高炉炼铁原料和燃料及质量检验

高炉炼铁原料和燃料

及质量检验炼铁厂2012年1月27日高炉炼铁铁原料和和燃料及及质量检检验1、炼铁铁原原料（1）高高炉炼铁铁对精料料的要求求精料就是是全面改改进原燃燃料的质质量，为为降低焦焦比和提提高冶炼炼强度打打下物质质基础。。保证高高炉能在在大风、、高压、、高风温温、高负负荷的生生产条件件下仍能能稳定顺顺行。周传典同同志说：：“高炉炉必须采采用精料料，这是是两千多多年来中中外炼铁铁人员反反复认识识的共同同结论。。”它它是一条条根本的的准则。。精料的具具体内容容可概括括为“高高、熟、、净，匀匀、小、、稳”六六个字，，此外，，应重视视高温冶冶金性能能及合理理的炉料料结构。。或者高高炉精料料方针的的内容归归结为：：“高、、熟、稳稳、均、、小、少少、好””。1）高炉炉精料方方针的内内容：““高、熟熟、稳、、均、小小、少、、好”。。①高A入炉炉含铁品品位要高高（这是是精料技技术的核核心）。。入炉含含铁品位位提高1%，炼炼铁燃料料比降低低1.5%，产产量提高高2.5%，渣渣量减少少30kg/t，允许许多喷煤煤15kg/t。B原燃燃料转鼓鼓强度要要高。大大高炉对对原燃料料质量的的要求高高于中小小高炉，，如宝钢钢焦炭M40为为大于88%，，M10为小于于6.5%，CRI小小于26%，CSR大大于66%。一一般高炉炉M40要求为为80%%，M10为小小于7%%，CRI小于于30%%，CSR大于于60%%。C烧结结矿碱度度要高（（1.8~2..0）。。②熟熟料比（（烧结矿矿+球团团矿）要要高。目目前不再再追求100%%的熟料料比，如如宝钢熟熟料比为为81%%，增加加高品位位块矿，，可有效效提高入入炉品位位，有利利于节能能减排。。但熟料料比不宜宜低于80%，，否则会会使燃料料比升高高。③稳原燃料供供应的数数量、比比例和质质量要稳稳定。原原燃料稳稳定是高高炉生产产的灵魂魂。④均原燃料的的粒度和和成分要要均匀。。这是高高炉提高高料柱透透气性有有效办法法。大、、中、小小粒度的的炉料混混装会有有填充作作用，减减少有效效空间。。一般要要求矿石石5~15mm的粒度度要小于于30%%，焦炭炭在炉缸缸的空间间在40%。⑤小原燃料的的粒度要要偏小，，球团矿矿8~16mm，烧结结矿5~~50mm，焦焦炭30~75mm，，块矿5~15mm。。中小高高炉使用用的原燃燃料粒度度可偏小小一些。。⑥少入炉粉末末要少（（<5mm的要要小于3%），，炉料中中含有害害杂质（（S、P、K、、Na、、Zn、、Pb、、F等））要少。。炉料中中碱金属属含量<<0.3%，Pb含量量小于0.15%。⑦好矿石冶金金性能好好：软熔熔温度高高（大于于1350℃）），软熔熔区间窄窄（小于于250℃），，低温还还原粉化化低，还还原度高高（大于于60%%）等。。（2）炉炉料合理理化结构构从理论上上和高炉炉经营管管理的角角度看，，使用单单一矿石石并把熟熟料率提提高到100%%是合理理的。然然而目前前还没有有一种理理想的矿矿石能够够完全满满足现代代力型高高炉强化化的需要要。炉料料结构合合理与否否直接影影响高炉炉冶炼酌酌经济技技术指标标。目前有四四种高炉炉炉料结结构：1）100%酸酸性球团团矿，但但每吨生生铁需加加250kg//t以上上的石灰灰石。2）以酸酸性球团团为主，，配加超超高碱度度烧结矿矿。3）100%自自熔性烧烧结矿。。4）以高高碱度烧烧结矿为为主，配配加天然然矿或酸酸性球团团矿。采用什么么样的炉炉料，应应依据国国家的具具体条件件，即合合理利用用国家资资源而定定。合理理炉料结结构应从从国家和和本企业业实际情情况出发发，充分分满足高高炉强化化冶炼的的要求，，能获得得较高的的生产率率，比较较低的燃燃料消耗耗和好的的经济效效益。符符合这些些条件的的炉料组组成就是是合理的的炉料结结构。目目前我国国高炉使使用的炉炉料结构构为：高高碱度烧烧结矿++球团矿矿+块矿矿。（3）天天然块矿矿1）含铁铁矿物的的分类及及铁矿石石工业类类型的划划分①含铁矿矿物的分分类及其其主要性性质根据铁矿矿石中铁铁氧化物物主要矿矿物形态态人们把把铁矿石石分为赤赤铁矿、、磁铁矿矿、褐铁铁矿和菱菱铁矿等等。不同种类类铁矿石石的特征征2）对铁铁矿石的的评价对铁矿石石的评价价是：①含Fe品位位。矿石石品位基基本上决决定了矿矿石的价价格，即即冶炼的的经济性性。含Fe量量愈高高的矿石石，脉石石含量愈愈低，则则冶炼时时所需熔熔剂量和和形成的的渣量也也少，用用于分离离渣与铁铁所耗能能量相应应降低。。含Fe量量高并可可直接送送入高炉炉冶炼的的铁矿石石称为富富矿。含含Fe品品位低低需经富富选才能能入炉的的为贫矿矿。划分分富矿与与贫矿没没有统一一的标准准，此界界限将随随选矿及及冶炼技技术水平平的提高高而变化化。一般将矿矿石中Fe质质量分分数高于于65﹪而S、P等杂质质少的矿矿石，供供直接还还原法和和熔融还还原法使使用。而矿石中中Fe的质质量分数数高于50﹪而而低于65﹪的的可供高高炉使用用。我我国富矿矿贮量已已很少，，绝大部部分是Fe的的质量量分数为为30﹪左右右的贫矿矿，要经经过选矿矿后才能能使用。。②脉石的的成分及及分布。。铁矿石石中的脉脉石包括括：SiO2、Al2O3、CaO及MgO等氧氧化物。。在高炉炉条件下下，这些些氧化物物不能或或很难被被还原，，最终以以炉渣的的形式与与金属铁铁分离。。