1、2023年1月27日星期五高炉炼铁原料、燃料与高炉炼铁原料、燃料与质量检验质量检验高炉炼铁原料和燃料高炉炼铁原料和燃料及质量检验及质量检验炼铁厂炼铁厂2012年年1月月27日日高炉炼铁原料和燃料及质量检验高炉炼铁原料和燃料及质量检验1、炼、炼 铁铁 原原 料料（1）高炉炼铁对精料的要求）高炉炼铁对精料的要求 精料就是全面改进原燃料的质量，为降低焦比精料就是全面改进原燃料的质量，为降低焦比和提高冶炼强度打下物质基础。保证高炉能在和提高冶炼强度打下物质基础。保证高炉能在大风、高压、高风温、高负荷的生产条件下仍大风、高压、高风温、高负荷的生产条件下仍能稳定顺行。能稳定顺行。周传典同志说：周传典同志说
2、：“高炉必须采用精料，这是两高炉必须采用精料，这是两千多年来中外炼铁人员反复认识的共同结论。千多年来中外炼铁人员反复认识的共同结论。”它是一条根本的准则。它是一条根本的准则。精料的具体内容可概括为精料的具体内容可概括为“高、熟、净，匀、高、熟、净，匀、小、稳小、稳”六个字，此外，应重视高温冶金性能六个字，此外，应重视高温冶金性能及合理的炉料结构。或者高炉精料方针的内容及合理的炉料结构。或者高炉精料方针的内容归结为：归结为：“高、熟、稳、均、小、少、好高、熟、稳、均、小、少、好”。1）高炉精料方针的内容：）高炉精料方针的内容：“高、熟、稳、均、高、熟、稳、均、小、少、好小、少、好”。高高 A 入
3、炉含铁品位要高（这是精料技术的核心）。入炉含铁品位要高（这是精料技术的核心）。入炉含铁品位提高入炉含铁品位提高1%，炼铁燃料比降低，炼铁燃料比降低1.5%，产量提高产量提高2.5%，渣量减少，渣量减少30kg/t，允许多喷煤，允许多喷煤15kg/t。B 原燃料转鼓强度要高。大高炉对原燃料质量原燃料转鼓强度要高。大高炉对原燃料质量的要求高于中小高炉，如宝钢焦炭的要求高于中小高炉，如宝钢焦炭M40为大于为大于88%，M10为小于为小于6.5%，CRI小于小于26%，CSR大于大于66%。一般高炉。一般高炉M40要求为要求为80%，M10为为小于小于7%，CRI小于小于30%，CSR大于大于60%。
4、C 烧结矿碱度要高（烧结矿碱度要高（1.82.0）。）。熟熟 熟料比（烧结矿熟料比（烧结矿+球团矿）要高。目前不再追球团矿）要高。目前不再追求求100%的熟料比，如宝钢熟料比为的熟料比，如宝钢熟料比为81%，增，增加高品位块矿，可有效提高入炉品位，有利于加高品位块矿，可有效提高入炉品位，有利于节能减排。但熟料比不宜低于节能减排。但熟料比不宜低于80%，否则会使，否则会使燃料比升高。燃料比升高。稳稳 原燃料供应的数量、比例和质量要稳定。原燃原燃料供应的数量、比例和质量要稳定。原燃料稳定是高炉生产的灵魂。料稳定是高炉生产的灵魂。均均 原燃料的粒度和成分要均匀。这是高炉提高料原燃料的粒度和成分要均匀
5、。这是高炉提高料柱透气性有效办法。大、中、小粒度的炉料混柱透气性有效办法。大、中、小粒度的炉料混装会有填充作用，减少有效空间。一般要求矿装会有填充作用，减少有效空间。一般要求矿石石515mm的粒度要小于的粒度要小于30%，焦炭在炉缸的，焦炭在炉缸的空间在空间在40%。小小 原燃料的粒度要偏小，球团矿原燃料的粒度要偏小，球团矿816mm，烧结，烧结矿矿550mm，焦炭，焦炭3075mm，块矿，块矿515mm。中小高炉使用的原燃料粒度可偏小一些。中小高炉使用的原燃料粒度可偏小一些。少少 入炉粉末要少（入炉粉末要少（5mm的要小于的要小于3%），炉料中），炉料中含有害杂质（含有害杂质（S、P、K、N
6、a、Zn、Pb、F等）等）要少。炉料中碱金属含量要少。炉料中碱金属含量0.3%，Pb含量小于含量小于0.15%。好好 矿石冶金性能好：软熔温度高（大于矿石冶金性能好：软熔温度高（大于1350），），软熔区间窄（小于软熔区间窄（小于250），低温还原粉化低，），低温还原粉化低，还原度高（大于还原度高（大于60%）等。）等。（2）炉料合理化结构）炉料合理化结构 从理论上和高炉经营管理的角度看，使用单一从理论上和高炉经营管理的角度看，使用单一矿石并把熟料率提高到矿石并把熟料率提高到100%是合理的。然而是合理的。然而目前还没有一种理想的矿石能够完全满足现代目前还没有一种理想的矿石能够完全满足现代力型
