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日高炉炼铁原料和燃料及质量检验1、炼铁原料（1）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能稳定顺行。周传典同志说：“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。”它是一条根本的准则。精料的具体内容可概括为“高、熟、净，匀、小、稳”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归结为：“高、熟、稳、均、小、少、好”。

1）高炉精料方针的内容：“高、熟、稳、均、小、少、好”。①高A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1%，炼铁燃料比降低1.5%，产量提高2.5%，渣量减少30kg/t，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的要求高于中小高炉，如宝钢焦炭M40为大于88%，M10为小于6.5%，CRI小于26%，CSR大于66%。一般高炉M40要求为80%，M10为小于7%，CRI小于30%，CSR大于60%。C烧结矿碱度要高（1.8~2.0）。②熟熟料比（烧结矿+球团矿）要高。目前不再追求100%的熟料比，如宝钢熟料比为81%，增加高品位块矿，可有效提高入炉品位，有利于节能减排。但熟料比不宜低于80%，否则会使燃料比升高。③稳原燃料供应的数量、比例和质量要稳定。原燃料稳定是高炉生产的灵魂。④均原燃料的粒度和成分要均匀。这是高炉提高料柱透气性有效办法。大、中、小粒度的炉料混装会有填充作用，减少有效空间。一般要求矿石5~15mm的粒度要小于30%，焦炭在炉缸的空间在40%。⑤小原燃料的粒度要偏小，球团矿8~16mm，烧结矿5~50mm，焦炭30~75mm，块矿5~15mm。中小高炉使用的原燃料粒度可偏小一些。⑥少入炉粉末要少（<5mm的要小于3%），炉料中含有害杂质（S、P、K、Na、Zn、Pb、F等）要少。炉料中碱金属含量<0.3%，Pb含量小于0.15%。⑦好矿石冶金性能好：软熔温度高（大于1350℃），软熔区间窄（小于250℃），低温还原粉化低，还原度高（大于60%）等。（2）炉料合理化结构从理论上和高炉经营管理的角度看，使用单一矿石并把熟料率提高到100%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。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250kg/t以上的石灰石。2）以酸性球团为主，配加超高碱度烧结矿。3）100%自熔性烧结矿。4）以高碱度烧结矿为主，配加天然矿或酸性球团矿。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。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+球团矿+块矿。（3）天然块矿1）含铁矿物的分类及铁矿石工业类型的划分①含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2）对铁矿石的评价对铁矿石的评价是：①含Fe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Fe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渣量也少，用于分离渣与铁所耗能量相应降低。含Fe量高并可直接送入高炉冶炼的铁矿石称为富矿。含Fe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，此界限将随选矿及冶炼技术水平的提高而变化。一般将矿石中Fe质量分数高于65﹪而S、P等杂质少的矿石，供直接还原法和熔融还原法使用。