渣中碱碱性氧化化物（CaO++MgO）等等与酸性性氧化物物SiO2等的质量量分数应应大体相相等，因因为只有有如此，，渣的熔熔点才较较低，粘粘度也较较小，易易于在炉炉内处理理而不致致有碍于于正常操操作。为此，实实际操作作中应根根据铁矿矿石带入入的脉石石的成分分和数量量，配加加适当的的“助熔熔剂”，，简称熔熔剂，以以便得到到性能较较理想的的炉渣。。此外，，造渣物物的另一一个重要要来源——焦炭及及煤粉灰灰分，它它们几乎乎是100﹪的的酸性氧氧化物，，必须从从其他炉炉料中摄摄取碱性性成分，，然而大大多数铁铁矿石的的脉石也也是酸性性氧化物物，故通通常要消消耗相当当数量的的石灰石石（CaCO3）或白云云石（CaCO3·MgCO3）等碱性性物作为为熔剂。。若矿石的的脉石成成分中碱碱性物较较多，甚甚至以碱碱性物为为主，必必然会节节省为中中和燃料料灰分中中的酸性性造渣物物所需外外加的熔熔剂量，，这是极极为有利利的。有些矿石石中Al2O3的质量分分数很高高，也是是不利的的，因为为Al2O3将大大地地提高炉炉渣的熔熔点。矿石中（（CaO+MgO））质量分分数适当当的矿石石，可允允许矿石石中Fe的质量量分数低低些，冶冶炼仍然然是经济济的。用用扣除（（CaO+MgO））后的折折算Fe的质质量分数数对不同同的矿石石进行评评价和对对比是合合理的。。③有害元元素的含含量。矿矿石中除除去不能能还原而而造渣的的氧化物物外，常常含有其其他化合合物，它它们可以以被还原原为元素素形态，，其中有有的可与与Fe形形成合合金，有有的则不不能，有有些则是是有害的的。常见的有有害元素素是：S、P较较少见见的有碱碱金属K、Na等等，以及及Cu、Pb、Zn、F及及As等等。S、P、、As和和Cu易易还原为为元素并并进入生生铁，对对铁及其其后的钢钢及钢材材的性能能有害。。碱金属属及Zn、Pb和和F等虽虽不能进进入生铁铁，但易易于破坏坏炉衬，，或易于于挥发并并在炉内内循环累累积造成成结瘤事事故，或或污染环环境有害害人身健健康。事事先用选选矿法除除去这些些有害杂杂质，或或困难很很大，或或代价太太高，迫迫使高炉炉炉料中中不得不不限制这这些矿石石用量的的百分比比，从而而极大地地降低了了这些矿矿石的使使用价值值。各种有害害杂质的的界限含含量：硫（S））：允许许含量≤≤0.1%。硫硫使钢产产生“热热脆”，，1t生生铁的原原燃料总总含硫量量一般在在5kg/t以以下。磷（P））：允许许含量≤≤0.2%。对对于一般般炼钢生生铁，磷磷使钢产产生“冷冷脆”。。炼铁、、烧结均均不能去去磷。锌（Zn）：允允许含量量≤0..1%（（≤0..15kg/t）。锌锌在900℃挥挥发，沉沉积在炉炉墙，使使炉墙膨膨胀，破破坏炉壳壳；与炉炉尘混合合易形成成炉瘤。。锌还原原后不溶溶于铁水水。锌在在烧结过过程中能能除去50~60%。。含量大大于3%%时不允允许其直直接入炉炉。铅（Pb）：允允许含量量≤0..1%（（≤0..15kg/t）。铅铅易还原原，不溶溶于铁水水，但沉沉积破坏坏炉底。。铜（Cu）：允允许含量量≤0..2%。。少量铜铜增加耐耐蚀性，，量多使使钢材““热脆””，不易易轧制和和焊接。。砷（As）：允允许含量量≤0..07%%（生产产优质钢钢、线材材要求≤≤0.04%））。砷使使钢冷脆脆和焊接接性变坏坏，生铁铁中含砷砷应小于于1%，，优质生生铁要求求不含砷砷。砷在在高炉中中100%还原原进入生生铁。锡（Sn）：允允许含量量≤0..08%%。锡使使钢具有有脆性，，在高炉炉中易使使炉壁结结瘤。钛（Ti）：允允许含量量≤13%。钛钛能改善善钢的耐耐磨性和和耐蚀性性，但使使炉渣性性质变坏坏，在治治炼时有有90%%进入炉炉渣。含含量不超超过1%%时，对对炉渣及及冶炼过过程影响响不大，，超过4~5%%时，使使炉渣性性质变坏坏，易结结炉瘤。。氟（F））：允许许含量≤≤2.5%。烧烧结过程程可脱除除部分氟氟。碱金属（（K2O+Na2O）：允允许含量量≤0..3%（（≤3..0kg/t））。碱金金属含量量高会使使炉身部部位结瘤瘤、风口口烧坏、、焦炭粉粉化、经经常悬料料、焦比比增高、、产量降降低。④有益元元素。有有些与Fe伴生生的元素素可被还还原并进进入生铁铁，并能能改善钢钢铁材料料的性能能，这些些有益元元素有Cr、、Ni、、V等等。还有有的矿石石中的伴伴生元素素有极高高的单独独分离提提取的价价值，如如Ti及稀稀土元素素等。某某些情况况下，这这些元素素的品位位已达到到可单独独分离利利用的程程度，虽虽然其绝绝对含量量相对于于Fe仍仍是少量量的，但但其价值值已远超超过铁矿矿石本身身，则这这类矿石石应作为为宝贵的的综合利利用的资资源。⑤矿石的的还原性性。矿石石在炉内内被煤气气还原的的难易程程度称为为“还原原性”，，冶炼易易还原的的矿石，，可降低低碳素消消耗量。。矿石的的还原性性与其结结构，特特别是开开口的微微气孔率率及气孔孔的分布布状态有有关。一一般赤铁铁矿不如如磁铁矿矿致密，，还原性性好。褐铁矿及及菱铁矿矿在炉内内受热后后，其所所含碳酸酸盐及结结晶水或或分解或或挥发，，留下孔孔洞，形形成疏松松多孔的的结构便便于煤气气的渗透透，故此此类矿石石的还原原性好。。⑥矿石的的高温性性能。矿矿石是在在炉内逐逐渐受热热、升温温的过程程中被还还原的。。