7、高炉强化的需要。炉料结构合理与否直接力型高炉强化的需要。炉料结构合理与否直接影响高炉冶炼酌经济技术指标。影响高炉冶炼酌经济技术指标。目前有四种高炉炉料结构：目前有四种高炉炉料结构：1）100%酸性球团矿，但每吨生铁需加酸性球团矿，但每吨生铁需加250kg/t以上的石灰石。以上的石灰石。2）以酸性球团为主，配加超高碱度烧结矿。）以酸性球团为主，配加超高碱度烧结矿。3）100%自熔性烧结矿。自熔性烧结矿。4）以高碱度烧结矿为主，配加天然矿或酸性）以高碱度烧结矿为主，配加天然矿或酸性球团矿。球团矿。采用什么样的炉料，应依据国家的具体条件，采用什么样的炉料，应依据国家的具体条件，即合理利用国家资源而定
8、。合理炉料结构应从即合理利用国家资源而定。合理炉料结构应从国家和本企业实际情况出发，充分满足高炉强国家和本企业实际情况出发，充分满足高炉强化冶炼的要求，能获得较高的生产率，比较低化冶炼的要求，能获得较高的生产率，比较低的燃料消耗和好的经济效益。符合这些条件的的燃料消耗和好的经济效益。符合这些条件的炉料组成就是合理的炉料结构。目前我国高炉炉料组成就是合理的炉料结构。目前我国高炉使用的炉料结构为：高碱度烧结矿使用的炉料结构为：高碱度烧结矿+球团矿球团矿+块块矿。矿。（3）天然块矿）天然块矿 1）含铁矿物的分类及铁矿石工业类型的划分）含铁矿物的分类及铁矿石工业类型的划分 含铁矿物的分类及其主要性质含
9、铁矿物的分类及其主要性质 根据铁矿石中铁氧化物主要矿物形态人们把铁根据铁矿石中铁氧化物主要矿物形态人们把铁矿石分为赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿和菱铁矿等。矿石分为赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿和菱铁矿等。不同种类铁矿石的特征不同种类铁矿石的特征 2）对铁矿石的评价）对铁矿石的评价 对铁矿石的评价是：对铁矿石的评价是：含含Fe 品位。矿石品位基本上决定了矿石的品位。矿石品位基本上决定了矿石的价格，即冶炼的经济性。含价格，即冶炼的经济性。含 Fe 量愈高的矿石，量愈高的矿石，脉石含量愈低，则冶炼时所需熔剂量和形成的脉石含量愈低，则冶炼时所需熔剂量和形成的渣量也少，用于分离渣与铁所耗能量相应降低。渣量也少，用于分
10、离渣与铁所耗能量相应降低。含含 Fe 量高并可直接送入高炉冶炼的铁矿石称量高并可直接送入高炉冶炼的铁矿石称为富矿。含为富矿。含Fe 品位低需经富选才能入炉的为品位低需经富选才能入炉的为贫矿。划分富矿与贫矿没有统一的标准，此界贫矿。划分富矿与贫矿没有统一的标准，此界限将随选矿及冶炼技术水平的提高而变化。限将随选矿及冶炼技术水平的提高而变化。一般将矿石中一般将矿石中 Fe 质量分数高于质量分数高于 65而而 S、P等杂质少的矿石，供直接还原法和熔融还原法等杂质少的矿石，供直接还原法和熔融还原法使用。使用。而矿石中而矿石中 Fe 的质量分数高于的质量分数高于50而低于而低于65的可供高炉使用。的可供
11、高炉使用。我国富矿贮量已很少，绝大我国富矿贮量已很少，绝大部分是部分是 Fe 的质量分数为的质量分数为 30左右的贫矿，要左右的贫矿，要经过选矿后才能使用。经过选矿后才能使用。脉石的成分及分布。铁矿石中的脉石包括：脉石的成分及分布。铁矿石中的脉石包括：SiO2、Al2O3、CaO及及MgO等氧化物。在高炉等氧化物。在高炉条件下，这些氧化物不能或很难被还原，最终条件下，这些氧化物不能或很难被还原，最终以炉渣的形式与金属铁分离。渣中碱性氧化物以炉渣的形式与金属铁分离。渣中碱性氧化物（CaO+MgO）等与酸性氧化物）等与酸性氧化物SiO2等的质量等的质量分数应大体相等，因为只有如此，渣的熔点才分数应
12、大体相等，因为只有如此，渣的熔点才较低，粘度也较小，易于在炉内处理而不致有较低，粘度也较小，易于在炉内处理而不致有碍于正常操作。碍于正常操作。为此，实际操作中应根据铁矿石带入的脉石的为此，实际操作中应根据铁矿石带入的脉石的成分和数量，配加适当的成分和数量，配加适当的“助熔剂助熔剂”，简称熔，简称熔剂，以便得到性能较理想的炉渣。此外，造渣剂，以便得到性能较理想的炉渣。此外，造渣物的另一个重要来源物的另一个重要来源焦炭及煤粉灰分，它们焦炭及煤粉灰分，它们几乎是几乎是100的酸性氧化物，必须从其他炉料的酸性氧化物，必须从其他炉料中摄取碱性成分，然而大多数铁矿石的脉石也中摄取碱性成分，然而大多数铁矿石