而矿石中Fe的质量分数高于50﹪而低于65﹪的可供高炉使用。我国富矿贮量已很少，绝大部分是Fe的质量分数为30﹪左右的贫矿，要经过选矿后才能使用。②脉石的成分及分布。铁矿石中的脉石包括：SiO2、Al2O3、CaO及MgO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SiO2等的质量分数应大体相等，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碍于正常操作。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。各种有有害杂杂质的的界限限含量量：硫（S）：：允许许含量量≤0.1%。。硫使使钢产产生““热脆脆”，，1t生铁铁的原原燃料料总含含硫量量一般般在5kg/t以下下。磷（P）：：允许许含量量≤0.2%。。对于于一般般炼钢钢生铁铁，磷磷使钢钢产生生“冷冷脆””。炼炼铁、、烧结结均不不能去去磷。。锌（Zn））：允允许含含量≤≤0.1%（≤≤0.15kg/t）。。锌在在900℃℃挥发发，沉沉积在在炉墙墙，使使炉墙墙膨胀胀，破破坏炉炉壳；；与炉炉尘混混合易易形成成炉瘤瘤。锌锌还原原后不不溶于于铁水水。锌锌在烧烧结过过程中中能除除去50~60%。。含量量大于于3%时不不允许许其直直接入入炉。。铅（Pb））：允允许含含量≤≤0.1%（≤≤0.15kg/t）。。铅易易还原原，不不溶于于铁水水，但但沉积积破坏坏炉底底。铜（Cu））：允允许含含量≤≤0.2%。少少量铜铜增加加耐蚀蚀性，，量多多使钢钢材““热脆脆”，，不易易轧制制和焊焊接。。砷（As））：允允许含含量≤≤0.07%（（生产产优质质钢、、线材材要求求≤0.04%）。。砷使使钢冷冷脆和和焊接接性变变坏，，生铁铁中含含砷应应小于于1%，优优质生生铁要要求不不含砷砷。砷砷在高高炉中中100%还原原进入入生铁铁。锡（Sn））：允允许含含量≤≤0.08%。。锡使使钢具具有脆脆性，，在高高炉中中易使使炉壁壁结瘤瘤。钛（Ti））：允允许含含量≤≤13%。。钛能能改善善钢的的耐磨磨性和和耐蚀蚀性，，但使使炉渣渣性质质变坏坏，在在治炼炼时有有90%进进入炉炉渣。。含量量不超超过1%时时，对对炉渣渣及冶冶炼过过程影影响不不大，，超过过4~5%时，，使炉炉渣性性质变变坏，，易结结炉瘤瘤。氟（F）：：允许许含量量≤2.5%。。烧结结过程程可脱脱除部部分氟氟。碱金属属（K2O+Na2O）：：允许许含量量≤0.3%（（≤3.0kg/t）。。碱金金属含含量高高会使使炉身身部位位结瘤瘤、风风口烧烧坏、、焦炭炭粉化化、经经常悬悬料、、焦比比增高高、产产量降降低。。④有益益元素素。有有些与与Fe伴生生的元元素可可被还还原并并进入入生铁铁，并并能改改善钢钢铁材材料的的性能能，这这些有有益元元素有有Cr、、Ni、V等等。还还有的的矿石石中的的伴生生元素素有极极高的的单独独分离离提取取的价价值，，如Ti及及稀土土元素素等。。某些些情况况下，，这些些元素素的品品位已已达到到可单单独分分离利利用的的程度度，虽虽然其其绝对对含量量相对对于Fe仍仍是少少量的的，但但其价价值已已远超超过铁铁矿石石本身身，则则这类类矿石石应作作为宝宝贵的的综合合利用用的资资源。。⑤矿石的还还原性。矿矿石在炉内内被煤气还还原的难易易程度称为为“还原性性”，冶炼炼易还原的的矿石，可可降低碳素素消耗量。。矿石的还还原性与其其结构，特特别是开口口的微气孔孔率及气孔孔的分布状状态有关。。一般赤铁铁矿不如磁磁铁矿致密密，还原性性好。褐铁矿及菱菱铁矿在炉炉内受热后后，其所含含碳酸盐及及结晶水或或分解或挥挥发，留下下孔洞，形形成疏松多多孔的结构构便于煤气气的渗透，，故此类矿矿石的还原原性好。⑥矿石的高高温性能。。矿石是在在炉内逐渐渐受热、升升温的过程程中被还原原的。矿石石在受热及及被还原的的过程中及及还原后都都不应因强强度下降而而破碎，以以免矿粉堵堵塞煤气流流通孔道而而造成冶炼炼过程的障障碍。为了了在熔化造造渣之前，，矿石更多多地被煤气气所还原，，矿石的软软化熔融温温度不可过过低，软化化与熔融的的温度区间间不可过宽宽。这样一一方面可保保证炉内有有良好的透透气性，另另一方面可可使矿石在在软熔前达达到较高的的还原度，，以减少高高温直接还还原度，降降低能源消消耗。块矿矿的软熔性性能与酸性性球团相近近，但软熔熔温度均低低于烧结矿矿。天然矿石热热爆裂性能能。天然矿矿中含有带带结晶水和和碳酸盐的的矿物，在在高炉上部部加热时，，气体逸出出而使矿石石爆裂，影影响高炉上上部的透气气性。