和成分的把矿、焦等原燃料配成一定质量和成分的“料批料批”运到炉顶装入受料漏斗。运到炉顶装入受料漏斗。v2装料系统：钟式炉顶包括：受料漏斗，旋转布装料系统：钟式炉顶包括：受料漏斗，旋转布料器，大小钟漏斗，大、小钟，大、小钟平衡杆，料器，大小钟漏斗，大、小钟，大、小钟平衡杆，探尺，高压操作的高炉还有均压阀和放散阀。无料探尺，高压操作的高炉还有均压阀和放散阀。无料钟炉顶包括：受料罐、上料闸、上密封阀、称料罐钟炉顶包括：受料罐、上料闸、上密封阀、称料罐、阀门箱、料流调节阀、下密封阀、中心喉管、齿、阀门箱、料流调节阀、下密
6、封阀、中心喉管、齿轮箱等。本系统的任务是均匀地按工艺要求将上料轮箱等。本系统的任务是均匀地按工艺要求将上料系统到来的炉料装入炉内。系统到来的炉料装入炉内。v一、简介一、简介5v3送风系统：包括鼓风机、热风炉、热风总管、送风系统：包括鼓风机、热风炉、热风总管、换热器等，本系统的任务是把从鼓风机房送出来的换热器等，本系统的任务是把从鼓风机房送出来的冷风加热送入高炉。冷风加热送入高炉。v4煤气回收及除尘系统：包括煤气上升管、煤气煤气回收及除尘系统：包括煤气上升管、煤气下降管、重力除尘器、洗涤塔、文式管、脱水器、下降管、重力除尘器、洗涤塔、文式管、脱水器、电除尘器或布袋除尘器等。高压高炉还有高压阀组电
7、除尘器或布袋除尘器等。高压高炉还有高压阀组。本系统的任务是将炉顶引出的含尘量很高的荒煤。本系统的任务是将炉顶引出的含尘量很高的荒煤气净化成合乎要求的气体燃料。气净化成合乎要求的气体燃料。v一、简介一、简介6v5渣铁处理系统：包括出铁场、泥炮、开口机、渣铁处理系统：包括出铁场、泥炮、开口机、炉前吊车、铁水罐、渣水罐、铸铁机、堵渣机、冲炉前吊车、铁水罐、渣水罐、铸铁机、堵渣机、冲渣池及其炉前水力冲渣设施等。本系统的任务是定渣池及其炉前水力冲渣设施等。本系统的任务是定期将炉内渣、铁出净，保证高炉连续生产。期将炉内渣、铁出净，保证高炉连续生产。v6喷吹系统：喷吹系统目前以喷煤为主，喷吹系喷吹系统：喷吹
8、系统目前以喷煤为主，喷吹系统有制粉机、收集罐、贮存罐、喷吹罐、混合器和统有制粉机、收集罐、贮存罐、喷吹罐、混合器和喷枪。本系统的任务是磨制、收存和计量后把煤粉喷枪。本系统的任务是磨制、收存和计量后把煤粉或重油从风口喷入高炉。或重油从风口喷入高炉。v7动力系统：该系统包括水、电、压缩空气、氧动力系统：该系统包括水、电、压缩空气、氧气、蒸气等生产供应部门，本系统的任务是为高炉气、蒸气等生产供应部门，本系统的任务是为高炉提供保障服务。制氧提供氧气和氮气。提供保障服务。制氧提供氧气和氮气。一、简介一、简介7高炉冶炼产品高炉冶炼产品 8v高炉生产的主要产品是生铁，副产品有炉渣高炉生产的主要产品是生铁，副
9、产品有炉渣、煤气和炉尘。生铁、钢和熟铁都是铁碳合、煤气和炉尘。生铁、钢和熟铁都是铁碳合金，它们的主要区别是含碳量不同，含碳量金，它们的主要区别是含碳量不同，含碳量小于小于0.2%的为熟铁，含碳量的为熟铁，含碳量0.2%1.7%的的为钢，含碳量为钢，含碳量1.7%以上的为生铁。高炉生铁以上的为生铁。高炉生铁含碳量为含碳量为4%左右。左右。二、高炉冶炼产品二、高炉冶炼产品 9v1生铁生铁v生铁分为炼钢生铁和铸造生铁，它们的主要生铁分为炼钢生铁和铸造生铁，它们的主要区别是含硅量不同。区别是含硅量不同。v2炉渣炉渣v炉渣有许多用途。液态炉渣用水急冷水淬成炉渣有许多用途。液态炉渣用水急冷水淬成水渣，是良
10、好的制砖和制水泥原料。液态炉水渣，是良好的制砖和制水泥原料。液态炉渣用高压蒸气或压缩空气吹成渣棉，可做绝渣用高压蒸气或压缩空气吹成渣棉，可做绝热材料。冷凝后的干渣也是制砖和制水泥原热材料。冷凝后的干渣也是制砖和制水泥原料。料。二、高炉冶炼产品二、高炉冶炼产品 10v3高炉煤气高炉煤气v每冶炼每冶炼1吨生铁约产生吨生铁约产生17002500m3煤气，其化学煤气，其化学成分有成分有CO2（1520%），），CO（2030%），），H2（13%），），N2（5658%）和少量的）和少量的CH4经除尘经除尘后能成为很好的低热值气体燃料，发热值一般为后能成为很好的低热值气体燃料，发热值一般为290038