13、的脉石也是酸性氧化物，故通常要消耗相当数量的石灰是酸性氧化物，故通常要消耗相当数量的石灰石（石（CaCO3）或白云石（）或白云石（CaCO3MgCO3）等）等碱性物作为熔剂。碱性物作为熔剂。若矿石的脉石成分中碱性物较多，甚至以碱性若矿石的脉石成分中碱性物较多，甚至以碱性物为主，必然会节省为中和燃料灰分中的酸性物为主，必然会节省为中和燃料灰分中的酸性造渣物所需外加的熔剂量，这是极为有利的。造渣物所需外加的熔剂量，这是极为有利的。有些矿石中有些矿石中 Al2O3 的质量分数很高，也是不利的质量分数很高，也是不利的，因为的，因为 Al2O3将大大地提高炉渣的熔点。将大大地提高炉渣的熔点。矿石中（矿石
14、中（CaO+MgO）质量分数适当的矿石，）质量分数适当的矿石，可允许矿石中可允许矿石中Fe的质量分数低些，冶炼仍然是的质量分数低些，冶炼仍然是经济的。用扣除（经济的。用扣除（CaO+MgO）后的折算）后的折算 Fe的质量分数对不同的矿石进行评价和对比是合的质量分数对不同的矿石进行评价和对比是合理的。理的。有害元素的含量。矿石中除去不能还原而造有害元素的含量。矿石中除去不能还原而造渣的氧化物外，常含有其他化合物，它们可以渣的氧化物外，常含有其他化合物，它们可以被还原为元素形态，其中有的可与被还原为元素形态，其中有的可与Fe 形成合形成合金，有的则不能，有些则是有害的。金，有的则不能，有些则是有害
15、的。常见的有害元素是：常见的有害元素是：S、P 较少见的有碱金属较少见的有碱金属 K、Na 等，以及等，以及 Cu、Pb、Zn、F及及As 等。等。S、P、As 和和 Cu 易还原为元素并进入生铁，易还原为元素并进入生铁，对铁及其后的钢及钢材的性能有害。碱金属及对铁及其后的钢及钢材的性能有害。碱金属及 Zn、Pb 和和F等虽不能进入生铁，但易于破坏等虽不能进入生铁，但易于破坏炉衬，或易于挥发并在炉内循环累积造成结瘤炉衬，或易于挥发并在炉内循环累积造成结瘤事故，或污染环境有害人身健康。事先用选矿事故，或污染环境有害人身健康。事先用选矿法除去这些有害杂质，或困难很大，或代价太法除去这些有害杂质，或
16、困难很大，或代价太高，迫使高炉炉料中不得不限制这些矿石用量高，迫使高炉炉料中不得不限制这些矿石用量的百分比，从而极大地降低了这些矿石的使用的百分比，从而极大地降低了这些矿石的使用价值。价值。各种有害杂质的界限含量：各种有害杂质的界限含量：硫（硫（S）：允许含量）：允许含量0.1%。硫使钢产生。硫使钢产生“热热脆脆”，1t生铁的原燃料总含硫量一般在生铁的原燃料总含硫量一般在5kg/t以以下。下。磷（磷（P）：允许含量）：允许含量0.2%。对于一般炼钢生。对于一般炼钢生铁，磷使钢产生铁，磷使钢产生“冷脆冷脆”。炼铁、烧结均不能。炼铁、烧结均不能去磷。去磷。锌（锌（Zn）：允许含量）：允许含量0.1
17、%（0.15kg/t）。）。锌在锌在900挥发，沉积在炉墙，使炉墙膨胀，挥发，沉积在炉墙，使炉墙膨胀，破坏炉壳；与炉尘混合易形成炉瘤。锌还原后破坏炉壳；与炉尘混合易形成炉瘤。锌还原后不溶于铁水。锌在烧结过程中能除去不溶于铁水。锌在烧结过程中能除去5060%。含量大于含量大于3%时不允许其直接入炉。时不允许其直接入炉。铅（铅（Pb）：允许含量）：允许含量0.1%（0.15kg/t）。）。铅易还原，不溶于铁水，但沉积破坏炉底。铅易还原，不溶于铁水，但沉积破坏炉底。铜（铜（Cu）：允许含量）：允许含量0.2%。少量铜增加耐蚀。少量铜增加耐蚀性，量多使钢材性，量多使钢材“热脆热脆”，不易轧制和焊接。，
18、不易轧制和焊接。砷（砷（As）：允许含量）：允许含量0.07%（生产优质钢、（生产优质钢、线材要求线材要求0.04%）。砷使钢冷脆和焊接性变）。砷使钢冷脆和焊接性变坏，生铁中含砷应小于坏，生铁中含砷应小于1%，优质生铁要求不，优质生铁要求不含砷。砷在高炉中含砷。砷在高炉中100%还原进入生铁。还原进入生铁。锡（锡（Sn）：允许含量）：允许含量0.08%。锡使钢具有脆。锡使钢具有脆性，在高炉中易使炉壁结瘤。性，在高炉中易使炉壁结瘤。钛（钛（Ti）：允许含量）：允许含量13%。钛能改善钢的耐。钛能改善钢的耐磨性和耐蚀性，但使炉渣性质变坏，在治炼时磨性和耐蚀性，但使炉渣性质变坏，在治炼时有有90%进
19、入炉渣。含量不超过进入炉渣。含量不超过1%时，对炉渣时，对炉渣及冶炼过程影响不大，超过及冶炼过程影响不大，超过45%时，使炉渣时，使炉渣性质变坏，易结炉瘤。性质变坏，易结炉瘤。氟（氟（F）：允许含量）：允许含量2.5%。烧结过程可脱除。烧结过程可脱除部分氟。部分氟。碱金属（碱金属（K2O+Na2O）：允许含量）：允许含量0.3%（3.0kg/t）。碱金属含量高会使炉身部位结）。碱金属含量高会使炉身部位结瘤、风口烧坏、焦炭粉化、经常悬料、焦比增瘤、风口烧坏、焦炭粉化、经常悬料、焦比增高、产量降低。高、产量降低。有益元素。有些与有益元素。有些与Fe伴生的元素可被还原并伴生的元素可被还原并进入生铁，
