高炉冶炼对铁矿石质量的要求1、高炉炼铁生产简介高炉炼铁是一种古老的冶炼方法，高生产率、低消耗、低成本是它的最大优势，加上不断地吸收新技术，高炉炼铁法仍然不断地发展。因而就目前而言，高炉炼铁仍然是炼铁的主力军。经过了几个世纪的发展，现代高炉技术已经达到非常高的水平。高炉冶炼过程是一个连续的生产过程。炉料从炉顶进入炉腔，在高炉底部的炉缸和炉腹中装满焦炭。炉腰和炉身中则是铁矿石、焦炭等层层相间，一直装到炉喉。从安装在炉缸上的风口鼓入大量的、温度高达-℃的热风，炉料中焦炭在风口前燃烧，迅速产生大量的热，使风口附近炉腔中心温度高达℃以上。全过程是在炉料自上而下，煤气自下而上，在相互接触过程中，经过一系列物理化学反应完成的。经过两个过程：一是还原气体的生成，二是还原气体逐步还原铁的氧化物。在高炉冶炼过程中主要有以下几个步骤：1）铁的间接还原和直接还原反应；2）造渣过程；3）生铁的形成。2、铁矿石质量对高炉冶炼的影响1）铁矿石品位的影响铁矿石品位指的是铁矿石含铁的量，铁矿石含铁量高，有利于降低高炉焦比和提高产量。国内经验参数：品位提高1%，焦比降低2%，产量提高3%。这是由于铁矿石中铁份降低，脉石数量增加，熔剂用量加大和渣量也随之升高，而且渣量增加的倍数要大于铁份降低的倍数。因此，高炉冶炼要求铁矿石品位越高越好。对于褐铁矿、菱铁矿的铁矿石，对含铁量的要求可以适当降低，原因是褐铁矿、菱铁矿在高温下，结晶水分解及CO2挥发，铁品位相对提高。2）脉石化学成分的影响脉石的化学成份对铁矿石的冶炼价值影响很大，由于大多数矿石的脉石和焦炭灰份为酸性，故在铁矿石中CaO多，烧结时加入的石灰石量（生石灰粉）可以少加或不加，具有较高的冶炼价值，矿石含铁量允许降低些。铁矿石中SiO2则低些好，SiO2多，消耗石灰石（生石灰粉）量大，烧结品位降低，入炉矿品位也随之降低，引起焦比升高，产量下降。在含铁品位相同的铁矿石中，如SiO2含量不同，其冶炼价值也不同。铁矿石中MgO高时，会减少烧结添加白云石粉的量。适量的MgO能改善高炉炉渣的流动性、脱硫能力和增加其稳定性。铁矿石中含MgO是十分有益的，含量高具有较高的冶炼价值。Al2O3在炉渣中为中性氧化物，一般泥土，焦炭灰份中Al2O3较高，铁矿石中Al2O3含量要求低些好，Al2O3过高会造成高炉炉渣流动性变差，高炉炉渣成分通常要求Al2O3含量在13～15%较为合适。根据脉石中成份不同，铁矿石分为自熔性矿和半自熔性矿：(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)=0.8~1.2为自熔性矿(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)=0.5~0.8为半自熔性矿铁矿石脉石中含TiO2，在冶炼过程中有使高炉炉渣变稠的特点，容易导致渣铁流动不畅、炉缸堆积和生铁含硫升高等，在冶炼过程中，炉渣中TiO2含量超过5%，就会造成高炉冶炼十分困难。3）有害元素的影响有害元素通常指硫（S）、磷（P）、钾（K）、钠（Na）、铅（Pb）、Zn（锌）、As（砷）、Cu。通常高炉冶炼对铁矿石要求如下：Pb＜0.1%、Zn＜0.1%、As＜0.07%、Cu＜0.2%、K2O+Na2O≤0.25%。硫（S）：硫对钢材是最为有害的成份，它使钢材产生“热脆性”。虽然铁矿石中有90%以上的硫可在冶炼中除去，但需增加熔剂的用量，引起渣量增加，产量减低，所以要求铁矿石中硫的含量越低越好,一般应小于0.2%。