11、00KJ/m3，高炉煤气是无色无味透明的气，高炉煤气是无色无味透明的气体，由于含体，由于含CO较高，会使人中毒致死。当煤气与较高，会使人中毒致死。当煤气与空气混合，煤气含量达到空气混合，煤气含量达到4662%，温度达到着火，温度达到着火点（点（650）时，就会发生爆炸。因此，在煤气区）时，就会发生爆炸。因此，在煤气区域工作时要特别注意防火防爆和煤气中毒。域工作时要特别注意防火防爆和煤气中毒。二、高炉冶炼产品二、高炉冶炼产品 11v4炉尘（瓦斯灰）炉尘（瓦斯灰）v炉尘是随着高速上升的煤气带出高炉的炉尘是随着高速上升的煤气带出高炉的细颗炉料，在除尘系统与煤气分离。炉尘中细颗炉料，在除尘系统与煤气分
12、离。炉尘中主要是含铁、含碳，每冶炼主要是含铁、含碳，每冶炼1吨生铁约产生吨生铁约产生1015Kg炉尘。炉尘回收后可作为烧结原料炉尘。炉尘回收后可作为烧结原料，也可制水泥。我们涟钢的炉尘含碳量达，也可制水泥。我们涟钢的炉尘含碳量达3050%，可做烧砖用的燃料。，可做烧砖用的燃料。二、高炉冶炼产品二、高炉冶炼产品 12高炉炼铁主要技术经济指标高炉炼铁主要技术经济指标13v对高炉生产技术水平和经济效益的总要求是高对高炉生产技术水平和经济效益的总要求是高产、优质、低耗、长寿和安全，主要指标有：产、优质、低耗、长寿和安全，主要指标有：v1高炉有效容积利用系数高炉有效容积利用系数：它是指每立方米：它是指每
13、立方米高炉有效容积一昼夜生产炼钢铁的吨数：高炉有效容积一昼夜生产炼钢铁的吨数：vP/Vu(t/m3.d)v2冶炼强度冶炼强度I：分为焦炭冶炼强度和综合冶炼：分为焦炭冶炼强度和综合冶炼强度两个指标。焦炭冶炼强度是指每昼夜、每立方强度两个指标。焦炭冶炼强度是指每昼夜、每立方米高炉有效容积消耗的焦炭量，即一一昼夜装入高米高炉有效容积消耗的焦炭量，即一一昼夜装入高炉的干焦炭（炉的干焦炭（Qk）与有效容积（）与有效容积（Vu）的比值：）的比值：I焦焦 Ok/ Vu(t/m3.d)v 由于采用喷吹技术，将喷吹的燃料量与焦炭量相由于采用喷吹技术，将喷吹的燃料量与焦炭量相加后与有效容积之比称为综合冶炼强度：加
14、后与有效容积之比称为综合冶炼强度：v I综（综（O喷喷+Ok）/ Vu(t/m3.d)三、高炉经济指标三、高炉经济指标 14v3休风率：休风率是指高炉休风停产时间占休风率：休风率是指高炉休风停产时间占规定日历作业时间的百分数，规定日历作业规定日历作业时间的百分数，规定日历作业时间是指日历时间减去计划大、中修时间和时间是指日历时间减去计划大、中修时间和封炉时间。封炉时间。v4生铁合格率：质量指标。生铁化学成分生铁合格率：质量指标。生铁化学成分符合国家标准时称合格生铁。生产合格生铁符合国家标准时称合格生铁。生产合格生铁占高炉总铁量的百分数即为生铁合格率。占高炉总铁量的百分数即为生铁合格率。v5焦比
15、焦比K：它是冶炼：它是冶炼1吨生铁所需的干焦吨生铁所需的干焦量：量：KQk/（Kg/t）三、高炉经济指标三、高炉经济指标 15v6折算焦比折算焦比K折：它是将所炼某种生铁折算折：它是将所炼某种生铁折算成炼钢铁以后，计算成炼钢铁以后，计算1吨炼钢铁所需的干焦量吨炼钢铁所需的干焦量：vK折折Qk/PxA（Kg/t）。）。v7煤比煤比Y（油比（油比M）：煤比是指冶炼）：煤比是指冶炼1吨生吨生铁所喷吹的煤粉量。铁所喷吹的煤粉量。YQy/p（Kg/t）v 8.综合燃料比：它是冶炼综合燃料比：它是冶炼1吨生铁所需的干吨生铁所需的干焦量与煤粉、重油量之和。焦量与煤粉、重油量之和。vK综综=(Qk+Qy+Om
16、)/P （Kg/t）三、高炉经济指标三、高炉经济指标 16v 9. 综合焦比：首先应确定煤粉或油或焦炭的综合焦比：首先应确定煤粉或油或焦炭的置换比。喷吹单位重量（体积）的燃料所能置换比。喷吹单位重量（体积）的燃料所能代替焦炭的数量称为燃料置换比。综合焦比代替焦炭的数量称为燃料置换比。综合焦比是指冶炼是指冶炼1吨生铁所喷吹的煤粉或重油乘上置吨生铁所喷吹的煤粉或重油乘上置换比折算成干焦量。再与冶炼换比折算成干焦量。再与冶炼1吨生铁所喷吹吨生铁所喷吹的干焦量相加即为综合焦比。的干焦量相加即为综合焦比。v10.生铁成本：生铁成本是指冶炼生铁成本：生铁成本是指冶炼1吨生铁所吨生铁所需的费用，包括原料、燃