20、并能改善钢铁材料的性能，这些有进入生铁，并能改善钢铁材料的性能，这些有益元素有益元素有 Cr、Ni、V 等。还有的矿石中的伴等。还有的矿石中的伴生元素有极高的单独分离提取的价值，如生元素有极高的单独分离提取的价值，如 Ti 及稀土元素等。某些情况下，这些元素的品位及稀土元素等。某些情况下，这些元素的品位已达到可单独分离利用的程度，虽然其绝对含已达到可单独分离利用的程度，虽然其绝对含量相对于量相对于Fe仍是少量的，但其价值已远超过铁仍是少量的，但其价值已远超过铁矿石本身，则这类矿石应作为宝贵的综合利用矿石本身，则这类矿石应作为宝贵的综合利用的资源。的资源。矿石的还原性。矿石在炉内被煤气还原的难矿
21、石的还原性。矿石在炉内被煤气还原的难易程度称为易程度称为“还原性还原性”，冶炼易还原的矿石，冶炼易还原的矿石，可降低碳素消耗量。矿石的还原性与其结构，可降低碳素消耗量。矿石的还原性与其结构，特别是开口的微气孔率及气孔的分布状态有关。特别是开口的微气孔率及气孔的分布状态有关。一般赤铁矿不如磁铁矿致密，还原性好。一般赤铁矿不如磁铁矿致密，还原性好。褐铁矿及菱铁矿在炉内受热后，其所含碳酸盐褐铁矿及菱铁矿在炉内受热后，其所含碳酸盐及结晶水或分解或挥发，留下孔洞，形成疏松及结晶水或分解或挥发，留下孔洞，形成疏松多孔的结构便于煤气的渗透，故此类矿石的还多孔的结构便于煤气的渗透，故此类矿石的还原性好。原性好
22、。矿石的高温性能。矿石是在炉内逐渐受热、矿石的高温性能。矿石是在炉内逐渐受热、升温的过程中被还原的。矿石在受热及被还原升温的过程中被还原的。矿石在受热及被还原的过程中及还原后都不应因强度下降而破碎，的过程中及还原后都不应因强度下降而破碎，以免矿粉堵塞煤气流通孔道而造成冶炼过程的以免矿粉堵塞煤气流通孔道而造成冶炼过程的障碍。为了在熔化造渣之前，矿石更多地被煤障碍。为了在熔化造渣之前，矿石更多地被煤气所还原，矿石的软化熔融温度不可过低，软气所还原，矿石的软化熔融温度不可过低，软化与熔融的温度区间不可过宽。这样一方面可化与熔融的温度区间不可过宽。这样一方面可保证炉内有良好的透气性，另一方面可使矿石保
23、证炉内有良好的透气性，另一方面可使矿石在软熔前达到较高的还原度，以减少高温直接在软熔前达到较高的还原度，以减少高温直接还原度，降低能源消耗。块矿的软熔性能与酸还原度，降低能源消耗。块矿的软熔性能与酸性球团相近，但软熔温度均低于烧结矿。性球团相近，但软熔温度均低于烧结矿。天然矿石热爆裂性能。天然矿中含有带结晶水天然矿石热爆裂性能。天然矿中含有带结晶水和碳酸盐的矿物，在高炉上部加热时，气体逸和碳酸盐的矿物，在高炉上部加热时，气体逸出而使矿石爆裂，影响高炉上部的透气性。出而使矿石爆裂，影响高炉上部的透气性。矿石入炉前的加工处理。入炉原料成分稳定，矿石入炉前的加工处理。入炉原料成分稳定，即其成分的波动
24、幅度值很小，对改善高炉冶炼即其成分的波动幅度值很小，对改善高炉冶炼指标有很大的作用。为此，应在原料入厂后指标有很大的作用。为此，应在原料入厂后 对对其进行中和、混匀处理，即用所谓其进行中和、混匀处理，即用所谓“平铺切取平铺切取”法。将入厂原料水平分层堆存到一定数量，一法。将入厂原料水平分层堆存到一定数量，一般应达数千吨，然后再纵向取用。般应达数千吨，然后再纵向取用。矿石粒度组成。一般矿石粒度的下限为矿石粒度组成。一般矿石粒度的下限为8mm，大可至大可至2030mm。小于。小于5mm的称为粉末，它的称为粉末，它严重阻碍炉内煤气的正常流动，必须筛除。严重阻碍炉内煤气的正常流动，必须筛除。粒度均匀，
25、粒度分布范围窄，料柱孔隙度高，粒度均匀，粒度分布范围窄，料柱孔隙度高，则料柱透气性好。而粒度小被气体还原时反应则料柱透气性好。而粒度小被气体还原时反应速度快，在矿石软熔前可达到较高的还原度，速度快，在矿石软熔前可达到较高的还原度，有利于降低单位产品的燃料消耗量。粒度的大有利于降低单位产品的燃料消耗量。粒度的大小必须适当兼顾。小必须适当兼顾。实践证明，矿石的粒度宜小而均匀。济南铁厂实践证明，矿石的粒度宜小而均匀。济南铁厂进行过不同粒度天然矿的冶炼试验全部使用粒进行过不同粒度天然矿的冶炼试验全部使用粒度度2035mm的中块代替的中块代替3550mm的大块时，的大块时，降低焦比降低焦比51kg/t，
