炼铁原料

4.2影响焦炭质量的因素及提高质量的途径






提高焦炭质量的途径 1）配入型煤炼焦。配入型煤工艺是将弱黏结性粉炼焦的成熟技术。 型煤炼焦是将配合煤用机械的方法，制成型煤，然后与一般装炉煤 混合装入炭化室炼焦，其所产焦炭耐磨性提高。 2）预热煤炼焦。用专门的设备将配合煤预热到150~200℃，再用 专门的装煤方法把预热煤加入炭化室炼焦。 预热煤炼焦可提高焦炭的耐磨强度，增加焦炉产量，扩大若黏结煤 的比。原因是预热煤的堆积密度增大，加热速度提高，结焦性能变 好，并使结焦时间缩短。 3）煤料选择破碎。 选择破碎是将煤料先筛分后破碎，或先分别破 碎再配合，以保证煤质均匀，尽可能减少煤粉，并使不可熔组分达 到适当细度。 4）捣固炼焦。是将配合煤在捣固机内制成体积略小于炭化室的煤 饼，再推入炭化室内炼焦。煤料经捣固后，体积密度增加，能较大 幅度地提高焦炭的机械强度。
6.1烧结矿质量要求及技术指标
6.1.1烧结矿的质量要求 （1）烧结矿的质量指标。该指标包括化 学成分和物理机械性能两个方面。 （2）烧结矿质量对高炉冶炼的影响。 a、从化学成分看，烧结矿品位越高，越 有利于提高生铁产量，降低焦比；硫的影 响则相反，其含量越低，对冶炼越有利。





3.5熔剂
高炉冶炼条件下，脉石及灰分不能熔化， 必须加入熔剂，使其与矿石脉石和灰分作 用生成低熔点化合物，形成流动性好的炉 渣，实现渣铁分离并自炉内顺畅排出。 由于矿石脉石和焦炭灰分多系酸性氧化物， 所以高炉主要用碱性熔剂，如石灰石 （CaCO3）、白云石（CaCO3· MgCO3） 等。


还原焙烧则是在还原气氛中进行，主要目 的是使贫赤铁矿中的Fe2O3转变为具有磁 性的Fe3O4，以便磁选。 2Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2↑ 2Fe2O3+H2=2Fe3O4+H2O↑ 氯化焙烧则是为了回收赤铁矿中的有色金 属如Zn、Cu、Sn等，或去除其他有害杂 质。

3.2.4选矿


b、烧结矿碱度一般用CaO/SiO2表示。按照碱度 的不同，烧结矿可分为三类： 凡烧结矿碱度(如＜0.9)低于炉渣碱度的称为酸性 (或普通)烧结矿。高炉使用这种烧结矿，尚须加 入相当数量的石灰石，通常高炉渣的碱度 (CaO/SiO2)在1.0左右。 凡烧结矿碱度(1.0~1.4)等于或接近炉渣碱度的称 为自熔性烧结矿。高炉使用自熔性烧结矿一般可 不加或少加石灰石。 烧结矿碱度(＞1.4)明显高于炉渣碱度的称为熔剂 性烧结矿或高碱度(2.0~3.0)、超高碱度(3.0~4.0) 烧结矿。高炉使用这种烧结矿无须加石灰石。 c、烧结矿中的FeO含量，在一定程度上决定着烧 结矿的还原性。
2铁矿石
2.1矿石简介
2.1.1矿物和矿石 矿物是指地壳中的化学元素经各种地质作 用所形成自然元素或自然化合物。是组成 岩石和矿石的基本单元。 矿石是在现在的经济技术条件下能从中提 取金属、金属化合物或有用矿物的物质总 称， 矿石一般由矿石矿物和脉石矿物组成。

2.1.2铁矿石

高炉对焦炭质量的要求
(1)含碳量高，灰分低。 (2)含硫等有害杂质要少。 (3)成分稳定。即要求化学灰分、C、S、 H2O等稳定。 (4)挥发分含量适合。 (5)强度高，块度均匀。