⑦矿石入炉炉前的加工工处理。入入炉原料成成分稳定，，即其成分分的波动幅幅度值很小小，对改善善高炉冶炼炼指标有很很大的作用用。为此，，应在原料料入厂后对对其进行行中和、混混匀处理，，即用所谓谓“平铺切切取”法。。将入厂原原料水平分分层堆存到到一定数量量，一般应应达数千吨吨，然后再再纵向取用用。⑧矿石粒度度组成。一一般矿石粒粒度的下限限为8mm，大可至至20~30mm。。小于5mm的称为为粉末，它它严重阻碍碍炉内煤气气的正常流流动，必须须筛除。粒度均匀，，粒度分布布范围窄，，料柱孔隙隙度高，则则料柱透气气性好。而而粒度小被被气体还原原时反应速速度快，在在矿石软熔熔前可达到到较高的还还原度，有有利于降低低单位产品品的燃料消消耗量。粒粒度的大小小必须适当当兼顾。实践证明，，矿石的粒粒度宜小而而均匀。济济南铁厂进进行过不同同粒度天然然矿的冶炼炼试验全部部使用粒度度20~35mm的的中块代替替35~50mm的的大块时，，降低焦比比51kg/t，而而全部使使用粒度8~20mm的小块块代替中块块时，降降低焦比130kg/t。现代高炉使使用的铁矿矿石，都必必须严格进进行整粒，，大中高炉炉的适宜粒粒度为8~25mm，小高炉炉的适宜粒粒度为5~20mm，其小于于5mm的的粉末含量量都应小于于5%。（4）熔剂剂1）熔剂由于高炉造造渣的需要要，入炉料料中常需配配加一定数数量的助熔熔剂，简称称熔剂。最最常用的熔熔剂有：①①碱性熔剂剂：石灰石石（CaCO3）、白云石石[Ca(Mg)CO3]等；②②酸性熔剂剂：硅石（（SiO2）、蛇纹石石（3MgO·2SiO2·2H2O）等。石灰石的主主要成分为为碳酸钙（（CaCO3），碳酸钙钙的CaO含量为56%，而而石灰石的的实际含量量为50%左右。石石灰石中除除含有少量量的MgCO3外，还含有有少量SiO2和Al2O3等。扣除中中和SiO2所需的CaO后，石石灰石中有有效的CaO含量一一般为45~48%。直接装入高高炉的石灰灰石粒度上上限，以其其在达到900℃温温度区能全全部分解为为准，大于于300m3的高炉，石石灰石的粒粒度范围应应为20~50mm；小于300m3的高炉，其其石灰石粒粒度范围为为10~30mm。。入炉前应应筛赊粉末末及泥土杂杂质。为了调整高高炉渣的MgO含量量，改善炉炉渣的流动动性，提高高脱硫能力力，有时在在炉料中加加入含镁熔熔剂。一般般常用的含含镁熔剂为为白云石，，其理论成成分为CaCO354.2%，MgCO345.8%。我国少数企企业以菱镁镁石（MgCO3）或蛇纹石石（3MgO·2SiO2·2H2O）做含镁镁熔剂，后后者可同时时作为酸性性熔剂。2）高炉冶冶炼对熔剂剂的要求①有效成分分含量要高高。如对石石灰石及白白云石来说说，即要求求其有效熔熔剂性高。。熔剂含有有的碱性氧氧化物扣除除其本身酸酸性物造渣渣需要的碱碱性氧化物物后所余之之碱性氧化化物质量分分数即为有有效熔剂性性：式中 CaO、MgO、SiO2分别为熔剂剂中各相应应组分的质质量分数，，%；R为为造渣所需需求的炉渣碱碱度②熔剂中含含S、、P等有害害杂质的量量尽可能低低。在主要使用用天然富矿矿的高炉上上，熔剂往往往作为入入炉原料的的一种，单单独加入炉炉内，且配配用量也较较多。这些些碳酸盐在在炉内受热热分解，要要消耗大量量的热，而而且这些热热是炉内燃燃烧昂贵的的焦炭提供供的。大多数大中中型高炉使使用高碱度度烧结矿作作为主要含含铁原料，，（平均占占含铁原料料的90﹪﹪左右），，已无须或或只需加入入少量的熔熔剂入炉。。在特殊情况况下，如洗洗刷炉墙上上的粘结物物或炉缸堆堆积以及炉炉况不顺行行时，要加加入特殊熔熔剂如萤石石（CaF2）和均热炉炉渣（FeO）等。。其目的是是造成低熔熔点、低粘粘度的炉渣渣，但这些些特殊熔剂剂只能作为为短时期使使用的炉料料。当冶炼含碱碱性氧化物物脉石为主主的矿石时时，则熔剂剂应为酸性性物，如常常用的硅石石（SiO2）等。。要求硅石石的SiO2含量大大于90%，粒度上上限不超过过30mm，不含小小于10mm粉末。。（5）锰矿矿铸造及炼钢钢生铁都要要求含有一一定数量的的Mn，为为此，入炉炉料中应配配加相应数数量的锰矿矿。而当高高炉冶炼含含Mn高高的铁合金金时，如Fe—Mn或Si——Mn合金金等，则锰锰矿即成为为主要原料料。当高炉炉缸缸堆积时，，锰矿也可可作为洗炉炉剂。