26、而全部使用粒度而全部使用粒度820mm的的小块代替中块时，小块代替中块时，降低焦比降低焦比130kg/t。现代高炉使用的铁矿石，都必须严格进行整粒，现代高炉使用的铁矿石，都必须严格进行整粒，大中高炉的适宜粒度为大中高炉的适宜粒度为825mm，小高炉的适，小高炉的适宜粒度为宜粒度为520mm，其小于，其小于5mm的粉末含量的粉末含量都应小于都应小于5%。（4）熔剂）熔剂 1）熔剂）熔剂 由于高炉造渣的需要，入炉料中常需配加一定由于高炉造渣的需要，入炉料中常需配加一定数量的助熔剂，简称熔剂。最常用的熔剂有：数量的助熔剂，简称熔剂。最常用的熔剂有：碱性熔剂：石灰石（碱性熔剂：石灰石（CaCO3）、白
27、云石）、白云石 Ca(Mg)CO3 等；酸性熔剂：硅石（等；酸性熔剂：硅石（SiO2）、）、蛇纹石（蛇纹石（3MgO2SiO22H2O）等。）等。石灰石的主要成分为碳酸钙（石灰石的主要成分为碳酸钙（CaCO3），碳酸），碳酸钙的钙的CaO含量为含量为56%，而石灰石的实际含量为，而石灰石的实际含量为50%左右。石灰石中除含有少量的左右。石灰石中除含有少量的MgCO3外，外，还含有少量还含有少量SiO2和和Al2O3等。扣除中和等。扣除中和SiO2所所需的需的CaO后，石灰石中有效的后，石灰石中有效的CaO含量一般为含量一般为4548%。直接装入高炉的石灰石粒度上限，以其在达到直接装入高炉的石灰
28、石粒度上限，以其在达到900温度区能全部分解为准，大于温度区能全部分解为准，大于300m3的的高炉，石灰石的粒度范围应为高炉，石灰石的粒度范围应为2050mm；小；小于于300m3的高炉，其石灰石粒度范围为的高炉，其石灰石粒度范围为1030mm。入炉前应筛赊粉末及泥土杂质。入炉前应筛赊粉末及泥土杂质。为了调整高炉渣的为了调整高炉渣的MgO含量，改善炉渣的流动含量，改善炉渣的流动性，提高脱硫能力，有时在炉料中加入含镁熔性，提高脱硫能力，有时在炉料中加入含镁熔剂。一般常用的含镁熔剂为白云石，其理论成剂。一般常用的含镁熔剂为白云石，其理论成分为分为CaCO3 54.2%，MgCO3 45.8%。我国
29、少数企业以菱镁石（我国少数企业以菱镁石（MgCO3）或蛇纹石）或蛇纹石（3MgO2SiO22H2O）做含镁熔剂，后者可）做含镁熔剂，后者可同时作为酸性熔剂。同时作为酸性熔剂。2）高炉冶炼对熔剂的要求）高炉冶炼对熔剂的要求 有效成分含量要高。如对石灰石及白云石来有效成分含量要高。如对石灰石及白云石来说，即要求其有效熔剂性高。熔剂含有的碱性说，即要求其有效熔剂性高。熔剂含有的碱性氧化物扣除其本身酸性物造渣需要的碱性氧化氧化物扣除其本身酸性物造渣需要的碱性氧化物后所余之碱性氧化物质量分数即为有效熔剂物后所余之碱性氧化物质量分数即为有效熔剂性：性：式中式中CaO、MgO、SiO2分别为熔剂中分别为熔剂
30、中各相应组分的质量分数，各相应组分的质量分数，%；R为造渣所为造渣所需需 求的炉渣碱度求的炉渣碱度 RSiOMgOCaOMgOCaO2)()(有效2SiOMgOCaO 熔剂中含熔剂中含 S、P等有害杂质的量尽可能低。等有害杂质的量尽可能低。在主要使用天然富矿的高炉上，熔剂往往作为在主要使用天然富矿的高炉上，熔剂往往作为入炉原料的一种，单独加入炉内，且配用量也入炉原料的一种，单独加入炉内，且配用量也较多。这些碳酸盐在炉内受热分解，要消耗大较多。这些碳酸盐在炉内受热分解，要消耗大量的热，而且这些热是炉内燃烧昂贵的焦炭提量的热，而且这些热是炉内燃烧昂贵的焦炭提供的。供的。大多数大中型高炉使用高碱度烧
31、结矿作为主要大多数大中型高炉使用高碱度烧结矿作为主要含铁原料，（平均占含铁原料的含铁原料，（平均占含铁原料的90左右），左右），已无须或只需加入少量的熔剂入炉。已无须或只需加入少量的熔剂入炉。在特殊情况下，如洗刷炉墙上的粘结物或炉缸在特殊情况下，如洗刷炉墙上的粘结物或炉缸堆积以及炉况不顺行时，要加入特殊熔剂如萤堆积以及炉况不顺行时，要加入特殊熔剂如萤石（石（CaF2）和均热炉渣（）和均热炉渣（FeO）等。其目的是）等。其目的是造成低熔点、低粘度的炉渣，但这些特殊熔剂造成低熔点、低粘度的炉渣，但这些特殊熔剂只能作为短时期使用的炉料。只能作为短时期使用的炉料。当冶炼含碱性氧化物脉石为主的矿石时，则