17、料、动力、工资及需的费用，包括原料、燃料、动力、工资及管理等费用。管理等费用。v生铁成本是评价高炉经济效益好坏的重要标生铁成本是评价高炉经济效益好坏的重要标志。志。三、高炉经济指标三、高炉经济指标 17含铁原料和辅助原料含铁原料和辅助原料 18v根据铁矿石含铁矿物的主要性质，按其矿物组成，通常将铁根据铁矿石含铁矿物的主要性质，按其矿物组成，通常将铁矿石分为四大类：磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿矿石分为四大类：磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿v 磁铁矿石：主要含磁铁矿石：主要含Fe矿物为磁铁矿，化学式为矿物为磁铁矿，化学式为Fe3O4；理论含铁量为理论含铁量为72.4%，密度，密度5.2t/m3；
18、颜色为黑色或灰色；颜色为黑色或灰色,有有光泽；致密、坚硬、难还原；光泽；致密、坚硬、难还原；v 赤铁矿石：主要含赤铁矿石：主要含Fe矿物为赤铁矿，化学式为矿物为赤铁矿，化学式为Fe2O3；理论含铁量为理论含铁量为70%，密度，密度4.95.3t/m3；颜色为红色或浅灰；颜色为红色或浅灰色；软、易破碎、易还原；色；软、易破碎、易还原；v 菱铁矿石：主要含菱铁矿石：主要含Fe矿物为菱铁矿，化学式为矿物为菱铁矿，化学式为FeCO3;理理论含铁量为论含铁量为48.2%,密度密度3.8t/m3；颜色为灰带有黄褐；易破；颜色为灰带有黄褐；易破碎、焙烧后易还原；碎、焙烧后易还原；v 褐铁矿石：主要含褐铁矿石
19、：主要含Fe矿物为含结晶水的氧化铁，化学式矿物为含结晶水的氧化铁，化学式为为mFe2O3nH2O（m=1、2、3；n=1、2、3、4），）， 理论理论含铁量为含铁量为55.266.1%,密度密度2.55.0t/m3；颜色为黄褐、暗褐；颜色为黄褐、暗褐或绒黑；疏松、易还原；或绒黑；疏松、易还原；四、含铁原料和辅助原料四、含铁原料和辅助原料 19v二二 铁矿石质量评价：铁矿石质量评价：v决定铁矿石质量的主要因素是其化学成分、决定铁矿石质量的主要因素是其化学成分、物理性质和冶金性能。优质铁矿石应具备以物理性质和冶金性能。优质铁矿石应具备以下几点：下几点：v 含铁量高，脉石少含铁量高，脉石少v 有害杂
20、质如硫、磷少有害杂质如硫、磷少v 化学成分稳定化学成分稳定v 粒度合适、均匀粒度合适、均匀v 具备一定的机械强度和良好的高温冶金性能具备一定的机械强度和良好的高温冶金性能四、含铁原料和辅助原料四、含铁原料和辅助原料20v分述如下：分述如下：v 铁矿石含铁量铁矿石含铁量v含铁量亦即品位，是衡量铁矿石质量的主要指标。含铁量亦即品位，是衡量铁矿石质量的主要指标。一般把实际含铁量占理论含铁量一般把实际含铁量占理论含铁量70%以上称为富矿以上称为富矿，低于此值称为贫矿，有使用价值的铁矿石含铁量，低于此值称为贫矿，有使用价值的铁矿石含铁量一般在一般在23%65%之间。富矿经过破碎、筛分可直之间。富矿经过破
21、碎、筛分可直接冶炼，贫矿需经过选矿富化，造快后才能使用。接冶炼，贫矿需经过选矿富化，造快后才能使用。有无开采价值，开采后能否直接入炉及其冶炼价值有无开采价值，开采后能否直接入炉及其冶炼价值的高低主要取决于含铁量。我国矿石平均品位的高低主要取决于含铁量。我国矿石平均品位33%左右，低于世界铁矿石平均品位左右，低于世界铁矿石平均品位11%。入选原矿品。入选原矿品位一般为位一般为3031%，已探明铁矿石储量的，已探明铁矿石储量的97.5%是是需要选矿加工的贫铁矿。我国铁精矿粉品位为需要选矿加工的贫铁矿。我国铁精矿粉品位为51.6%68%，平均，平均62.35%。四、含铁原料和辅助原料四、含铁原料和辅