（6）烧结结矿烧结矿就是是我国炼铁铁高炉的主主要原料，，提高烧结结矿质量自自然成为高高炉精料的的主攻方向向。烧结生产历历经20世世纪50年年代酸性或或低碱度烧烧结矿、60年代自自熔性烧结结矿到80年代高高碱度烧结结矿工艺三三个阶段，，结合低碳碳厚料层烧烧结、球团团烧结和小小球烧结技技术的推广广应用，烧烧结矿质量量明显提高高，集中表表现在碱度度提高的同同时，烧结结矿品位和和强度提高高，粒度组组成和高温温冶金性能能改善。1）高炉冶冶炼对烧结结矿质量有有哪些要求求?高炉冶炼对对烧结矿质质量有以下下几点要求求：①强度好、、粒度均匀匀、粉末少少。使用强强度好的烧烧结矿，可可以大大改改善高炉冶冶炼的技术术经济指标标。因为强强度好的烧烧结矿粉末末少，可以以改善高炉炉料柱的透透气性，有有利炉况顺顺行和煤气气流的合理理分布，从从而导致焦焦比的降低低和产量的的提高。②还原性好好。使用还还原性好的的烧结矿有有助于降低低焦比。一一般认为FeO含含量高表明明烧结矿中中难还原的的FeO·SiO2或较难还原原的钙铁橄橄榄石增加加，烧结矿矿熔融程度度较高。在在烧结中应应当保证烧烧结强度的的前提下，，确定适宜宜而稳定的的FeO指指标。③高品位、、合适碱度度、低含硫硫量。一般般烧结矿含含铁提高1﹪，可降降低焦比2﹪，增加加产量3﹪﹪。但烧结结矿的品位位取决于原原料条件和和精矿品位位。烧结矿碱度度应在保证证强度的条条件下，使使高炉不加加或少加石石灰石，使使用合适碱碱度的烧结结矿可以改改善高炉内内还原过程程和造渣过过程，降低低焦比。烧结矿按碱碱度可分为为非熔剂性性（即普通通）烧结矿矿、自熔性性烧结矿和和熔剂性烧烧结矿三种种。其衡量量标准是炉炉渣的碱度度。烧结矿的含含硫量愈低低愈好。最最高不能超超过0.1﹪。④稳定性好好。烧结矿矿的化学成成分和物理理性质均应应稳定，以以保证高炉炉炉况的稳稳定。2）高碱度度烧结矿的的冶金性能能①具有良好好的还原性性。矿石的的还原性影影响着高炉炉冶炼的指指标。根据据生产统计计：矿石的的还原性每每改善10﹪，焦比比可降低8﹪~9﹪﹪。我国部部分厂家烧烧结矿还原原度与碱度度的关系示示于图。从图可以看看出，随着着烧结矿碱碱度的提高高，烧结矿矿还原性变变化的普遍遍规律为：：第一阶段段还原性改改善较明显显，曲线线上升较快快，第二阶阶段上升缓缓慢，一般般有一最佳佳峰值；第第三阶段还还原性重又又变差，曲曲线下降。。这种变化化规律是由由烧结矿的的粘结相以以及矿物组组成所决定定的。当烧烧结矿碱度度低时，一一般FeO较高，，粘结相以以铁橄榄石石为主，含含铁硅酸盐盐矿物难还还原，因而而烧结矿还还原性差。。随着碱度度的提高，，烧结矿中中易还原的的铁酸钙数数量增加，，渣相减少少，还原性性得到改善善。当碱度度提高到一一定数值时时，铁酸钙钙成为主相相，特别是是以针状析析出时，还还原性最最佳。如果烧结矿矿碱度进一一步提高，，还原性较较差的铁酸酸二钙的数数量增加，，而且硅酸酸三钙等渣渣相也明显显增加，导导致还原性性重又下降降。综上所所述，从还还原性角度度出发，各各厂家应通通过试验将将烧结矿碱碱度提高到到峰值附近近为最适宜宜。②具有较好好的冷强度度和较低的的还原粉化化率。在我我国各厂家家使用本地地资源生产产自熔性烧烧结矿过程程中遇到的的问题之一一是强度差差，在冷却却过程中自自动碎裂。。产生这一一现象的原原因是硅酸酸二钙在降降温过程中中发生多晶晶转变，当当β—2CaO·SiO2转变变到到γγ——2CaO··SiO2时体体积积膨膨胀胀10﹪﹪，，随随之之产产生生的的很很大大内内部部应应力力使使烧烧结结矿矿裂裂为为粉粉粒粒。。在高高氟氟精精矿矿粉粉烧烧结结过过程程中中，，由由于于氟氟使使液液相相粘粘度度和和表表面面张张力力大大幅幅度度降降低低，，易易为为烧烧结结过过程程中中的的气气流流通通过过而而形形成成众众多多的的通通路路，，在在烧烧结结矿矿冷冷却却时时给给烧烧结结矿矿留留下下疏疏松松多多孔孔薄薄壁壁结结构构，，严严重重影影响响强强度度。。在在攀攀钢钢含含钒钒钛钛精精矿矿粉粉烧烧结结时时，，因因其其低低硅硅高高钛钛的的特特点点，，烧烧结结过过程程中中产产生生的的低低熔熔点点液液相相少少，，粘粘结结相相中中出出现现数数量量较较多多的的高高熔熔点点物物相相——钙钙钛钛矿矿（（CaO··TiO2熔点点1970℃℃））它它的的析析出出既既不不起起固固结结作作用用，，而而且且性性脆脆，，抗抗压压强强度度低低，，加加之之烧烧结结矿矿中中物物相相种种类类众众多多，，使使烧烧结结矿矿有有较较大大的的内内应应力力，，以以上上诸诸因因素素使使自自熔熔性性烧烧结结矿矿的的强强度度较较差差。。