32、熔当冶炼含碱性氧化物脉石为主的矿石时，则熔剂应为酸性物，如常用的硅石（剂应为酸性物，如常用的硅石（SiO2）等。要）等。要求硅石的求硅石的SiO2含量大于含量大于90%，粒度上限不超过，粒度上限不超过30mm，不含小于，不含小于10mm粉末。粉末。（5）锰矿）锰矿 铸造及炼钢生铁都要求含有一定数量的铸造及炼钢生铁都要求含有一定数量的Mn，为此，入炉料中应配加相应数量的锰矿。而当为此，入炉料中应配加相应数量的锰矿。而当高炉冶炼含高炉冶炼含Mn 高的铁合金时，如高的铁合金时，如FeMn或或SiMn合金等，则锰矿即成为主要原料。合金等，则锰矿即成为主要原料。当高炉炉缸堆积时，锰矿也可作为洗炉剂。当高
33、炉炉缸堆积时，锰矿也可作为洗炉剂。（6）烧）烧 结结 矿矿 烧结矿就是我国炼铁高炉的主要原料，提高烧烧结矿就是我国炼铁高炉的主要原料，提高烧结矿质量自然成为高炉精料的主攻方向。结矿质量自然成为高炉精料的主攻方向。烧结生产历经烧结生产历经20世纪世纪50年代酸性或低碱度烧结年代酸性或低碱度烧结矿、矿、60年代自熔性烧结矿到年代自熔性烧结矿到80 年代高碱度烧年代高碱度烧结矿工艺三个阶段，结合低碳厚料层烧结、球结矿工艺三个阶段，结合低碳厚料层烧结、球团烧结和小球烧结技术的推广应用，烧结矿质团烧结和小球烧结技术的推广应用，烧结矿质量明显提高，集中表现在碱度提高的同时，烧量明显提高，集中表现在碱度提高
34、的同时，烧结矿品位和强度提高，粒度组成和高温冶金性结矿品位和强度提高，粒度组成和高温冶金性能改善。能改善。1）高炉冶炼对烧结矿质量有哪些要求）高炉冶炼对烧结矿质量有哪些要求?高炉冶炼对烧结矿质量有以下几点要求：高炉冶炼对烧结矿质量有以下几点要求：强度好、粒度均匀、粉末少。使用强度好的强度好、粒度均匀、粉末少。使用强度好的烧结矿，可以大大改善高炉冶炼的技术经济指烧结矿，可以大大改善高炉冶炼的技术经济指标。因为强度好的烧结矿粉末少，可以改善高标。因为强度好的烧结矿粉末少，可以改善高炉料柱的透气性，有利炉况顺行和煤气流的合炉料柱的透气性，有利炉况顺行和煤气流的合理分布，从而导致焦比的降低和产量的提高
35、。理分布，从而导致焦比的降低和产量的提高。还原性好。使用还原性好的烧结矿有助于降还原性好。使用还原性好的烧结矿有助于降低焦比。一般认为低焦比。一般认为 FeO含量高表明烧结矿中难含量高表明烧结矿中难还原的还原的 FeOSiO2 或较难还原的钙铁橄榄石增或较难还原的钙铁橄榄石增加，烧结矿熔融程度较高。在烧结中应当保证加，烧结矿熔融程度较高。在烧结中应当保证烧结强度的前提下，确定适宜而稳定的烧结强度的前提下，确定适宜而稳定的FeO指指标。标。高品位、合适碱度、低含硫量。一般烧结矿高品位、合适碱度、低含硫量。一般烧结矿含铁提高含铁提高1，可降低焦比，可降低焦比2，增加产量，增加产量3。但烧结矿的品位
36、取决于原料条件和精矿品位。但烧结矿的品位取决于原料条件和精矿品位。烧结矿碱度应在保证强度的条件下，使高炉不烧结矿碱度应在保证强度的条件下，使高炉不加或少加石灰石，使用合适碱度的烧结矿可以加或少加石灰石，使用合适碱度的烧结矿可以改善高炉内还原过程和造渣过程，降低焦比。改善高炉内还原过程和造渣过程，降低焦比。烧结矿按碱度可分为非熔剂性（即普通）烧结烧结矿按碱度可分为非熔剂性（即普通）烧结矿、自熔性烧结矿和熔剂性烧结矿三种。其衡矿、自熔性烧结矿和熔剂性烧结矿三种。其衡量标准是炉渣的碱度。量标准是炉渣的碱度。烧结矿的含硫量愈低愈好。最高不能超过烧结矿的含硫量愈低愈好。最高不能超过0.1。稳定性好。烧结
37、矿的化学成分和物理性质均稳定性好。烧结矿的化学成分和物理性质均应稳定，以保证高炉炉况的稳定。应稳定，以保证高炉炉况的稳定。2）高碱度烧结矿的冶金性能）高碱度烧结矿的冶金性能 具有良好的还原性。矿石的还原性影响着高具有良好的还原性。矿石的还原性影响着高炉冶炼的指标。根据生产统计：矿石的还原性炉冶炼的指标。根据生产统计：矿石的还原性每改善每改善10，焦比可降低，焦比可降低89。我国部分。我国部分厂家烧结矿还原度与碱度的关系示于图。厂家烧结矿还原度与碱度的关系示于图。从图可以看出，随着烧结矿碱度的提高，烧结从图可以看出，随着烧结矿碱度的提高，烧结矿还原性变化的普遍规律为：第一阶段还原性矿还原性变化的