4.1.3焦炭的高温反应

焦炭反应性与二氧化碳、氧和水蒸气等进行化学反应的 能力， 焦炭反应后强度是指反应后的焦炭再机械力和 热应力 作用下抵抗碎裂和磨损的能力。 焦炭反应性CRI 反应后强度CSR
2.2.6矿石的机械强度
矿石的机械强度指矿石耐冲击、摩擦、挤 压的强弱程度。 矿石若强度差，恶化料柱透气性，增加粉 尘，影响设备寿命和环境条件等。因此高ຫໍສະໝຸດ 炉要求矿石有一定的机械强度。
3铁矿石性质及处理
3.2 铁矿石冶炼前的准备和处理
对天然富矿，须经破碎、筛分，获得合适而均 匀的粒度。 对于褐铁矿、菱铁矿和致密磁铁矿还应进行焙 烧处理，以去除其结晶水和CO2，提高品位， 疏松其组织，改善还原性，提高冶炼效果。 对贫铁矿的处理要复杂得多。一般都必须经过 破碎、筛分、细磨、精选，得到含铁60%以上 的精矿粉，经混匀后进行造块，变成人造富矿， 再按高炉粒度要求进行适当破碎，筛分后入炉。
（3）褐铁矿主要成份Fe2O3．nH2O，， 无磁性，S、P含量较高。 还原性比前两种好。由于造块时需延长高 温处理时间，会导致能耗增加。 （4）菱铁矿主要成份为FeCO3，无磁性。

2.2铁矿石的质量评价
2.2.1 铁矿石的品位指的是铁矿石中铁元素的质 量分数，通俗来说就是含铁量，用w （TFe）表示。

（3）压团法。压团法是将粉状物料在一 定压力作用下，使之在模型内受压，形成 形状和合大小一定的团块的方法。团块强 度主要由添加的黏结剂和粉状物料本身具 有黏结物保持。
生料与熟料

含铁原料还可以分为生料和熟料。以原矿 （富矿）直接冶炼时，这种炉料称为生料。 将多种原料配合并经高温处理的人造块矿 为熟料。目前高炉冶炼以熟料为主。


从矿山开采的矿石，含铁量一般为 40%~65%。品位较高，经整粒后可直接 入炉冶炼的称为富矿。而品位较低，不能 直接入炉的叫贫矿。
2.2.2脉石成分

脉石含量越少，矿石品位越高。铁矿石中 的脉石成分主要为SiO2、Al2O3、CaO和 MgO等。
2.2.3有害杂质与有益元素

1、有害杂质（元素） 常见和最主要的有害杂质有：硫、磷、砷、 钾、钠、氟等。 （1）硫 冶炼时硫部分被还原进入生铁，钢铁中含 硫在其热加工时易产生“热脆”。入炉铁 矿石要求含硫应< 0.15%。
造块方法：烧结法、球团法和压团法

（1）烧结法。烧结法是将富矿粉和精矿 粉进行高温加热，在不完全熔化的条件下 烧结成块的方法。所得产品称为烧结矿， 外形为不规则多孔状。烧结矿主要依靠液 相黏结。

（2）球团法。球团法是细精矿粉在造球 设备上经加水湿润、滚动而成球，然后再 焙烧固结的方法。所得产品为球团矿，呈 球形，粒度均匀，具有较高的强度和还原 性。球团矿，固相黏结起主要作用。
铁矿粉为什么要造块？