试验验研研究究表表明明，，解解决决强强度度问问题题的的办办法法之之一一是是生生产产高高碱碱度度烧烧结结矿矿，，使使粘粘结结相相和和矿矿物物组组成成转转变变成成以以铁铁酸酸钙钙为为主主，，在在宏宏观观结结构构上上使使多多孔孔薄薄壁壁转转变变为为大大孔孔厚厚壁壁，，在在组组织织结结构构上上形形成成牢牢固固的的熔熔蚀蚀结结构构。。同同时时由由于于铁铁酸酸钙钙数数量量增增加加，，使使影影响响强强度度的的其其他他矿矿物物数数量量减减少少，，例例如如减减少少包包钢钢烧烧结结矿矿中中的的枪枪晶晶石石，，攀攀钢钢烧烧结结矿矿中中的的钙钙钛钛矿矿等等也也有有利利于于强强度度的的提提高高。。低温还原粉化化率在我国一一般均较低，，但是使用澳澳大利亚赤铁铁矿矿粉较多多时，以及钒钒钛磁铁矿烧烧结中再生赤赤铁矿多时，，低温还原粉粉化率会偏高高，在烧结矿矿碱度提高以以后，低温粉粉化率一般随随之下降。③具有较高的的荷重软化温温度。一般来来说，当烧结结矿碱度在2.0以下下时，随着碱碱度的提高，，软化开始和和终了温度都都是上升的，，而其软化温温度区间则有有变窄趋势。。烧结矿的荷荷重软化性能能很大程度上上取决于其还还原性，矿物物组成和孔隙隙结构。还原原性好的，高高熔点矿物多多的，孔隙结结构强的，其其软化温度就就高。正如前前述，随着着碱度的提高高，上述诸因因素的改进均均对荷重软化化温度的提高高起着有利的的影响。④具有良好的的高温还原性性和熔滴特性性。成田贵一一等对烧结矿矿的高温还原原性及熔滴性性能的研究表表明，烧结矿矿碱度的提高高改善了烧结结矿1100℃和1200℃的高温温还原性（见见表），而熔熔滴温度也随随碱度的提高高而上升熔熔滴温度区间间则变窄。不同碱度烧结结矿的高温还还原及熔滴特特性

（根据据日本成田贵贵一试验数据据）北京科技大学学烧结球团研研究室对杭钢钢不同碱度烧烧结矿的熔滴滴性能测定所所得特性曲线线也显示了相相同的规律：：随着碱度的的提高，在同同一温度的条条件下，其压压差是下降的的，即碱度较较高的烧结矿矿具有较好的的料层透气性性。烧结矿的的熔滴温度及及其区间也随随碱度提高而而得到改善。。由于高碱度烧烧结矿具有上上述诸多的优优点，无论从从理论研究结结果，还是从从生产实践经经验都肯定高高炉采用高碱碱度烧结矿作作为炉料是合合适的。（7）球团团矿目前球团矿有有酸性氧化性性球团、白云云石熔剂球团团和自熔性球球团三种，但但目前高炉生生产普遍应用用的是酸性氧氧化性球团矿矿。焙烧球团团矿的设备有有竖炉、带式式焙烧机、链链算机一回转转窑等三种类类型。1）球团矿为为较多微孔的的球状物，与与烧结矿比较较有以下特点点：①品位高。可可以用品位很很高的细精矿矿来生产，其其酸性球团的的品位可达68.0%，，SiO2含量仅1.15%。②气孔度低，，最低可达19.7%，，且全部为微微气孔。假密密度大，可达达3.8g/cm3，堆积密度大大，可达2.27t/m3。③矿物主要为为赤铁矿，FeO含量很很低（1%左左右）。主要要依靠固相固固结—即铁晶晶桥固结，硅硅酸盐渣相量量少，只有碱碱度较高的石石灰熔剂球团团矿才有较多多的铁酸盐。。④冷强度好，，运输性能好好，ISO转转鼓指数（+6.3mm）可高达95%。粒度度均匀，8~16mm粒粒级可达90%以上。⑤自然堆角小小，仅24~27°，而而烧结矿自然然堆角为31~35℃。。⑥还原性能好好。由于球团团矿的气孔率率较高，因而而其还原性优优于其他种类类的矿石。但是我国的球球团矿含SiO2偏高，致使其其高温还原性性较差。个别别品种的球团团矿在还原时时出现异常膨膨胀或还原迟迟滞现象。⑦高温冶金性性能较差。表表现为软化温温度低，熔滴滴特性中的压压差陡升温度度低和最高压压差△pmax数值大大，尽管可用用配加适量的的蛇纹石或白白云石来改善善，但与烧结结矿相比高温温冶金性能仍仍差。2）球团矿的的还原膨胀性性能球团矿在还原原过程中体积积膨胀，结构构疏松并产生生裂纹，其抗抗压强度大幅幅度下降。球球团矿的技术术要求为还原原膨胀率小于于20%。