矿石在在受热及及被还原原的过程程中及还还原后都都不应因因强度下下降而破破碎，以以免矿粉粉堵塞煤煤气流通通孔道而而造成冶冶炼过程程的障碍碍。为了了在熔化化造渣之之前，矿矿石更多多地被煤煤气所还还原，矿矿石的软软化熔融融温度不不可过低低，软化化与熔融融的温度度区间不不可过宽宽。这样样一方面面可保证证炉内有有良好的的透气性性，另一一方面可可使矿石石在软熔熔前达到到较高的的还原度度，以减减少高温温直接还还原度，，降低能能源消耗耗。块矿矿的软熔熔性能与与酸性球球团相近近，但软软熔温度度均低于于烧结矿矿。天然矿石石热爆裂裂性能。。天然矿矿中含有有带结晶晶水和碳碳酸盐的的矿物，，在高炉炉上部加加热时，，气体逸逸出而使使矿石爆爆裂，影影响高炉炉上部的的透气性性。⑦矿石入入炉前的的加工处处理。入入炉原料料成分稳稳定，即即其成分分的波动动幅度值值很小，，对改善善高炉冶冶炼指标标有很大大的作用用。为此此，应在在原料入入厂后对对其进进行中和和、混匀匀处理，，即用所所谓“平平铺切取取”法。。将入厂厂原料水水平分层层堆存到到一定数数量，一一般应达达数千吨吨，然后后再纵向向取用。。⑧矿石粒粒度组成成。一般般矿石粒粒度的下下限为8mm，，大可至至20~~30mm。小小于5mm的称称为粉末末，它严严重阻碍碍炉内煤煤气的正正常流动动，必须须筛除。。粒度均匀匀，粒度度分布范范围窄，，料柱孔孔隙度高高，则料料柱透气气性好。。而粒度度小被气气体还原原时反应应速度快快，在矿矿石软熔熔前可达达到较高高的还原原度，有有利于降降低单位位产品的的燃料消消耗量。。粒度的的大小必必须适当当兼顾。。实践证明明，矿石石的粒度度宜小而而均匀。。济南铁铁厂进行行过不同同粒度天天然矿的的冶炼试试验全部部使用粒粒度20~35mm的的中块代代替35~50mm的的大块时时，降低低焦比51kg/t，，而全全部使用用粒度8~20mm的的小块代代替中块块时，降降低焦焦比130kg/t。。现代高炉炉使用的的铁矿石石，都必必须严格格进行整整粒，大大中高炉炉的适宜宜粒度为为8~25mm，小高高炉的适适宜粒度度为5~~20mm，其其小于5mm的的粉末含含量都应应小于5%。（4）熔熔剂1）熔剂剂由于高炉炉造渣的的需要，，入炉料料中常需需配加一一定数量量的助熔熔剂，简简称熔剂剂。最常常用的熔熔剂有：：①碱性性熔剂：：石灰石石（CaCO3）、白云云石[[Ca((Mg)CO3]等；；②酸性性熔剂：：硅石（（SiO2）、蛇纹纹石（3MgO·2SiO2·2H2O）等。。石灰石的的主要成成分为碳碳酸钙（（CaCO3），碳酸酸钙的CaO含含量为56%，，而石灰灰石的实实际含量量为50%左右右。石灰灰石中除除含有少少量的MgCO3外，还含含有少量量SiO2和Al2O3等。扣除除中和SiO2所需的CaO后后，石灰灰石中有有效的CaO含含量一般般为45~48%。直接装入入高炉的的石灰石石粒度上上限，以以其在达达到900℃温温度区能能全部分分解为准准，大于于300m3的高炉，，石灰石石的粒度度范围应应为20~50mm；；小于300m3的高炉，，其石灰灰石粒度度范围为为10~~30mm。入入炉前应应筛赊粉粉末及泥泥土杂质质。为了调整整高炉渣渣的MgO含量量，改善善炉渣的的流动性性，提高高脱硫能能力，有有时在炉炉料中加加入含镁镁熔剂。。一般常常用的含含镁熔剂剂为白云云石，其其理论成成分为CaCO354.2%，MgCO345.8%。我国少数数企业以以菱镁石石（MgCO3）或蛇纹纹石（3MgO·2SiO2·2H2O）做含含镁熔剂剂，后者者可同时时作为酸酸性熔剂剂。2）高炉炉冶炼对对熔剂的的要求①有效成成分含量量要高。。如对石石灰石及及白云石石来说，，即要求求其有效效熔剂性性高。熔熔剂含有有的碱性性氧化物物扣除其其本身酸酸性物造造渣需要要的碱性性氧化物物后所余余之碱性性氧化物物质量分分数即为为有效熔熔剂性：：式中CaO、、MgO、SiO2分别为熔熔剂中各各相应组组分的质质量分数数，%；；R为造造渣所需需求的炉渣渣碱度

②熔剂中中含S、P等有害害杂质的的量尽可可能低。。在主要使使用天然然富矿的的高炉上上，熔剂剂往往作作为入炉炉原料的的一种，，单独加加入炉内内，且配配用量也也较多。。这些碳碳酸盐在在炉内受受热分解解，要消消耗大量量的热，，而且这这些热是是炉内燃燃烧昂贵贵的焦炭炭提供的的。大多数大大中型高高炉使用用高碱度度烧结矿矿作为主主要含铁铁原料，，（平均均占含铁铁原料的的90﹪﹪左右）），已无无须或只只需加入入少量的的熔剂入入炉。在特殊情情况下，，如洗刷刷炉墙上上的粘结结物或炉炉缸堆积积以及炉炉况不顺顺行时，，要加入入特殊熔熔剂如萤萤石（CaF2）和均热热炉渣（（FeO）等。。其目的的是造成成低熔点点、低粘粘度的炉炉渣，但但这些特特殊熔剂剂只能作作为短时时期使用用的炉料料。当冶炼含含碱性氧氧化物脉脉石为主主的矿石石时，则则熔剂应应为酸性性物，如如常用的的硅石（（SiO2）等等。要求求硅石的的SiO2含量量大于90%，，粒度上上限不超超过30mm，，不含小小于10mm粉粉末。（5）锰锰矿铸造及炼炼钢生铁铁都要求求含有一一定数量量的Mn，为此此，入炉炉料中应应配加相相应数量量的锰矿矿。而当当高炉冶冶炼含Mn高高的铁合合金时，，如Fe—Mn或Si—Mn合金等等，则锰锰矿即成成为主要要原料。。当高炉炉炉缸堆积积时，锰锰矿也可可作为洗洗炉剂。。