22、助原料21v 脉石成分脉石成分v铁矿石的脉石的成分一般都是铁矿石的脉石的成分一般都是SiO2、Al2O3、CaO、MgO等，以等，以SiO2为主的脉石称为酸为主的脉石称为酸性脉石，以性脉石，以CaO和和MgO为主的脉石称为碱性为主的脉石称为碱性脉石。现有的铁矿石资源中，绝大多数以酸脉石。现有的铁矿石资源中，绝大多数以酸性为主，含量最高，最应重视的是性为主，含量最高，最应重视的是SiO2，因，因为铁矿石中为铁矿石中SiO2含量的增加，必然需要加入含量的增加，必然需要加入等量以上的等量以上的CaO，将引起高炉渣量成双倍以，将引起高炉渣量成双倍以上的增加，因此要求上的增加，因此要求SiO2含量少一些
23、，含量少一些，CaO含量多一些，含量多一些，MgO多一些，多一些，Al2O3少一些。少一些。四、含铁原料和辅助原料四、含铁原料和辅助原料22v 有害杂质和有益元素含量有害杂质和有益元素含量v铁矿石中的某些元素对高炉冶炼有不利影响铁矿石中的某些元素对高炉冶炼有不利影响，或使钢铁性能变坏，这些元素称为有害元，或使钢铁性能变坏，这些元素称为有害元素或有害杂质。通常指硫、磷、铅、砷等。素或有害杂质。通常指硫、磷、铅、砷等。高炉冶炼中要求矿石中的有害元素或有害杂高炉冶炼中要求矿石中的有害元素或有害杂质愈少愈好。质愈少愈好。va、硫：硫对钢最为有害的元素，它使钢铁材、硫：硫对钢最为有害的元素，它使钢铁材料
24、具有热脆性。料具有热脆性。vb、磷：磷也是有害元素，它使钢铁材料具有、磷：磷也是有害元素，它使钢铁材料具有冷脆性。冷脆性。四、含铁原料和辅助原料四、含铁原料和辅助原料23vc、铅：铅在矿石中一般以硫化物（、铅：铅在矿石中一般以硫化物（PbS）存）存在，它在高炉中很易还原。铅不熔于生铁且在，它在高炉中很易还原。铅不熔于生铁且其比重大于生铁，因此沉入炉底，渗入砖缝其比重大于生铁，因此沉入炉底，渗入砖缝破坏炉底，甚至使炉底砌砖漂浮。破坏炉底，甚至使炉底砌砖漂浮。vd、锌：锌在铁矿石中多以硫化物存在（、锌：锌在铁矿石中多以硫化物存在（ZnS）。锌在高炉极易还原，还原的金属锌在）。锌在高炉极易还原，还原
25、的金属锌在900时开始挥发，上升至高炉上部以氧化时开始挥发，上升至高炉上部以氧化成成ZnO，部分粘结在炉墙上生成炉瘤。，部分粘结在炉墙上生成炉瘤。ve、砷：砷在矿石中一般以硫化物存在，它在、砷：砷在矿石中一般以硫化物存在，它在高炉冶炼过程中全部还原进入生铁，钢中含高炉冶炼过程中全部还原进入生铁，钢中含砷大于砷大于0.1%时，它能使钢的脆性增加且焊接时，它能使钢的脆性增加且焊接性能变坏。性能变坏。四、含铁原料和辅助原料四、含铁原料和辅助原料24v（4）、有益元素）、有益元素v许多铁矿石中常伴有锰、铬、钒、钛、镍、铜等许多铁矿石中常伴有锰、铬、钒、钛、镍、铜等元素，形成多金属和共生矿，这些金属能改
26、善钢材元素，形成多金属和共生矿，这些金属能改善钢材的性能，是重要的合金元素，称为有益元素。的性能，是重要的合金元素，称为有益元素。v（5）、矿石的还原性）、矿石的还原性v是评价铁矿石质量的重要指标之一。铁矿石的是评价铁矿石质量的重要指标之一。铁矿石的还原性是指铁矿石被还原气体还原性是指铁矿石被还原气体CO或或H2还原的难易还原的难易程度，还原性好，有利于降低焦比。程度，还原性好，有利于降低焦比。v影响铁矿石还原性能的主要因素有：矿物组成、影响铁矿石还原性能的主要因素有：矿物组成、矿石本身结构的致密程度和气孔率等。气孔率大的矿石本身结构的致密程度和气孔率等。气孔率大的矿石透气性好，气体还原剂与矿
27、石的接触面增加，矿石透气性好，气体还原剂与矿石的接触面增加，加速铁矿石的还原。加速铁矿石的还原。四、含铁原料和辅助原料四、含铁原料和辅助原料25v（6）矿石的高温性能：软化性和熔滴性）矿石的高温性能：软化性和熔滴性v软化性：矿石的高温性能是指在高温状态下开软化性：矿石的高温性能是指在高温状态下开始软化温度和软化区间两个方面。开始软化温度是始软化温度和软化区间两个方面。开始软化温度是指铁矿石在一定荷重下加热的开始变形温度；软化指铁矿石在一定荷重下加热的开始变形温度；软化区间是指铁矿石软化开始到软化终了的温度范围。区间是指铁矿石软化开始到软化终了的温度范围。通常矿石的开始软化温度高，则软化区间较窄