（1）铁矿石造块技术是基于采矿过程中产生的粉矿。 破碎作业中产生的粉矿，以及选矿中产生的精矿，粒度 太细，不能满足冶炼对料柱透气性的要求，所以必须造 块以增大粒度。 （2）为了保证料柱良好的透气性，要求炉料粒度大小 适宜而均匀、粉末少、机械强度高，且具有良好的软化 和熔滴性能，为降低焦比，还要求炉料含铁高，有害杂 质少，具有一定的碱度和良好的还原性能。这些指标可 通过烧结、球团高温造块实现。 （3）对于含碳酸盐和结晶水较多的矿石，以及某些难 还原和含有害成分的矿石，均可通过烧结球团高温造块 法使用有用成分富集和脱除大部分有害和无用成分。 （4）钢铁厂各种含铁废料，也可以通过烧结球团造块 法返回再利用，充分回收含铁原料。
4.3焦炭代用燃料
型焦 型焦是将弱粘结煤加热，或无黏结性 煤加入一定的黏结剂，然后热压或冷压成 型，再经高温炭化而成焦炭。 特点：型焦块度均匀、外形规则整齐， 冷强度尚可，热强度差，型焦较致密、气 孔度低，体积密度大。

6 烧结机理
6 铁矿粉造块理论
概念： 铁矿粉烧结是将细粒含铁物料与燃料、熔 剂按一定比例混合，再加水湿润、混匀和制粒 成烧结料，铺于烧结机台车上，通过点火、抽 风，借助燃料燃烧产生高温和一系列物理化学 变化，生成部分低熔点物质，并软化熔融产生 一定数量的液相，将铁矿物颗粒黏结起来，冷 却后即成为具有一定强度的多孔块状烧结矿。


（1）磁铁矿主要成份为Fe3O4，具有磁性， S、P含量稍高。 在选矿时可利用磁选法；由于其结构细密，故 被还原性较差，也难破碎。 磁性率：[w(FeO)/w(TFe)]。衡量磁铁矿的氧化 程度。 （2）赤铁矿主要成份为Fe2O3，S、P含量 少，是最主要的铁矿石。 赤铁矿颗粒内孔隙多，易还原破碎，可烧性差， 造块时燃料消耗比磁铁矿多。

3.2.2铁矿石的混匀
3.2.3焙烧
焙烧是在适当的气氛中，使铁矿石加热到低于其熔点的 温度，在固态下发生的物理化学过程。 氧化焙烧就是在空气充足的氧化性气氛中进行，以保证 燃料完全燃烧和矿石的氧化。多用于去除CO2、H2O和 S（碳酸盐和结晶水分解，硫化物氧化），使致密矿石 的组织变得疏松，易于还原。 菱铁矿的焙烧：在500℃~900℃之间按下式分解： 4FeCO3+O2=Fe2O3+2CO2↑ 褐铁矿的脱水：在250℃~500℃之间发生下述反应： 2Fe2O3·3H2O=2Fe2O3+3H2O↑ 氧化焙烧还可是矿石中的硫氧化： 3FeS2+8O2=Fe3O4+6SO2↑

选矿是依据矿石的性质，采用适当的方法，把 有用矿物和脉石机械地分开，从而使有用矿物 富集的过程。
现代常用于精选铁矿石的方法重要有三种： （1）重选 利用含铁矿物和脉石密度的差异 来选别。常用的介质为水。有时还用比重 大于水的液体作介质，称为重液选。 （2）磁选 利用有用矿物和脉石导磁性不同 的特点进行选分。 （3）浮选 利用矿物具有不同的亲水性进行选分。 有些矿石性质复杂，往往需要用几种方法 联合起来选矿。
3.6其他含铁原料
高炉炉尘。 氧气转炉炉尘。 轧钢皮。 其他铁屑料。包括铸铁机和机械加工中的 车削、锻造时产生的铁屑与钢屑。 硫酸渣。 钢渣。

4、燃料



4.1焦炭质量评价 作用： (1)燃料。燃烧后发热，产生冶炼所需热量。 (2)还原剂。焦炭中的固定碳和它燃烧后生成的 CO都是铁矿石还原所需的还原剂。 (3)料柱骨架。高炉内是充满着炉料和熔融渣、铁 的一个料柱，焦炭约占料柱体积的1/3~1/2，对料 柱透气性具有决定性的影响。