（6）烧烧结矿矿烧结矿就就是我国国炼铁高高炉的主主要原料料，提高高烧结矿矿质量自自然成为为高炉精精料的主主攻方向向。烧结生产产历经20世纪纪50年年代酸性性或低碱碱度烧结结矿、60年代代自熔性性烧结矿矿到80年代代高碱度度烧结矿矿工艺三三个阶段段，结合合低碳厚厚料层烧烧结、球球团烧结结和小球球烧结技技术的推推广应用用，烧结结矿质量量明显提提高，集集中表现现在碱度度提高的的同时，，烧结矿矿品位和和强度提提高，粒粒度组成成和高温温冶金性性能改善善。1）高炉炉冶炼对对烧结矿矿质量有有哪些要要求?高炉冶炼炼对烧结结矿质量量有以下下几点要要求：①强度好好、粒度度均匀、、粉末少少。使用用强度好好的烧结结矿，可可以大大大改善高高炉冶炼炼的技术术经济指指标。因因为强度度好的烧烧结矿粉粉末少，，可以改改善高炉炉料柱的的透气性性，有利利炉况顺顺行和煤煤气流的的合理分分布，从从而导致致焦比的的降低和和产量的的提高。。②还原性性好。使使用还原原性好的的烧结矿矿有助于于降低焦焦比。一一般认为为FeO含量量高表明明烧结矿矿中难还还原的FeO·SiO2或较难还还原的钙钙铁橄榄榄石增加加，烧结结矿熔融融程度较较高。在在烧结中中应当保保证烧结结强度的的前提下下，确定定适宜而而稳定的的FeO指标。。③高品位位、合适适碱度、、低含硫硫量。一一般烧结结矿含铁铁提高1﹪，可可降低焦焦比2﹪﹪，增加加产量3﹪。但但烧结矿矿的品位位取决于于原料条条件和精精矿品位位。烧结矿碱碱度应在在保证强强度的条条件下，，使高炉炉不加或或少加石石灰石，，使用合合适碱度度的烧结结矿可以以改善高高炉内还还原过程程和造渣渣过程，，降低焦焦比。烧结矿按按碱度可可分为非非熔剂性性（即普普通）烧烧结矿、、自熔性性烧结矿矿和熔剂剂性烧结结矿三种种。其衡衡量标准准是炉渣渣的碱度度。烧结矿的的含硫量量愈低愈愈好。最最高不能能超过0.1﹪﹪。④稳定性性好。烧烧结矿的的化学成成分和物物理性质质均应稳稳定，以以保证高高炉炉况况的稳定定。2）高碱碱度烧结结矿的冶冶金性能能①具有良良好的还还原性。。矿石的的还原性性影响着着高炉冶冶炼的指指标。根根据生产产统计：：矿石的的还原性性每改善善10﹪﹪，焦比比可降低低8﹪~~9﹪。。我国部部分厂家家烧结矿矿还原度度与碱度度的关系系示于图图。从图可以以看出，，随着烧烧结矿碱碱度的提提高，烧烧结矿还还原性变变化的普普遍规律律为：第第一阶段段还原性性改善较较明显，，曲线线上升较较快，第第二阶段段上升缓缓慢，一一般有一一最佳峰峰值；第第三阶段段还原性性重又变变差，曲曲线下降降。这种种变化规规律是由由烧结矿矿的粘结结相以及及矿物组组成所决决定的。。当烧结结矿碱度度低时，，一般FeO较高，，粘结相相以铁橄橄榄石为为主，含含铁硅酸酸盐矿物物难还原原，因而而烧结矿矿还原性性差。随随着碱度度的提高高，烧结结矿中易易还原的的铁酸钙钙数量增增加，渣渣相减少少，还原原性得到到改善。。当碱度度提高到到一定数数值时，，铁酸钙钙成为主主相，特特别是以以针状析析出时，，还原原性最佳佳。如果烧结结矿碱度度进一步步提高，，还原性性较差的的铁酸二二钙的数数量增加加，而且且硅酸三三钙等渣渣相也明明显增加加，导致致还原性性重又下下降。综综上所述述，从还还原性角角度出发发，各厂厂家应通通过试验验将烧结结矿碱度度提高到到峰值附附近为最最适宜。。②具有较较好的冷冷强度和和较低的的还原粉粉化率。。在我国国各厂家家使用本本地资源源生产自自熔性烧烧结矿过过程中遇遇到的问问题之一一是强度度差，在在冷却过过程中自自动碎裂裂。产生生这一现现象的原原因是硅硅酸二钙钙在降温温过程中中发生多多晶转变变，当ββ—2CaO··SiO2转变到γγ—2CaO··SiO2时体积膨膨胀10﹪，随随之产生生的很大大内部应应力使烧烧结矿裂裂为粉粒粒。在高氟精精矿粉烧烧结过程程中，由由于氟使使液相粘粘度和表表面张力力大幅度度降低，，易为烧烧结过程程中的气气流通过过而形成成众多的的通路，，在烧结结矿冷却却时给烧烧结矿留留下疏松松多孔薄薄壁结构构，严重重影响强强度。在在攀钢含含钒钛精精矿粉烧烧结时，，因其低低硅高钛钛的特点点，烧结结过程中中产生的的低熔点点液相少少，粘结结相中出出现数量量较多的的高熔点点物相——钙钛矿矿（CaO·TiO2熔点1970℃℃）它的的析出既既不起固固结作用用，而且且性脆，，抗压强强度低，，加之烧烧结矿中中物相种种类众多多，使烧烧结矿有有较大的的内应力力，以上上诸因素素使自熔熔性烧结结矿的强强度较差差。试验研究究表明，，解决强强度问题题的办法法之一是是生产高高碱度烧烧结矿，，使粘结结相和矿矿物组成成转变成成以铁酸酸钙为主主，在在宏观结结构上使使多孔薄薄壁转变变为大孔孔厚壁，，在组织织结构上上形成牢牢固的熔熔蚀结构构。同时时由于铁铁酸钙数数量增加加，使影影响强度度的其他他矿物数数量减少少，例如如减少包包钢烧结结矿中的的枪晶石石，攀攀钢烧结结矿中的的钙钛矿矿等也有有利于强强度的提提高。低温还原原粉化率率在我国国一般均均较低，，但是使使用澳大大利亚赤赤铁矿矿矿粉较多多时，以以及钒钛钛磁铁矿矿烧结中中再生赤赤铁矿多多时，低低温还原原粉化率率会偏高高，在烧烧结矿碱碱度提高高以后，，低温粉粉化率一一般随之之下降。。③具有较较高的荷荷重软化化温度。。