28、，反通常矿石的开始软化温度高，则软化区间较窄，反之，则软化区间较宽。高炉冶炼要求铁矿石具有较之，则软化区间较宽。高炉冶炼要求铁矿石具有较高的开始软化温度和较窄的软化区间，以使炉内不高的开始软化温度和较窄的软化区间，以使炉内不会过早地形成初渣，即成渣位置低，软熔区小，有会过早地形成初渣，即成渣位置低，软熔区小，有助于改善料柱透气性。反之，初渣形成过早，初渣助于改善料柱透气性。反之，初渣形成过早，初渣中中FeO含量高，使炉内透气性变坏，并增加炉缸热含量高，使炉内透气性变坏，并增加炉缸热负荷，严重影响冶炼过程的正常进行。测定时将矿负荷，严重影响冶炼过程的正常进行。测定时将矿石在荷重还原条件下收缩率为
29、石在荷重还原条件下收缩率为4%时的温度定为软时的温度定为软化开始温度，收缩率为化开始温度，收缩率为40%时的温度定为软化终了时的温度定为软化终了温度。温度。四、含铁原料和辅助原料四、含铁原料和辅助原料26v熔滴性：矿石软化后，在高炉内继续下行，熔滴性：矿石软化后，在高炉内继续下行，被进一步加热和还原，并开始熔融。在熔渣被进一步加热和还原，并开始熔融。在熔渣和金属达到自由流动、积聚成滴前，软熔层和金属达到自由流动、积聚成滴前，软熔层透气性极差，出现很大的压力降。高炉软熔透气性极差，出现很大的压力降。高炉软熔带压力降约占高炉料柱总压力降的带压力降约占高炉料柱总压力降的60%。人。人们对矿石在模拟高
30、炉冶炼条件下的熔滴过程们对矿石在模拟高炉冶炼条件下的熔滴过程进行研究，测定其滴落开始温度、终了温度进行研究，测定其滴落开始温度、终了温度及过程压力降作为评价矿石熔滴性能的依据及过程压力降作为评价矿石熔滴性能的依据。高炉操作要求矿石的熔滴温度高些、区间。高炉操作要求矿石的熔滴温度高些、区间窄些、窄些、Pmax低些为好。低些为好。四、含铁原料和辅助原料四、含铁原料和辅助原料27v（7）矿石的粒度）矿石的粒度v铁矿石的粒度过小会影响炉内料柱的透气性铁矿石的粒度过小会影响炉内料柱的透气性，使煤气上升的阻力增大。粒度过大，又使，使煤气上升的阻力增大。粒度过大，又使矿石的加热和还原速度降低。因而规定粒度矿
31、石的加热和还原速度降低。因而规定粒度小于小于5的矿粉应在入炉前尽可能筛除。而粒的矿粉应在入炉前尽可能筛除。而粒度上限依矿石本身的还原性而不同，一般来度上限依矿石本身的还原性而不同，一般来说矿石粒度最大为说矿石粒度最大为4050，最好的范围是，最好的范围是2535。在缩小铁矿石粒度的同时，还应。在缩小铁矿石粒度的同时，还应使粒度均匀。粒度分布范围较大的矿石应分使粒度均匀。粒度分布范围较大的矿石应分级入炉。近年来普遍有降低粒度的趋势。级入炉。近年来普遍有降低粒度的趋势。四、含铁原料和辅助原料四、含铁原料和辅助原料28v（8）矿石的气孔率）矿石的气孔率v矿石的气孔率有体积气孔率和面积气孔率两矿石的气
32、孔率有体积气孔率和面积气孔率两种表示方法；体积气孔率是指矿石的孔隙占种表示方法；体积气孔率是指矿石的孔隙占总体积的百分比；面积气孔率是指单位体积总体积的百分比；面积气孔率是指单位体积内气孔表面积的绝对值。高炉冶炼希望矿石内气孔表面积的绝对值。高炉冶炼希望矿石的气孔率要大，烧结矿和球团矿能满足这种的气孔率要大，烧结矿和球团矿能满足这种要求。要求。四、含铁原料和辅助原料四、含铁原料和辅助原料29v（9）矿石的机械强度和热强度）矿石的机械强度和热强度v铁矿石的机械强度是指耐冲击、耐摩擦、耐铁矿石的机械强度是指耐冲击、耐摩擦、耐挤压的强弱程度。高炉容积的不断扩大对入挤压的强弱程度。高炉容积的不断扩大对
33、入炉铁矿石的机械强度的要求也相应提高，铁炉铁矿石的机械强度的要求也相应提高，铁矿石强度低，转运时产生大量粉末，使入炉矿石强度低，转运时产生大量粉末，使入炉成本上升，入炉后产生大量粉末，既增加了成本上升，入炉后产生大量粉末，既增加了炉尘损失，又阻塞了煤气通路，降低了料柱炉尘损失，又阻塞了煤气通路，降低了料柱透气性，使高炉操作困难。天然块矿的强度透气性，使高炉操作困难。天然块矿的强度一般都比较好，球团矿次之，烧结矿最差。一般都比较好，球团矿次之，烧结矿最差。四、含铁原料和辅助原料四、含铁原料和辅助原料30v热强度：冶炼条件下矿石可能由于以下两种因素而热强度：冶炼条件下矿石可能由于以下两种因素而减低