引起球团矿还还原膨胀的原原因很多，如如Fe2O3还原成Fe3O4，再还原成FexO所引起的晶晶形和晶格常常数的变化；；FexO还原成金属属铁时铁晶须须的生成；球球团矿中铁矿矿物的结晶形形状与连接键键的形式，渣渣相的性质及及数量；K2O、Na2O、Zn、V等杂质或有有色金属的含含量；还有还还原时气体逸逸出的压力及及碳素沉积等等。有关研究究成果指出，，正常膨胀（（一般<20%）主要发发生在Fe2O3还原成Fe3O4阶段。而异常膨胀则则往往归因于于FexO还原成金属属铁时铁晶须须的形成和长长大。当纯赤赤铁矿或含有有难熔物质的的球团矿还原原时，不能有有效地阻止铁铁晶须的生成成与发展，使使球团矿的还还原膨胀率大大于30%，，甚至高达100%以上上。当球团矿矿中含有易熔熔物质时，黏黏结相的形成成对铁晶须的的发展起物理理阻滞作用，，不致产生异异常膨胀，有有时甚至因熔熔结而收缩。。当有K2O、Na2O等低熔点物物质存在时，，在900~1000℃的还原温温度下，生成成黏度低，表表面张力小的的液相，不能能阻止铁晶须须的生成与发发展，使球团团矿还原时产产生异常膨胀胀。抑制球团矿还还原膨胀的措措施有：进行行含铁原料的的合理搭配，，适当添加CaO、MgO熔剂或无无烟煤粉及提提高焙烧温度度等。2、高炉燃料料1）我我国高高炉使使用的的燃料料主要要有焦焦炭和和煤粉粉。①焦炭炭焦炭由由煤在在高温温下（（900~1000℃））干馏馏而成成。它它的化化学成成分完完全能能满足足高炉炉炼铁铁的要要求，，机械械强度度要好好。焦焦炭是是目前前高炉炉的主主要燃燃料，，但由由于炼炼焦过过程中中必须须配入入足够够数量量的结结焦性性能良良好的的焦煤煤才能能获得得优质质焦炭炭。②喷吹吹用燃燃料为了降降低焦焦比，，目前前世界界各国国普遍遍采用用从高高炉风风口喷喷入部部分燃燃料以以代替替部分分焦炭炭。喷喷吹用用燃料料有煤煤粉、、重油油和天天然气气。我我国主主要是是喷吹吹煤粉粉。2）焦焦炭在在高炉炉生产产中的的作用用①提供供高炉炉冶炼炼所需需要的的大部部分热热量焦炭在在风口口前被被鼓风风中的的氧燃燃烧，，放出出热量量，这这是高高炉冶冶炼所所需要要热量量的主主要来来源（（高炉炉冶炼炼所消消耗热热量的的70~80%来自自燃料料燃烧烧）。。②提供供高炉炉冶炼炼所需需的还还原剂剂高炉冶冶炼主主要是是生铁铁中的的铁和和其他他合金金元素素的还还原及及渗碳碳过程程，而而焦炭炭中所所含的的固定定碳（（C））以及及焦炭炭燃烧烧产生生的一一氧化化碳（（CO）都都是铁铁及其其他氧氧化物物进行行还原原的还还原剂剂。③焦炭炭是高高炉料料柱的的骨架架由于焦焦炭在在高炉炉料柱柱中约约占1/3~1/2的体体积，，而且且焦炭炭在高高炉冶冶炼条条件下下既不不熔融融也不不软化化，它它在高高炉中中能起起支持持料柱柱、维维持炉炉内透透气性性的骨骨架作作用。。特别别是在在高炉炉下部部，矿矿和熔熔剂已已全部部软化化造渣渣并熔熔化为为液体体，只只有焦焦炭仍仍以固固体状状态存存在，，这就就保证证了高高炉下下部料料柱的的透气气性，，使从从风口口鼓入入的风风能向向高炉炉中心心渗透透，并并使炉炉缸煤煤气能能有一一个良良好的的初始始分布布。④生铁铁形成成过程程中渗渗碳的的碳源源每吨炼炼钢铁铁渗碳碳消耗耗的焦焦炭在在50kg左右右。3）焦焦炭的的工业业分析析和元元素分分析按水分分、灰灰分、、挥发发分和和固定定碳测测定焦焦炭的的组成成称为为工业业分析析；按按焦炭炭所含含碳、、氢、、氮、、氧、、硫等等元素素测定定的组组成称称为元元素分分析。。它们们的内内容是是：①水分分用符符号M表示示（过过去常常用符符号W表示示）影响焦焦炭水水分的的因素素主要要是熄熄焦方方式，，传统统的湿湿法熄熄焦时时，为为充分分熄焦焦水分分含量量约为为4~6%，高高时可可达10%以上上；干干法熄熄焦时时，一一般为为0.5%，但但在南南方由由于运运输和和贮存存过程程中焦焦炭吸吸收大大气中中的水水分，，焦炭炭水分分也可可达1~1.5%。。焦炭炭水分分应保保持稳稳定，，水分分波动动会引引起称称量不不准而而造成成炉温温波动动。②灰分分用符符号A表示示焦炭灰灰分主主要是是酸性性氧化化物SiO2、Al2O3，生产产中要要用CaO来造造渣，，造成成高炉炉炼铁铁渣量量增大大，焦焦比升升高。。我国国高炉炉用焦焦炭的的灰分分含量量一般般在11~15%。。