磷（P）：磷对钢材来说也是常见有害元素之一，它使钢材产生“冷脆性”。在选矿和烧结中磷均不能去除，在炼铁中磷全部还原进入生铁，冶炼要求铁矿石中磷含量越低越好，一般可根据规定的生铁含磷量计算出矿石中允许的含磷量,一般应小于0.1%。脱磷只能通过炼钢来进行，增加了炼钢的脱磷成本。碱金属：碱金属主要有钾和钠。钾、钠对高炉的影响不是正比例性质，高炉本身有一定的排碱能力，碱金属在控制范围内对高炉影响不大。但是入炉铁矿石碱金属含量太多，超过高炉排碱能力，就会形成碱金属富集，导致高炉中上部炉料碱金属含量大大超过入炉料原始水平。铁矿石含有较多的碱金属极易造成软化温度降低，软熔带上移，不利于发展间接还原，造成焦比升高。球团含有碱金属会造成球团异常膨胀引起严重粉化，恶化料柱透气性。碱金属对焦炭性能破坏也很严重。另外，高炉中上部碱金属化合物黏附在炉墙上，促使炉墙结厚、结瘤并破坏砖衬。因此，铁矿石含碱金属越低越好。铅（Pb）：铅在高炉中几乎全部被还原，由于密度高达11.34t∕m，故沉于死铁层之下，易破坏炉底砖缝，有可能会造成炉底烧穿。冶炼中要求铅含量越低越好，应小于0.1%。锌（Zn）：锌很容易气化，在冶炼中被还原后成为ZnO后膨胀,会引起炉衬膨胀和炉壳破坏，冶炼中要求锌含量越低越好，应小于0.1%砷（As）：砷对钢材来说也是有害元素之一，它使钢材产生冷脆性，使得钢材焊接性能变差。铁矿石中砷基本还原进入生铁，影响生铁质量。此外砷在烧结过程中挥发，对环境影响较大。要求砷含量小于0.07%。铜（Cu）：铜会使钢材“热脆”，钢材不易轧制和焊接。少量铜能改善钢的耐蚀性。铜在冶炼中易还原且全部进入生铁，继而进入钢材，若含铜量大于0.30%，钢材焊接性能降低，热脆性能增加，一般要求铜含量小于0.2%，这样可增加钢材的抗腐蚀性能。钛能改善钢的耐磨性和耐腐蚀性。但在高炉冶炼时，会使炉渣性质变坏，约有90%的钛进入炉渣。钛含量低时对炉渣及冶炼过程影响不大，含量高时，会使炉渣变稠，流动性差，对冶炼过程影响很大，而且易结炉瘤。钛有护炉作用，不少高炉专门买钛矿加入高炉护炉。总之，高炉冶炼要求铁矿石有害元素越低越好。4）铁矿石强度和粒度组成铁矿石的强度差（铁矿石的强度见表1），在高炉内易碎。粉末多，影响高炉炉内料柱的透气性，易引起炉况不顺，煤气利用不好，焦比上升，产量下降。粒度大，还原速度慢，焦比升高。高炉冶炼要求铁矿石强度好，粒度小而均匀。一般要求小于6mm及大于40mm的铁矿石不直接入炉，对于难还原的磁铁矿粒度上限要求更小些。通常入炉最佳的粒度范围为15~25mm。进口块矿的粒度规格为6~30mm，因此粒度较好。5）铁矿石的还原性和化学成分的稳定性铁矿石的还原性好，有利于降低焦比。磁铁矿还原性差，因此最好不直接入炉。磁铁矿：Fe3O4=Fe2O3.FeO，因此，FeO含量高的铁矿石，还原性差，不宜直接入炉。铁矿石化学成分波动会引起炉渣成份、炉渣碱度和生铁质量的波动，从而破坏了炉况顺行，并使焦比升高，产量降低。根据国外资料介绍，入炉原料铁分波动从±1.5%减为±0.5%，高炉可增产生铁4.5%，焦比下降2.5%。梅山钢铁公司曾进行测定，如将原料铁分波动从±1%减为±0.5%，可使高炉增产1.65%，焦比下降1.5%。我们通常采用料堆混匀，目的就是稳定矿石的成分。因此，高炉冶炼要求铁矿石化学成分相对稳定。6）精料方针：高炉冶炼对铁矿石要求的精料方针可以归纳为七个字：高、稳、熟、匀、净、小、好。
转载请注明：http://www.aierlanlan.com/tzrz/7133.html