34、强度：物理吸附水或化学结晶水的蒸发使矿石减低强度：物理吸附水或化学结晶水的蒸发使矿石破裂；矿石结构发生变化，强度降低或产生裂缝。破裂；矿石结构发生变化，强度降低或产生裂缝。一般检查项目有：一般检查项目有：v 热爆裂性。通常把具有一定粒度的冷块矿加入预热爆裂性。通常把具有一定粒度的冷块矿加入预热到一定温度的容器中，按照爆裂成碎片的比例来热到一定温度的容器中，按照爆裂成碎片的比例来衡量，或者按一定升温速度下的爆裂程度来衡量。衡量，或者按一定升温速度下的爆裂程度来衡量。v 低温还原粉化率。铁矿石还原过程中，在低温还原粉化率。铁矿石还原过程中，在v400600和和8001000两个温度区间会产生爆裂两
35、个温度区间会产生爆裂或强度下降。在或强度下降。在400600是因为是因为Fe2O3还原到还原到Fe3O4或或FeO有晶格变化和有晶格变化和CO的析碳反应，在铁的析碳反应，在铁矿石中形成裂缝，乃至粉化。在矿石中形成裂缝，乃至粉化。在8001000则是则是因为矿石软熔。常用低温还原粉化和荷重软化两种因为矿石软熔。常用低温还原粉化和荷重软化两种检验方法来测定。低温还原粉化测定有静态法和动检验方法来测定。低温还原粉化测定有静态法和动态法两种方式。详见下页表。态法两种方式。详见下页表。四、含铁原料和辅助原料四、含铁原料和辅助原料31v 热膨胀性。矿石加热后体积膨胀，球团矿更盛。热膨胀性。矿石加热后体积膨
36、胀，球团矿更盛。一般认为，体积膨胀率在一般认为，体积膨胀率在20%以上的球团矿就不宜以上的球团矿就不宜在高炉中大量使用，因为冶炼时可能造成悬料。在高炉中大量使用，因为冶炼时可能造成悬料。v矿石体积膨胀率矿石体积膨胀率RSI=（V1-V0）/V0100%v式中式中V1、V0 分别为膨胀后体积和原始体积。分别为膨胀后体积和原始体积。v（10）、矿石各种指标的稳定性）、矿石各种指标的稳定性v高炉要保证正常生产，必须有一个相对稳定的高炉要保证正常生产，必须有一个相对稳定的冶炼条件，即不但要有足够数量的原料，而且要求冶炼条件，即不但要有足够数量的原料，而且要求各项理化性能相对稳定。特别是矿石的品位、脉石
37、各项理化性能相对稳定。特别是矿石的品位、脉石成分和数量、有害元素、还原性能等指标的波动，成分和数量、有害元素、还原性能等指标的波动，会导致各项指标下降（如焦比、产量、效益等）会导致各项指标下降（如焦比、产量、效益等）四、含铁原料和辅助原料四、含铁原料和辅助原料32铁矿石的混匀和中和铁矿石的混匀和中和 33v由于矿山开采的矿石不能直接加入高炉进行由于矿山开采的矿石不能直接加入高炉进行冶炼，这是由于原矿含铁量及其它化学成分冶炼，这是由于原矿含铁量及其它化学成分波动很大，并有多种金属共生物，粒度组成波动很大，并有多种金属共生物，粒度组成悬殊等原因所致，必须经过加工处理才能使悬殊等原因所致，必须经过加
38、工处理才能使用。一般天然富矿在入炉前进行整粒和混匀用。一般天然富矿在入炉前进行整粒和混匀。贫矿和多种金属共生矿经过选矿去除杂质。贫矿和多种金属共生矿经过选矿去除杂质、回收有用成分，加工成成造富矿后使用。、回收有用成分，加工成成造富矿后使用。所以。铁矿石加工处理的目的，主要是使高所以。铁矿石加工处理的目的，主要是使高炉上精料，以改善高炉生产指标，并做好铁炉上精料，以改善高炉生产指标，并做好铁矿资源的综合利用。矿资源的综合利用。五、铁矿石的混匀和中和五、铁矿石的混匀和中和 34v1破碎：根据对产品的粒度要求不同，可分破碎：根据对产品的粒度要求不同，可分为粗碎、中碎、细碎及粉碎几个级别，粗碎为粗碎、