38、普遍规律为：第一阶段还原性改善较明显，改善较明显，曲线上升较快，第二阶段上升缓曲线上升较快，第二阶段上升缓慢，一般有一最佳峰值；第三阶段还原性重又慢，一般有一最佳峰值；第三阶段还原性重又变差，曲线下降。这种变化规律是由烧结矿的变差，曲线下降。这种变化规律是由烧结矿的粘结相以及矿物组成所决定的。当烧结矿碱度粘结相以及矿物组成所决定的。当烧结矿碱度低时，一般低时，一般 FeO较高，粘结相以铁橄榄石为主，较高，粘结相以铁橄榄石为主，含铁硅酸盐矿物难还原，因而烧结矿还原性差。含铁硅酸盐矿物难还原，因而烧结矿还原性差。随着碱度的提高，烧结矿中易还原的铁酸钙数随着碱度的提高，烧结矿中易还原的铁酸钙数量增加
39、，渣相减少，还原性得到改善。当碱度量增加，渣相减少，还原性得到改善。当碱度提高到一定数值时，铁酸钙成为主相，特别是提高到一定数值时，铁酸钙成为主相，特别是以针状析出时，以针状析出时，还原性最佳。还原性最佳。如果烧结矿碱度进一步提高，还原性较差的铁如果烧结矿碱度进一步提高，还原性较差的铁酸二钙的数量增加，而且硅酸三钙等渣相也明酸二钙的数量增加，而且硅酸三钙等渣相也明显增加，导致还原性重又下降。综上所述，从显增加，导致还原性重又下降。综上所述，从还原性角度出发，各厂家应通过试验将烧结矿还原性角度出发，各厂家应通过试验将烧结矿碱度提高到峰值附近为最适宜。碱度提高到峰值附近为最适宜。具有较好的冷强度和
40、较低的还原粉化率。在具有较好的冷强度和较低的还原粉化率。在我国各厂家使用本地资源生产自熔性烧结矿过我国各厂家使用本地资源生产自熔性烧结矿过程中遇到的问题之一是强度差，在冷却过程中程中遇到的问题之一是强度差，在冷却过程中自动碎裂。产生这一现象的原因是硅酸二钙在自动碎裂。产生这一现象的原因是硅酸二钙在降温过程中发生多晶转变，当降温过程中发生多晶转变，当2CaOSiO2 转变到转变到2CaOSiO2 时体积膨胀时体积膨胀10，随之，随之产生的很大内部应力使烧结矿裂为粉粒。产生的很大内部应力使烧结矿裂为粉粒。在高氟精矿粉烧结过程中，由于氟使液相粘度在高氟精矿粉烧结过程中，由于氟使液相粘度和表面张力大幅
41、度降低，易为烧结过程中的气和表面张力大幅度降低，易为烧结过程中的气流通过而形成众多的通路，在烧结矿冷却时给流通过而形成众多的通路，在烧结矿冷却时给烧结矿留下疏松多孔薄壁结构，严重影响强度。烧结矿留下疏松多孔薄壁结构，严重影响强度。在攀钢含钒钛精矿粉烧结时，因其低硅高钛的在攀钢含钒钛精矿粉烧结时，因其低硅高钛的特点，烧结过程中产生的低熔点液相少，粘结特点，烧结过程中产生的低熔点液相少，粘结相中出现数量较多的高熔点物相相中出现数量较多的高熔点物相钙钛矿钙钛矿（CaOTiO2 熔点熔点1970）它的析出既不起固）它的析出既不起固结作用，而且性脆，抗压强度低，加之烧结矿结作用，而且性脆，抗压强度低，加
42、之烧结矿中物相种类众多，使烧结矿有较大的内应力，中物相种类众多，使烧结矿有较大的内应力，以上诸因素使自熔性烧结矿的强度较差。以上诸因素使自熔性烧结矿的强度较差。试验研究表明，解决强度问题的办法之一是生试验研究表明，解决强度问题的办法之一是生产高碱度烧结矿，使粘结相和矿物组成转变成产高碱度烧结矿，使粘结相和矿物组成转变成以铁酸钙为主，以铁酸钙为主，在宏观结构上使多孔薄壁转变在宏观结构上使多孔薄壁转变为大孔厚壁，在组织结构上形成牢固的熔蚀结为大孔厚壁，在组织结构上形成牢固的熔蚀结构。同时由于铁酸钙数量增加，使影响强度的构。同时由于铁酸钙数量增加，使影响强度的其他矿物数量减少，例如减少包钢烧结矿中的
43、其他矿物数量减少，例如减少包钢烧结矿中的枪晶石，枪晶石，攀钢烧结矿中的钙钛矿等也有利于强攀钢烧结矿中的钙钛矿等也有利于强度的提高。度的提高。低温还原粉化率在我国一般均较低，但是使用低温还原粉化率在我国一般均较低，但是使用澳大利亚赤铁矿矿粉较多时，以及钒钛磁铁矿澳大利亚赤铁矿矿粉较多时，以及钒钛磁铁矿烧结中再生赤铁矿多时，低温还原粉化率会偏烧结中再生赤铁矿多时，低温还原粉化率会偏高，在烧结矿碱度提高以后，低温粉化率一般高，在烧结矿碱度提高以后，低温粉化率一般随之下降。随之下降。具有较高的荷重软化温度。一般来说，当烧具有较高的荷重软化温度。一般来说，当烧结矿碱度在结矿碱度在2.0 以下时，随着碱度
44、的提高，软以下时，随着碱度的提高，软化开始和终了温度都是上升的，而其软化温度化开始和终了温度都是上升的，而其软化温度区间则有变窄趋势。烧结矿的荷重软化性能很区间则有变窄趋势。烧结矿的荷重软化性能很大程度上取决于其还原性，矿物组成和孔隙结大程度上取决于其还原性，矿物组成和孔隙结构。还原性好的，高熔点矿物多的，孔隙结构构。还原性好的，高熔点矿物多的，孔隙结构强的，其软化温度就高。正如前述，强的，其软化温度就高。正如前述，随着碱度随着碱度的提高，上述诸因素的改进均对荷重软化温度的提高，上述诸因素的改进均对荷重软化温度的提高起着有利的影响。的提高起着有利的影响。具有良好的高温还原性和熔滴特性。成田贵具