一般来来说，当当烧结矿矿碱度在在2.0以下下时，随随着碱度度的提高高，软化化开始和和终了温温度都是是上升的的，而其其软化温温度区间间则有变变窄趋势势。烧结结矿的荷荷重软化化性能很很大程度度上取决决于其还还原性，，矿物组组成和孔孔隙结构构。还原原性好的的，高熔熔点矿物物多的，，孔隙结结构强的的，其软软化温度度就高。。正如前前述，随随着碱碱度的提提高，上上述诸因因素的改改进均对对荷重软软化温度度的提高高起着有有利的影影响。④具有良良好的高高温还原原性和熔熔滴特性性。成田田贵一等等对烧结结矿的高高温还原原性及熔熔滴性能能的研究究表明，，烧结矿矿碱度的的提高改改善了烧烧结矿1100℃和1200℃的高高温还原原性（见见表），，而熔滴滴温度也也随碱度度的提高高而上升升熔滴滴温度区区间则变变窄。不同碱度度烧结矿矿的高温温还原及及熔滴特特性（（根据日日本成田田贵一试试验数据据）北京科技技大学烧烧结球团团研究室室对杭钢钢不同碱碱度烧结结矿的熔熔滴性能能测定所所得特性性曲线也也显示了了相同的的规律：：随着碱碱度的提提高，在在同一温温度的条条件下，，其压差差是下降降的，即即碱度较较高的烧烧结矿具具有较好好的料层层透气性性。烧结结矿的熔熔滴温度度及其区区间也随随碱度提提高而得得到改善善。由于高碱碱度烧结结矿具有有上述诸诸多的优优点，无无论从理理论研究究结果，，还是从从生产实实践经验验都肯定定高炉采采用高碱碱度烧结结矿作为为炉料是是合适的的。（7）球球团矿矿目前球团团矿有酸酸性氧化化性球团团、白云云石熔剂剂球团和和自熔性性球团三三种，但但目前高高炉生产产普遍应应用的是是酸性氧氧化性球球团矿。。焙烧球球团矿的的设备有有竖炉、、带式焙焙烧机、、链算机机一回转转窑等三三种类型型。1）球团团矿为较较多微孔孔的球状状物，与与烧结矿矿比较有有以下特特点：①品位高高。可以以用品位位很高的的细精矿矿来生产产，其酸酸性球团团的品位位可达68.0%，SiO2含量仅1.15%。②气孔度度低，最最低可达达19..7%，，且全部部为微气气孔。假假密度大大，可达达3.8g/cm3，堆积密密度大，，可达2.27t/m3。③矿物主主要为赤赤铁矿，，FeO含量很很低（1%左右右）。主主要依靠靠固相固固结—即即铁晶桥桥固结，，硅酸盐盐渣相量量少，只只有碱度度较高的的石灰熔熔剂球团团矿才有有较多的的铁酸盐盐。④冷强度度好，运运输性能能好，ISO转转鼓指数数（+6.3mm）可可高达95%。。粒度均均匀，8~16mm粒粒级可达达90%%以上。。⑤自然堆堆角小，，仅24~27°，而而烧结矿矿自然堆堆角为31~35℃。。⑥还原性性能好。。由于球球团矿的的气孔率率较高，，因而其其还原性性优于其其他种类类的矿石石。但是我国国的球团团矿含SiO2偏高，致致使其高高温还原原性较差差。个别别品种的的球团矿矿在还原原时出现现异常膨膨胀或还还原迟滞滞现象。。⑦高温冶冶金性能能较差。。表现为为软化温温度低，，熔滴特特性中的的压差陡陡升温度度低和最最高压差差△pmax数数值大大，尽管管可用配配加适量量的蛇纹纹石或白白云石来来改善，，但与烧烧结矿相相比高温温冶金性性能仍差差。2）球团团矿的还还原膨胀胀性能球团矿在在还原过过程中体体积膨胀胀，结构构疏松并并产生裂裂纹，其其抗压强强度大幅幅度下降降。球团团矿的技技术要求求为还原原膨胀率率小于20%。。引起球团团矿还原原膨胀的的原因很很多，如如Fe2O3还原成Fe3O4，再还原原成FexO所引起起的晶形形和晶格格常数的的变化；；FexO还原成成金属铁铁时铁晶晶须的生生成；球球团矿中中铁矿物物的结晶晶形状与与连接键键的形式式，渣相相的性质质及数量量；K2O、Na2O、Zn、V等等杂质或或有色金金属的含含量；还还有还原原时气体体逸出的的压力及及碳素沉沉积等。。有关研研究成果果指出，，正常膨膨胀（一一般<20%））主要发发生在Fe2O3还原成Fe3O4阶段。而异常膨膨胀则往往往归因因于FexO还原成成金属铁铁时铁晶晶须的形形成和长长大。当当纯赤铁铁矿或含含有难熔熔物质的的球团矿矿还原时时，不能能有效地地阻止铁铁晶须的的生成与与发展，，使球团团矿的还还原膨胀胀率大于于30%%，甚至至高达100%%以上。。当球团团矿中含含有易熔熔物质时时，黏结结相的形形成对铁铁晶须的的发展起起物理阻阻滞作用用，不致致产生异异常膨胀胀，有时时甚至因因熔结而而收缩。。当有K2O、Na2O等低熔熔点物质质存在时时，在900~1000℃℃的还原原温度下下，生成成黏度低低，表面面张力小小的液相相，不能能阻止铁铁晶须的的生成与与发展，，使球团团矿还原原时产生生异常膨膨胀。抑制球团团矿还原原膨胀的的措施有有：进行行含铁原原料的合合理搭配配，适当当添加CaO、、MgO熔剂或或无烟煤煤粉及提提高焙烧烧温度等等。2、高炉炉燃料1）我国国高炉使使用的燃燃料主要要有焦炭炭和煤粉粉。①焦炭焦炭由煤煤在高温温下（900~~1000℃））干馏而而成。它它的化学学成分完完全能满满足高炉炉炼铁的的要求，，机械强强度要好好。焦炭炭是目前前高炉的的主要燃燃料，但但由于炼炼焦过程程中必须须配入足足够数量量的结焦焦性能良良好的焦焦煤才能能获得优优质焦炭炭。②喷吹用用燃料为了降低低焦比，，目前世世界各国国普遍采采用从高高炉风口口喷入部部分燃料料以代替替部分焦焦炭。喷喷吹用燃燃料有煤煤粉、重重油和天天然气。。我国主主要是喷喷吹煤粉粉。