39、中碎、细碎及粉碎几个级别，粗碎从从1000mm破碎到破碎到100mm，中碎是从，中碎是从100mm破碎到破碎到30mm，细碎是从，细碎是从30mm破碎破碎到到5mm，粉碎是从，粉碎是从5mm破碎到破碎到1mm以下。以下。v2筛分：经过破碎后的天然富矿粒度很不均筛分：经过破碎后的天然富矿粒度很不均匀，通过筛分可除去粉未并筛出超过规定粒匀，通过筛分可除去粉未并筛出超过规定粒度上限的大块，进行再破碎，还可完成粒度度上限的大块，进行再破碎，还可完成粒度分级，使原料分级入炉或单级供高炉使用。分级，使原料分级入炉或单级供高炉使用。五、铁矿石的混匀和中和五、铁矿石的混匀和中和 35v3混匀：混匀也称中和，目
40、的是在于稳定矿混匀：混匀也称中和，目的是在于稳定矿石的各种性质。混匀后要求矿石品位的波动石的各种性质。混匀后要求矿石品位的波动小于小于1%，混匀的主要手段是，混匀的主要手段是“平铺直取平铺直取”。v4焙烧：焙烧是把矿石在一定的气氛中加热焙烧：焙烧是把矿石在一定的气氛中加热到比其熔点低到比其熔点低200300，以改善矿石的化，以改善矿石的化学组成和性质；去除原料中的有害杂质；回学组成和性质；去除原料中的有害杂质；回收有用元素；同时还可以使矿石组织疏松，收有用元素；同时还可以使矿石组织疏松，便于破碎和提高矿石的还原性。按照焙烧的便于破碎和提高矿石的还原性。按照焙烧的气氛不同分为：氧化焙烧、还原磁化
41、焙烧和气氛不同分为：氧化焙烧、还原磁化焙烧和氯化焙烧等。氯化焙烧等。五、铁矿石的混匀和中和五、铁矿石的混匀和中和 36v5选矿：选矿的目的是为了提高矿石的品位选矿：选矿的目的是为了提高矿石的品位，对于复合矿可回收其中有用成分，除去有，对于复合矿可回收其中有用成分，除去有害杂质。选矿的常用方法有磁选和浮选。害杂质。选矿的常用方法有磁选和浮选。五、铁矿石的混匀和中和五、铁矿石的混匀和中和 37烧结矿和球团矿烧结矿和球团矿 38v1.烧结矿的质量评价（以一级品为例）：烧结矿的质量评价（以一级品为例）：v品位：品位：TFe含量波动范围不超过含量波动范围不超过0.5%v碱度：碱度：R2（=CaO/SiO
42、2）波动范围不超过）波动范围不超过0.08倍倍v转鼓和筛分指数：转鼓（转鼓和筛分指数：转鼓（+6.3）72%,筛分指数筛分指数8%v粒度：粒度：5的粉矿应筛除。的粉矿应筛除。v（炼铁厂规定入炉矿中（炼铁厂规定入炉矿中5的不超过的不超过5%）六、烧结矿和球团六、烧结矿和球团 39v2.球团矿的质量评价球团矿的质量评价v内容有内容有 ： 品位稳定性品位稳定性v： 碱度的稳定性以及碱度的稳定性以及SiO2的含量的含量v： 矿石的含硫量矿石的含硫量v： 粒度范围（国内球团以粒度范围（国内球团以616为宜）为宜）六、烧结矿和球团六、烧结矿和球团 40溶剂溶剂 41v在目前的原材料条件下，高炉采用在目前的
43、原材料条件下，高炉采用“高碱度高碱度烧结矿烧结矿+酸性球团酸性球团+块矿块矿”的炉料结构，熔剂的炉料结构，熔剂直接入炉量逐渐减少，现在熔剂多应用于烧直接入炉量逐渐减少，现在熔剂多应用于烧结工艺。（浙江杭钢）结工艺。（浙江杭钢）v 熔剂的主要作用是助熔和造渣。熔剂的主要作用是助熔和造渣。v 熔剂按性质分成三大类熔剂按性质分成三大类v碱性熔剂：主要有石灰石碱性熔剂：主要有石灰石CaCO3，白云石，白云石CaCO3 MgCO3v酸性熔剂：主要有硅石酸性熔剂：主要有硅石SiO2v中性熔剂：主要有铁钒土中性熔剂：主要有铁钒土七、溶剂七、溶剂 42v 熔剂成分波动将引起高炉造渣制度的波动。熔剂成分波动将引
44、起高炉造渣制度的波动。v有时为了保持烧结矿碱度和基本炉料结构不变，以有时为了保持烧结矿碱度和基本炉料结构不变，以确保高炉炉况的稳定，需要通过微量调剂使高炉炉确保高炉炉况的稳定，需要通过微量调剂使高炉炉渣碱度不发生变化。当下调碱度时，越来越多的企渣碱度不发生变化。当下调碱度时，越来越多的企业不使用硅石，而使用含业不使用硅石，而使用含SiO2量较高的天然块矿（量较高的天然块矿（如海南块矿）代替，由于加入量比硅石多，容易控如海南块矿）代替，由于加入量比硅石多，容易控制，避免了炉渣碱度的剧烈波动。而且由于加入制，避免了炉渣碱度的剧烈波动。而且由于加入SiO2的同时也带入了铁元素，有助于减少高炉渣量的同