45、有良好的高温还原性和熔滴特性。成田贵一等对烧结矿的高温还原性及熔滴性能的研究一等对烧结矿的高温还原性及熔滴性能的研究表明，烧结矿碱度的提高改善了烧结矿表明，烧结矿碱度的提高改善了烧结矿1100和和1200的高温还原性（见表），而熔滴温度的高温还原性（见表），而熔滴温度也随碱度的提高而上升也随碱度的提高而上升 熔滴温度区间则变窄。熔滴温度区间则变窄。不同碱度烧结矿的高温还原及熔滴特性不同碱度烧结矿的高温还原及熔滴特性（根据日本成田贵一试验数据）（根据日本成田贵一试验数据）北京科技大学烧结球团研究室对杭钢不同碱度北京科技大学烧结球团研究室对杭钢不同碱度烧结矿的熔滴性能测定所得特性曲线也显示了烧结矿
46、的熔滴性能测定所得特性曲线也显示了相同的规律：随着碱度的提高，在同一温度的相同的规律：随着碱度的提高，在同一温度的条件下，其压差是下降的，即碱度较高的烧结条件下，其压差是下降的，即碱度较高的烧结矿具有较好的料层透气性。烧结矿的熔滴温度矿具有较好的料层透气性。烧结矿的熔滴温度及其区间也随碱度提高而得到改善。及其区间也随碱度提高而得到改善。由于高碱度烧结矿具有上述诸多的优点，无论由于高碱度烧结矿具有上述诸多的优点，无论从理论研究结果，还是从生产实践经验都肯定从理论研究结果，还是从生产实践经验都肯定高炉采用高碱度烧结矿作为炉料是合适的。高炉采用高碱度烧结矿作为炉料是合适的。（7）球）球 团团 矿矿
47、目前球团矿有酸性氧化性球团、白云石熔剂球目前球团矿有酸性氧化性球团、白云石熔剂球团和自熔性球团三种，但目前高炉生产普遍应团和自熔性球团三种，但目前高炉生产普遍应用的是酸性氧化性球团矿。焙烧球团矿的设备用的是酸性氧化性球团矿。焙烧球团矿的设备有竖炉、带式焙烧机、链算机一回转窑等三种有竖炉、带式焙烧机、链算机一回转窑等三种类型。类型。1）球团矿为较多微孔的球状物，与烧结矿比）球团矿为较多微孔的球状物，与烧结矿比较有以下特点：较有以下特点：品位高。可以用品位很高的细精矿来生产，品位高。可以用品位很高的细精矿来生产，其酸性球团的品位可达其酸性球团的品位可达68.0%，SiO2含量仅含量仅1.15%。气
48、孔度低，最低可达气孔度低，最低可达19.7%，且全部为微气，且全部为微气孔。假密度大，可达孔。假密度大，可达3.8g/cm3，堆积密度大，堆积密度大，可达可达2.27t/m3。矿物主要为赤铁矿，矿物主要为赤铁矿，FeO含量很低（含量很低（1%左左右）。主要依靠固相固结右）。主要依靠固相固结即铁晶桥固结，硅即铁晶桥固结，硅酸盐渣相量少，只有碱度较高的石灰熔剂球团酸盐渣相量少，只有碱度较高的石灰熔剂球团矿才有较多的铁酸盐。矿才有较多的铁酸盐。冷强度好，运输性能好，冷强度好，运输性能好，ISO转鼓指数转鼓指数（+6.3mm）可高达）可高达95%。粒度均匀，。粒度均匀，816mm粒级可达粒级可达90%
49、以上。以上。自然堆角小，仅自然堆角小，仅2427，而烧结矿自然堆，而烧结矿自然堆角为角为3135。还原性能好。由于球团矿的气孔率较高，因还原性能好。由于球团矿的气孔率较高，因而其还原性优于其他种类的矿石。而其还原性优于其他种类的矿石。但是我国的球团矿含但是我国的球团矿含 SiO2偏高，致使其高温偏高，致使其高温还原性较差。个别品种的球团矿在还原时出现还原性较差。个别品种的球团矿在还原时出现异常膨胀或还原迟滞现象。异常膨胀或还原迟滞现象。高温冶金性能较差。表现为软化温度低，熔高温冶金性能较差。表现为软化温度低，熔滴特性中的压差陡升温度低和最高压差滴特性中的压差陡升温度低和最高压差pmax 数值大
50、，尽管可用配加适量的蛇纹石数值大，尽管可用配加适量的蛇纹石或白云石来改善，但与烧结矿相比高温冶金性或白云石来改善，但与烧结矿相比高温冶金性能仍差。能仍差。2）球团矿的还原膨胀性能）球团矿的还原膨胀性能 球团矿在还原过程中体积膨胀，结构疏松并产球团矿在还原过程中体积膨胀，结构疏松并产生裂纹，其抗压强度大幅度下降。球团矿的技生裂纹，其抗压强度大幅度下降。球团矿的技术要求为还原膨胀率小于术要求为还原膨胀率小于20%。引起球团矿还原膨胀的原因很多，如引起球团矿还原膨胀的原因很多，如Fe2O3还还原成原成Fe3O4，再还原成，再还原成FexO所引起的晶形和晶所引起的晶形和晶格常数的变化；格常数的变化；F