2）焦炭炭在高炉炉生产中中的作用用①提供高高炉冶炼炼所需要要的大部部分热量量焦炭在风风口前被被鼓风中中的氧燃燃烧，放放出热量量，这是是高炉冶冶炼所需需要热量量的主要要来源（（高炉冶冶炼所消消耗热量量的70~80%来自自燃料燃燃烧）。。②提供高高炉冶炼炼所需的的还原剂剂高炉冶炼炼主要是是生铁中中的铁和和其他合合金元素素的还原原及渗碳碳过程，，而焦炭炭中所含含的固定定碳（C）以及及焦炭燃燃烧产生生的一氧氧化碳（（CO））都是铁铁及其他他氧化物物进行还还原的还还原剂。。③焦炭是是高炉料料柱的骨骨架由于焦炭炭在高炉炉料柱中中约占1/3~~1/2的体积积，而且且焦炭在在高炉冶冶炼条件件下既不不熔融也也不软化化，它在在高炉中中能起支支持料柱柱、维持持炉内透透气性的的骨架作作用。特特别是在在高炉下下部，矿矿和熔剂剂已全部部软化造造渣并熔熔化为液液体，只只有焦炭炭仍以固固体状态态存在，，这就保保证了高高炉下部部料柱的的透气性性，使从从风口鼓鼓入的风风能向高高炉中心心渗透，，并使炉炉缸煤气气能有一一个良好好的初始始分布。。④生铁形形成过程程中渗碳碳的碳源源每吨炼钢钢铁渗碳碳消耗的的焦炭在在50kg左右右。3）焦炭炭的工业业分析和和元素分分析按水分、、灰分、、挥发分分和固定定碳测定定焦炭的的组成称称为工业业分析；；按焦炭炭所含碳碳、氢、、氮、氧氧、硫等等元素测测定的组组成称为为元素分分析。它它们的内内容是：：①水分用用符号M表示（（过去常常用符号号W表示示）影响焦炭炭水分的的因素主主要是熄熄焦方式式，传统统的湿法法熄焦时时，为充充分熄焦焦水分含含量约为为4~6%，高高时可达达10%%以上；；干法熄熄焦时，，一般为为0.5%，但但在南方方由于运运输和贮贮存过程程中焦炭炭吸收大大气中的的水分，，焦炭水水分也可可达1~~1.5%。焦焦炭水分分应保持持稳定，，水分波波动会引引起称量量不准而而造成炉炉温波动动。②灰分用用符号A表示焦炭灰分分主要是是酸性氧氧化物SiO2、Al2O3，生产中中要用CaO来来造渣，，造成高高炉炼铁铁渣量增增大，焦焦比升高高。我国国高炉用用焦炭的的灰分含含量一般般在11~15%。③挥发分分用符号号V表示示常用它来来判断焦焦炭是否否成熟，，挥发分分过高表表示有生生焦，强强度差；；过低则则表示焦焦炭过火火，过火火焦炭裂裂纹多易易碎。一一般成熟熟焦炭的的挥发分分在0..5~1.0%%，在配配煤中气气煤量配配得多时时，也可可达1..0~2.0%%。④固定碳碳用符号号表表示固定碳是是煤经高高温干馏馏后残留留的固态态可燃性性物质。。一般通通过下式式算得：：4）高炉炉冶炼对对焦炭质质量的要要求根据焦炭炭在高炉炉冶炼过过程中的的作用，，对于焦焦炭质量量有以下下要求：：①化学成成分对焦炭化化学成分分的要求求主要有有：A固定定碳要高高、灰分分要低。。固定碳碳和灰分分是焦炭炭的主要要组成部部分，两两者互为为消长关关系。固固定碳含含量高，，单位焦焦炭提供供的热量量和还原原剂就多多，灰分分含量也也相应降降低。焦焦炭灰分分高，不不但固定定碳含量量相应降降低，还还带来一一系列不不良影响响：a灰分分成分约约80%%是SiO2和Al2O3，灰分增增加，高高炉渣量量随之增增加。灰灰分中SiO2约占45%。高高炉燃料料灰分每每增加1%，需需补入SiO2增量1..1倍的的CaO，高炉炉渣量增增加数为为燃料比比的1%%，约合合5kg/t。。b灰分分在炼焦焦过程中中不能熔熔融，对对焦炭中中各种组组织的黏黏结不利利，使裂裂纹增多多，强度度降低。。c灰分分与焦质质的膨胀胀性不同同，在高高炉内加加热后，，灰分颗颗粒周围围产生裂裂纹，使使焦炭碎碎裂、粉粉化。d灰分分中的碱碱金属和和Fe2O3等都对焦焦炭气化化反应起起催化作作用，使使焦炭反反应性指指数增高高，影响响反应后后强度。。由此可见见，灰分分不但与与固定碳碳含量有有直接关关系，更更对焦炭炭所有质质量指标标都带来来不利影影响。B焦炭炭含硫要要低。高高炉燃料料（包括括焦炭和和煤粉））带入硫硫量约占占高炉硫硫负荷的的80%%，高炉炉硫负荷荷增加会会造成高高炉脱硫硫渣量增增加，使使燃料比比升高。。同时焦焦炭硫高高也影响响焦炭质质量。C挥发发分以低低为好。。挥发分分是焦炭炭成熟程程度的标标志。挥挥发分含含量低，，说明结结焦后期期热分解解与热缩缩聚程度度高，气气孔壁材材质致密密，有利利于焦炭炭显微硬硬度、耐耐磨强度度和反应应后强度度的提高高。D焦炭炭水分波波动引起起入炉干干焦量变变化，即即焦炭真真实负荷荷的波动动。因此此，水分分稳定比比水分值值本身更更为重要要。但水水分过高高，焦粉粉黏附在在焦块上上，不易易筛除而而带入高高炉，也也是不利利的。因因此，希希望水分分稳定在在较低水水平上。。E磷和和碱金属属含量越越低越好好。②冷态机机械强度度及热态态强度焦炭强度度与高炉炉生产状状态和操操作指标标密切相相关，包包括抗碎碎强度M40和和抗磨强强度M10两项项指标。。同一焦炭炭试样的的M40和M10指标标之间，，并不一一定存在在良好的的相关关关系；冷冷态强度度和高温温性能指指标（（CRI和CSR）之之间的关关系也是是如此。。但冷态态强度可可以在一一定程度度上反映映焦炭中中细裂纹纹的多少少，与风风口焦炭炭的粒度度组成、、平均粒粒度有较较强的相相关关系系；从整整体上反反映焦炭炭在高炉炉内保持持粒度的的能力。。