45、时也带入了铁元素，有助于减少高炉渣量。当上调碱度时，也可以用转炉钢渣块代替石灰石。当上调碱度时，也可以用转炉钢渣块代替石灰石或者白云石直接入炉。或者白云石直接入炉。七、溶剂七、溶剂 43v 对碱性熔剂石灰石的质量要求：一是熔剂对碱性熔剂石灰石的质量要求：一是熔剂中的碱性氧化物（中的碱性氧化物（CaO+MgO）含量要高，）含量要高，而酸性氧化物（而酸性氧化物（SiO2+Al2O3）含量要低，）含量要低，一般要求石灰石中酸性氧化物含量不超过一般要求石灰石中酸性氧化物含量不超过3.5%；二是有害杂质；二是有害杂质S、P含量越少越好；三含量越少越好；三是要求石灰石有一定的强度和均匀的粒度组是要求石灰石
46、有一定的强度和均匀的粒度组成。大高炉要求成。大高炉要求2550mm，小高炉要求，小高炉要求1030mm。七、溶剂七、溶剂 44v六六.辅助原料可分为以下三大类：辅助原料可分为以下三大类：v含铁原料：如碎铁等含铁原料：如碎铁等v洗炉剂料：如锰矿、萤石等洗炉剂料：如锰矿、萤石等v护炉剂料：如钒钛矿等护炉剂料：如钒钛矿等七、溶剂七、溶剂 45燃料燃料 46v高炉用燃料主要有焦炭和喷吹用煤粉。下面仅仅介高炉用燃料主要有焦炭和喷吹用煤粉。下面仅仅介绍焦炭的有关内容：绍焦炭的有关内容：v焦炭的作用焦炭的作用v发热剂：焦炭在高炉冶炼中作为主要的能量来源，发热剂：焦炭在高炉冶炼中作为主要的能量来源，使高炉内各
47、种化学反应得以进行。高炉冶炼所需消使高炉内各种化学反应得以进行。高炉冶炼所需消耗的热量有耗的热量有7080%来自燃料的燃烧。来自燃料的燃烧。v还原剂：焦炭中的固定碳（还原剂：焦炭中的固定碳（C）和它燃烧产生的）和它燃烧产生的CO、H2与铁矿矿石中各级氧气物反应，将铁还原出来与铁矿矿石中各级氧气物反应，将铁还原出来。v料柱骨架：高炉内的矿石和熔剂下降到高温区时，料柱骨架：高炉内的矿石和熔剂下降到高温区时，全部软化和熔化成液体，焦炭则即不熔化也不软化全部软化和熔化成液体，焦炭则即不熔化也不软化，因而成了高炉内支承料柱的骨架。，因而成了高炉内支承料柱的骨架。八、燃料八、燃料 47v焦炭的化学成分焦炭
48、的化学成分v焦炭的化学成分决定了其化学性质。化学成焦炭的化学成分决定了其化学性质。化学成分包含有五个方面，即固定碳、灰分、硫分分包含有五个方面，即固定碳、灰分、硫分、挥发分、水分的百分含量。、挥发分、水分的百分含量。v对焦炭的质量要求对焦炭的质量要求v亦即其化学成分的要求，有以下五各方面：亦即其化学成分的要求，有以下五各方面：v固定碳和灰分是焦炭的主要组成部分，两固定碳和灰分是焦炭的主要组成部分，两者互为消长关系。固定碳含量高，单位焦炭者互为消长关系。固定碳含量高，单位焦炭提供的热量和还原剂就多，灰分含量就低。提供的热量和还原剂就多，灰分含量就低。八、燃料八、燃料 48v灰分含量高所带来的不良
49、影响有：灰分含量高所带来的不良影响有：v因灰分中因灰分中80%是是SiO2和和Al2O3，灰分高，则高炉，灰分高，则高炉渣量增加。渣量增加。v灰分在炼焦过程中不能熔融，对焦炭中各种组织灰分在炼焦过程中不能熔融，对焦炭中各种组织的黏结很不利，使裂纹增多，强度降低。的黏结很不利，使裂纹增多，强度降低。v灰分与焦炭的膨胀性不同，在高炉内加热后，灰灰分与焦炭的膨胀性不同，在高炉内加热后，灰分颗粒周围产生裂纹，使焦炭碎裂、粉化。分颗粒周围产生裂纹，使焦炭碎裂、粉化。v灰分中的碱金属和灰分中的碱金属和Fe2O3等都对焦炭气化反应起等都对焦炭气化反应起催化作用，使焦炭反应性指数增高，影响反应后强催化作用，使
50、焦炭反应性指数增高，影响反应后强度。度。v因此要求固定碳含量高而灰分含量低。因此要求固定碳含量高而灰分含量低。八、燃料八、燃料 49v 硫分硫分v高炉燃料（焦炭和煤粉）所带入的硫量约占高炉燃料（焦炭和煤粉）所带入的硫量约占高炉硫负荷的高炉硫负荷的80%，因此要求其含量尽可能，因此要求其含量尽可能低。还有磷、碱金属等杂质含量尽可能低。低。还有磷、碱金属等杂质含量尽可能低。v 挥发分挥发分v挥发分是焦炭成熟程度的标志。挥发分含量挥发分是焦炭成熟程度的标志。挥发分含量低，说明结焦后期热分解与热缩聚程度高，低，说明结焦后期热分解与热缩聚程度高，气孔壁材质致密，有利于焦炭显微硬度，耐气孔壁材质致密，有利