③挥发发分用用符号号V表表示常用它它来判判断焦焦炭是是否成成熟，，挥发发分过过高表表示有有生焦焦，强强度差差；过过低则则表示示焦炭炭过火火，过过火焦焦炭裂裂纹多多易碎碎。一一般成成熟焦焦炭的的挥发发分在在0.5~1.0%，在在配煤煤中气气煤量量配得得多时时，也也可达达1.0~2.0%。④固定定碳用用符号号表表示固定碳碳是煤煤经高高温干干馏后后残留留的固固态可可燃性性物质质。一一般通通过下下式算算得：：4）高高炉冶冶炼对对焦炭炭质量量的要要求根据焦焦炭在在高炉炉冶炼炼过程程中的的作用用，对对于焦焦炭质质量有有以下下要求求：①化学学成分分对焦炭炭化学学成分分的要要求主主要有有：A固固定碳碳要高高、灰灰分要要低。。固定定碳和和灰分分是焦焦炭的的主要要组成成部分分，两两者互互为消消长关关系。。固定定碳含含量高高，单单位焦焦炭提提供的的热量量和还还原剂剂就多多，灰灰分含含量也也相应应降低低。焦焦炭灰灰分高高，不不但固固定碳碳含量量相应应降低低，还还带来来一系系列不不良影影响：：a灰灰分成成分约约80%是是SiO2和Al2O3，灰分分增加加，高高炉渣渣量随随之增增加。。灰分分中SiO2约占45%。高高炉燃燃料灰灰分每每增加加1%，需需补入入SiO2增量1.1倍的的CaO，，高炉炉渣量量增加加数为为燃料料比的的1%，约约合5kg/t。b灰灰分在在炼焦焦过程程中不不能熔熔融，，对焦焦炭中中各种种组织织的黏黏结不不利，，使裂裂纹增增多，，强度度降低低。c灰灰分与与焦质质的膨膨胀性性不同同，在在高炉炉内加加热后后，灰灰分颗颗粒周周围产产生裂裂纹，，使焦焦炭碎碎裂、、粉化化。d灰灰分中中的碱碱金属属和Fe2O3等都对对焦炭炭气化化反应应起催催化作作用，，使焦焦炭反反应性性指数数增高高，影影响反反应后后强度度。由此可可见，，灰分分不但但与固固定碳碳含量量有直直接关关系，，更对对焦炭炭所有有质量量指标标都带带来不不利影影响。。B焦焦炭含含硫要要低。。高炉炉燃料料（包包括焦焦炭和和煤粉粉）带带入硫硫量约约占高高炉硫硫负荷荷的80%，高高炉硫硫负荷荷增加加会造造成高高炉脱脱硫渣渣量增增加，，使燃燃料比比升高高。同同时焦焦炭硫硫高也也影响响焦炭炭质量量。C挥挥发发分分以以低低为为好好。。挥挥发发分分是是焦焦炭炭成成熟熟程程度度的的标标志志。。挥挥发发分分含含量量低低，，说说明明结结焦焦后后期期热热分分解解与与热热缩缩聚聚程程度度高高，，气气孔孔壁壁材材质质致致密密，，有有利利于于焦焦炭炭显显微微硬硬度度、、耐耐磨磨强强度度和和反反应应后后强强度度的的提提高高。。D焦焦炭炭水水分分波波动动引引起起入入炉炉干干焦焦量量变变化化，，即即焦焦炭炭真真实实负负荷荷的的波波动动。。因因此此，，水水分分稳稳定定比比水水分分值值本本身身更更为为重重要要。。但但水水分分过过高高，，焦焦粉粉黏黏附附在在焦焦块块上上，，不不易易筛筛除除而而带带入入高高炉炉，，也也是是不不利利的的。。因因此此，，希希望望水水分分稳稳定定在在较较低低水水平平上上。。E磷磷和和碱碱金金属属含含量量越越低低越越好好。。②冷冷态态机机械械强强度度及及热热态态强强度度焦炭炭强强度度与与高高炉炉生生产产状状态态和和操操作作指指标标密密切切相相关关，，包包括括抗抗碎碎强强度度M40和和抗抗磨磨强强度度M10两两项项指指标标。。同一一焦焦炭炭试试样样的的M40和和M10指指标标之之间间，，并并不不一一定定存存在在良良好好的的相相关关关关系系；；冷冷态态强强度度和和高高温温性性能能指指标标（（CRI和和CSR））之之间间的的关关系系也也是是如如此此。。但但冷冷态态强强度度可可以以在在一一定定程程度度上上反反映映焦焦炭炭中中细细裂裂纹纹的的多多少少，，与与风风口口焦焦炭炭的的粒粒度度组组成成、、平平均均粒粒度度有有较较强强的的相相关关关关系系；；从从整整体体上上反反映映焦焦炭炭在在高高炉炉内内保保持持粒粒度度的的能能力力。。因因此此，，要要求求焦焦炭炭的的抗抗碎碎强强度度M40高高一一些些为为好好；；抗抗磨磨强强度度M10低低一一些些为为好好。。焦炭炭高高温温性性能能包包括括反反应应性性CRI和和反反应应后后强强度度CSR。。反反应应性性是是衡衡量量焦焦炭炭在在高高温温状状态态下下抵抵抗抗CO2气化化能能力力的的化化学学稳稳定定性性指指标标。。焦焦炭炭的的反反应应性性高高，，在在高高炉炉内内被被CO2溶损损的的比比例例高高，，导导致致焦焦比比升升高高；；并并使使焦焦炭炭气气孔孔增增大大，，气气孔孔壁壁变变薄薄，，强强度度下下降降过过程程加加剧剧。。