因此，，要求焦焦炭的抗抗碎强度度M40高一些些为好；；抗磨强强度M10低一一些为好好。焦炭高温温性能包包括反应应性CRI和反反应后强强度CSR。反反应性是是衡量焦焦炭在高高温状态态下抵抗抗CO2气化能力力的化学学稳定性性指标。。焦炭的的反应性性高，在在高炉内内被CO2溶损的比比例高，，导致焦焦比升高高；并使使焦炭气气孔增大大，气孔孔壁变薄薄，强度度下降过过程加剧剧。因此此，希望望焦炭反反应性低低些。反应后强强度是衡衡量焦炭炭经受CO2和碱金属属侵蚀状状态下，，保持高高温强度度的能力力。显然然，希望望焦炭高高温强度度高些。。③粒度焦炭粒度度要求均均匀。焦焦炭出厂厂粒度组组成为25~80mm。为此此，需要要提高40~80mm中间块块度部分分比例，，使平均均粒度保保持在40~50mm水平。。具体要要求应根根据高炉炉容积、、操作水水平和指指标水平平，并以以焦炭本本身强度度为基础础来考虑虑。5）高炉炉冶炼对对喷吹煤煤粉的质质量要求求，见““高炉炼炼铁工艺艺”部分分。3、焦炭炭的机械械强度和和热强度度及其测测定方法法我国以国国标形式式颁布了了适用于于4000m3级以下高高炉冶炼炼用冶金金焦炭技技术指标标，如表表所示。。冶金焦炭炭标准GB1996——94种类>40mm（大块焦）>25mm（大中块焦）>25~40mm（中块焦）灰分/%Ⅰ不大于12.00Ⅱ12.01~13.50Ⅲ13.51~15.00硫分（质量分数）/%Ⅰ不大于0.6Ⅱ0.61~0.8Ⅲ0.8~1.0机械强度M25Ⅰ大于92.0需供需双方协议Ⅱ92.0~88.1Ⅲ88.0~83.0M10Ⅰ不大于7Ⅱ不大于8.5Ⅲ不大于10.5挥发份/%不大于1.9水分/%4.0±1.05.0±2.0不大于12焦末含量(不大于)/%4.05.012.0（1）冷冷态机械械强度（（GB2006—80）为了模拟拟焦炭在在高炉中中的机械械破损，，我国统统一规定定采用转转鼓法（（米库姆姆转鼓））测定冷冷态机械械强度。。焦炭在在转动的的鼓中，，不断地地被提料料板提起起，然后后落在钢钢板上。。在此过过程中焦焦炭与鼓鼓壁和焦焦炭之间间相互产产生撞击击、摩擦擦的作用用，使焦焦炭沿裂裂纹破裂裂以及表表面被磨磨损用以以测定焦焦炭的抗抗碎强度度和耐磨磨强度。。鼓体是是密闭的的钢板制制圆筒，，内径（（1000±5）mm，鼓内内长（1000±5））mm，，鼓壁厚厚度不小小于5mm，沿沿鼓长方方向有4根100mm×50mm××10mm的角角钢，相相隔90°焊于于鼓内壁壁上。试试验开始始时，鼓鼓内装入入粒度大大于60mm的试样样50kg，以以25r/min的速速度旋转转4min。停转后将将鼓内全全部试样样用直径径25mm（40mm）及10mm的圆孔孔筛处理理。将焦焦炭分成成大于25mm（40mm））、25~10mm（（40~~10mm）和和小于10mm三级，，大于25mm（40mm））一级需需进行手手穿孔。。筛分时时，每次次入筛量量不得超超过15kg。。将筛分分后的各各级焦炭炭称重，，大于25mm（40mm））的焦炭炭质量占占试样总总质量（（50kg）百百分数（（记为M25））为抗碎碎强度的的指标，，而小于于10mm的碎碎焦质量量百分数数（记为为M10）为耐耐磨强度度指标。。2）热态态条件下下的物理理化学性性能—反反应性和和反应后后强度（（GB4000—83））焦炭的反反应性和和反应后后强度是是同一组组试验中中完成的的。试样是取取大于25mm冶金焦焦20kg，弃弃去泡焦焦和炉头头焦，制制成直径径21~~25mm的焦焦球700g，，分成3份，每每份不少少于220g。。试验时时，将经经过烘干干备好的的焦样（（200±0..5g））装入反反应器，，一起放放入电炉炉恒温区区。当料料层中心心温度达达到400℃时时，通入入0.8L/min的的N2保护；当当料层中中心温度度达到1100℃时，，切断N2改通CO2，流量为为5L//min；反应应2h后后停止加加热，切切断CO2改通N2，流量为为2L//min，并将将反应器器从炉内内取出，，在室温温下冷却却至100℃以以下，停停止通N2，打开反反应器，，取出焦焦样称重重，以损损失的焦焦炭质量量占反应应前焦样样总质量量的百分分数为焦焦炭反应应性指标标（记为为CRI）。将反应后后焦样全全部装入入Ⅰ型转转鼓内（（鼓体体为普通通钢管制制成，内内径130mm，长700mm），，以转20r//min的转速速共转30min，总总转数600转转。然后后取出焦焦样筛分分、称重重，以转转鼓后大大于10mm粒粒级焦炭炭占反应应后残余余焦炭的的质量百百分数为为焦炭反反应后强强度指标标（记为为CSR）。4、原料料的理化化性能与与冶金性性能检测测（1）原原料的理理化性能能1）常规规化学成成分矿石常规规化学成成分包括括：TFe、FeO、、SiO2、CaO、MgO、Al2O3、S、P等。通通常用化化学分析析法进行行分析或或光谱仪仪进行分分析。2）烧结结矿的粒粒度组成成和筛分分指数目前我国国对高炉炉炉料的的粒度组组成检测测尚未标标准化，，推荐采采用方孔孔筛：5×5，，6.3×6..3，10×10，16×16，25×25，40×40，80×80（mm），，7个级级别，其其中5××5，6.3××6.3，10×10，16×16，25×25，40×40（mm）6个个级别为为必用筛筛，使用用摇动筛筛分级，，粒度组组成按各各粒级的的出量用用百分数数（%））表示。。筛分指数数的测定定方法是是：取100kg试样样，等分分为5份份，每份份20kg，用用筛孔为为5×5的摇筛筛，往复复摇动10次，，以小于于5mm出量计计算筛分分指数。。式中C—筛分指指数，%%；A—大于5mm粒粒级的量量，kg。3）物理理性能炼铁原料料物理性性能主要要有：真真密度、、视密度度、堆积积密度、、微气孔孔率、开开口气孔孔率、全全气孔率率、气孔孔表面积积与自然然堆角等等。4）烧结结矿转鼓鼓指数（（GB3209—87）GB3209——87标标准采用用转鼓为为φ1000××500mm，，内侧有有两块成成180°的提提升板，，板高50mm，装料料15kg，转转速25r/min，，转200转，，鼓后采采用机械械摇动筛筛，筛孔孔为6..3×6.3mm，往往复30次，以以>6..3mm的粒级级表示转转鼓强度度。转鼓鼓强度T=M1/M0×100%，抗抗磨强度度式中M0—入鼓式式样重量量，kg；M1—转鼓后后+6..3mm粒级部部分质量量，kg；M2—转鼓后后(-6.3~~+0..5mm)粒级级部分质质量，kg。（2）冶冶金性能能检验1）冶金金性能检检测为了满足足高炉冶冶炼要求求，对入入炉铁矿矿石的冶冶金性能能需做多多种检测测，如常常温强度度性能检检测有转转鼓指数数、抗抗磨指数数、落下下指数、、抗压强强度、贮贮存强度度等；高高温冶金金性能有有天然块块矿的热热爆裂性性能、低低温还原原粉化率率、中中温（900℃℃左右））还原度度、高温温（1250℃℃左右））还原度度、在还还原度40%（（或60%）时时的还还原速率率、还原原膨胀率率、还原原后的抗抗压强度度、还原原软熔性性能（软软化开始始、软化化终了、、熔融滴滴落开始始及熔化化终了温温度、软软化区间间及熔化化区间温温度、软软熔时的的矿层差差压等））。①烧结矿矿还原度度（RI）烧结矿还还原性是是模拟炉炉料自高高炉上部部进入高高温区的的条件，，用还原原气体从从烧结矿矿中排除除与铁结结合氧的的难易程程度的一一种度量量。它是是评价烧烧结矿冶冶金性能能的主要要质量标标准。GB13241—91国家标标准方法法规定：：试验条件件：反应应罐—双双壁75mm；；试样：：粒度10.0~12.5mm，500g；还原原气体：：CO//N2=30//70，，H2、CO2、H2O<0..2%，，O2<0.1%；还还原温度度：900±10℃；；气体流流量：15NL/min；还还原时间间：180min。还原度计计算：式中Rt—还原t时间的的还原度度；M0—试验质质量，g；M1—还原开开始前试试样质量量，g；；Mt—还原t时间后后试样质质量，g；W1—试验前前试样中中FeO含量，，%；W2—试验前前试样的的全铁含含量，%%；0.11—使FeO氧氧化到Fe2O3时必须的的相应氧氧量的换换算系数数；0..43——TFe全部氧氧化成Fe2O3时需氧量量的换算算系数。。本标准规规定，以以180min的还原原度指数数作为考考核指标标，用RI表示示。②烧结矿矿低温还还原粉化化指数铁矿石进进入高炉炉炉身上上部大约约在500~600℃℃的低温温区时，，由于热热冲击及及铁矿石石中（Fe2O3还原Fe2O3→Fe3O4→FeO）发生生晶形转转变等因因素，导导致块状状含铁物物料的粉粉化，这这将直接接影响高高炉炉料料顺行和和炉内气气流分布布。低温温还原粉粉化性的的测定，，就是模模拟高炉炉上部条条件进行行的。我我国铁矿矿石低温温还原粉粉化试验验静态还还原后使使用冷转转鼓的方方法。基基本原理理是把一一定粒度度范围的的试样，，在固定定床中500℃℃温度下下，用CO、CO2、N2组成的还还原气体体进行静静态还原原。恒温温还原60min后，，试样经经冷却，，装入转转鼓（φφ130×200mm），转转300转后取取出，用用6.3、3..15、、0.5mm的的方孔筛筛分级，，分别计计算各粒粒级出量量，用RDI表表示铁矿矿石的粉粉化性。。试验条件件。还原原试验：：反应罐：：双壁75mm；试样样：粒度度10..0~12.5mm，，500g；还还原气体体：CO:CO2:N2=20::20::60；；H2<0.2%或2.0±±0.5%；H2O<0..25%%；O2<0.1%；还还原温度度：500±10℃；；气体流流量：15NL/min；还还原时间间：60min。转鼓试验验：转鼓鼓：φ130××200mm；；转速：：30r/min；时时间：10min。试试验结果果表示。。还原粉粉化性RDI用用质量百百分数表表示：还原粉化化指数RDI+6.3=MD1/MD0×100%；还还原粉化化指数RDI+3.15=(MD1+MD2)/MD0×100%磨损指数数式中MD0—还原后后转鼓前前的试样样重量，，g；MD1—转鼓后后+6..3mm的出量量，g；；MD2—转鼓后后+3..15~~-6..3mm的出量量，g；；MD3—转鼓后后+0..5~--3.15mm的出量量，g；；MD0—转鼓后后-0..5mm的出量量，g；；本标准规规定，试试验后结结果评定定以RDI+3.15的结果为为考核指指标，RDI+6.3、RDI-0.5只作参考考指标。。③软化性性测定铁矿石不不是纯物物质的晶晶体，因因此没有有一定的的熔点，，它具有有一定范范围的软软熔区间间。在高高炉炼铁铁生产中中既要求求铁矿的的熔化温温度高，