因因此此，，希希望望焦焦炭炭反反应应性性低低些些。。反应应后后强强度度是是衡衡量量焦焦炭炭经经受受CO2和碱碱金金属属侵侵蚀蚀状状态态下下，，保保持持高高温温强强度度的的能能力力。。显显然然，，希希望望焦焦炭炭高高温温强强度度高高些些。。③粒粒度度焦炭炭粒粒度度要要求求均均匀匀。。焦焦炭炭出出厂厂粒粒度度组组成成为为25~80mm。。为为此此，，需需要要提提高高40~80mm中中间间块块度度部部分分比比例例，，使使平平均均粒粒度度保保持持在在40~50mm水水平平。。具具体体要要求求应应根根据据高高炉炉容容积积、、操操作作水水平平和和指指标标水水平平，，并并以以焦焦炭炭本本身身强强度度为为基基础础来来考考虑虑。。5））高高炉炉冶冶炼炼对对喷喷吹吹煤煤粉粉的的质质量量要要求求，，见见““高高炉炉炼炼铁铁工工艺艺””部部分分。。3、、焦焦炭炭的的机机械械强强度度和和热热强强度度及及其其测测定定方方法法我国国以以国国标标形形式式颁颁布布了了适适用用于于4000m3级以以下下高高炉炉冶冶炼炼用用冶冶金金焦焦炭炭技技术术指指标标，，如如表表所所示示。。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烧结矿还还原度（RI）烧结矿还原原性是模拟拟炉料自高高炉上部进进入高温区区的条件，，用还原气气体从烧结结矿中排除除与铁结合合氧的难易易程度的一一种度量。。它是评价价烧结矿冶冶金性能的的主要质量量标准。GB13241—91国家标标准方法规规定：试验条件：：反应罐——双壁75mm；试试样：粒度度10.0~12.5mm，，500g；还原气气体：CO/N2=30/70，H2、CO2、H2O<0.2%，O2<0.1%；还原温温度：900±10℃；气体体流量：15NL/min；；还原时间间：180min。。还原度计算算：式中Rt—还原t时时间的还原原度；M0—试验质量量，g；M1—还原开始始前试样质质量，g；；Mt—还原t时时间后试样样质量，g；W1—试验前试试样中FeO含量，，%；W2—试验前试试样的全铁铁含量，%；0.11——使FeO氧化到Fe2O3时必须的相相应氧量的的换算系数数；0.43—TFe全部氧氧化成Fe2O3时需氧量的的换算系数数。本标准规定定，以180min的还原度度指数作为为考核指标标，用RI表示。②烧结矿低低温还原粉粉化指数铁矿石进入入高炉炉身身上部大约约在500~600℃的低温温区时，由由于热冲击击及铁矿石石中（Fe2O3还原Fe2O3→Fe3O4→FeO））发生晶形形转变等因因素，导致致块状含铁铁物料的粉粉化，这将将直接影响响高炉炉料料顺行和炉炉内气流分分布。低温温还原粉化化性的测定定，就是模模拟高炉上上部条件进进行的。我我国铁矿石石低温还原原粉化试验验静态还原原后使用冷冷转鼓的方方法。基本本原理是把把一定粒度度范围的试试样，在固固定床中500℃温温度下，用用CO、CO2、N2组成的还原原气体进行行静态还原原。恒温还还原60min后，，试样经冷冷却，装入入转鼓（φφ130××200mm），转转300转转后取出，，用6.3、3.15、0.5mm的的方孔筛分分级，分别别计算各粒粒级出量，，用RDI表示铁矿矿石的粉化化性。试验条件。。还原试验验：反应罐：双双壁75mm；试样样：粒度10.0~12.5mm，500g；；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%；还原温温度：500±10℃；气体体流量：15NL/min；；还原时间间：60min。转鼓试验：：转鼓：φφ130××200mm；转速速：30r/min；时间：：10min。试验验结果表示示。还原粉粉化性RDI用质量量百分数表表示：还原粉化指指数RDI+6.3=MD1/MD0×100%；还原粉粉化指数RDI+3.15=(MD1+MD2)/MD0×100%磨损指数式中MD0—还原后转转鼓前的试试样重量，，g；MD1—转鼓后+6.3mm的出量量，g；MD2—转鼓后+3.15~-6.3mm的的出量，g；MD3—转鼓后+0.5~-3.15mm的的出量，g；MD0—转鼓后-0.5mm的出量量，g；本标准规定定，试验后后结果评定定以RDI+3.15