10月13日高炉炼铁基本知识4

要求灰分含量要低，是因为灰分使焦炭中的固 定碳含量降低，其次，焦炭中的灰分使焦炭强 度降低，因炭素和灰分的膨胀系数不同，在高 温作用下产生内应力，使焦炭碎裂。尤其是灰 分分布不均时，其影响更突出。第三，焦炭灰 分大部分是SiO2（ 50%左右）和 Al2O3（ 30% 左右）等酸性氧化物，因此焦炭灰分增加必须 增加碱性熔剂用量，从而使渣量增加，焦比升 高。一般生产经验是，焦炭灰分增加1%,焦比 升高2%,产量降低 3%。焦炭灰分是焦炭等级区 分的依据之一，国际上要求一级焦的灰分含量 低于10% 我国焦炭中固定碳含量一般为82%-84% ，灰 分含量为11%-15%
5、煤粉的胶质层厚度（Y值） 煤的胶质层厚度适 宜，以免在喷吹过程中风口结焦和堵塞喷枪，一般 要求Y值小于10mm。 6、煤的可磨性 煤的可磨性好，磨煤机台时产量高， 电耗低，可降低喷吹成本。要求煤的哈氏可磨系数 HGI大于30。 7、煤的灰份熔点温度 煤的灰熔点要求高些为好。 灰的熔点主要取决于灰分中Al2O3的含量。当Al2O3大 于40%时，煤灰的温度都会超过1500℃。 8、配煤 配煤即两种或三种煤，根据高炉喷煤质量 要求，按不同比例混合在一起，磨到一定粒度向高 炉喷吹。 通常采用含碳量高和发热值高的无烟煤同挥发份高 和燃烧性好的烟煤配合，使配煤的平均按发分控制 在20%左右，灰分小于15%，充分发挥两种煤的优 点，可获得良好的喷吹效益。
3、焦炭的机械强度要好。焦炭在高炉下部高 温区作为支撑料柱的骨架承受着上部料柱的巨 大压力，如果焦炭的机械强度不高，则形成大 量碎焦，恶化炉缸透气性，破坏高炉顺行，严 重时无法进行正常生产。另外，机械强度不好 的焦炭，在运输过程中产生大量的粉末，造成 损失。因此，要求焦炭必须具有一定的机械强 度。焦炭的机械强度是评价焦炭质量的主要指 标之一。焦炭的机械强度通常用抗碎强度M40 和搞磨强度M10表示。M40提高1%，高炉利 用系统增加0.04, 综合焦比下降5.6kg;M10改善 0.2%,利用系体力学研究表明， 大小粒度不均匀的散料，空隙度最小，透气性差。 而粒度均匀的散料，空隙度大，煤气阻力小。因此， 为了改善高炉透气性保证煤气流分布合理和高炉顺 行，不仅要求焦炭粒度合适，而且要求粒度均匀， 粉末少。一般大型高炉使用40~60mm大块焦，中 小型高炉使用 25~40中块焦。但目前随着矿石粒度 的不断降低，为了缩小焦炭粒度和矿石粒度的差别， 以改善整个料柱的透气性，焦炭粒度也有随着降低 的趋势。不少高炉已把焦炭粒度下限降到15~20 5、水分要稳定。焦炭中的水分是湿法熄焦时渗入 的，通常达 2%~6%。焦炭中的水分在高炉上部即可 蒸发完毕，对高炉冶炼没有影响。但由于焦炭是按 重量入炉的，水分波动必然要引起干焦量的波动， 从而引起炉况波动。因此，要求水分稳定，以便配 料准确，稳定炉况。
二、焦炭的作用
焦炭在高炉生产中起以下 方面的作用： 1、提供高炉冶炼所需要的大部分热量。焦炭 在风口前被鼓风中的氧燃烧，放出热量，这是 高炉冶炼所需要热量的主要来源（高炉冶炼所 消耗热量的 70%~80%来自燃料燃烧）。 2、提供高炉冶炼所需的还原剂。高炉冶炼主 要是生铁中的铁和其他合金元素的还原及渗碳 过程，而焦炭中所含的固定碳（C）以及焦炭 燃烧产生的一氧化碳（CO ）都是铁及其他氧 化物进行还原的还原剂。
三、高炉对焦炭的质量要求
为了保证高炉冶炼过程的顺利和获得良好的生 产指标，焦炭质量必须满足以下几方面的要求： 1、固定碳含量要高，灰分要低。工业分析中， 焦炭固定碳是按下式计算的： ωC固×100=100-(灰分 +挥发分 +有机物) ×100要求固定碳含量尽量高，是因为固定碳 含量高，其发热值高，单位重量焦炭所提供的 还原剂数量也多，有利于降低焦比。实践证明， 焦炭中的固定碳含量提高1% ，可降低焦比 2%。
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4、喷吹用燃料。为了降低焦比，目前世界各 国普遍采用从高炉风口喷入部分燃料以代替部 分焦炭。喷吹用燃料有煤粉、重油和天然气。 至于选用何种燃料为宜，一般根据各国资源条 件而定，我国主要是喷吹煤粉。 6、型焦。作为代用燃料，目前国内外都在研 究用无烟煤、贫煤、褐煤等非结焦煤的成型技 术，按工艺生产流程可分为热压成型和冷压成 型两类。在高炉上使用型焦目前尚处于冶炼试 验阶段，根据国外大多数高炉型焦冶炼试验表 明，在炉况稳定顺行条件下，型焦是可以代替 焦炭作为高炉燃料的。但型焦的强度（尤其是 热强度）比冶金焦差，有待进一步研究解决。
五、煤粉
高炉对喷吹煤的质量要求： 1、煤的灰分 煤的灰分越低越好，一般要求 煤的灰分公共开支或低于接近焦炭灰分，最高 不大于15%。 2、煤的硫分 为发送生铁质量煤的硫分越低越 好，一般要求小于0.7%,最高不大于0.8%。 0.7%, 0.8% 3、煤的发热量 煤粉中含碳量越高，发热量 越高，而含氢量越高，发热量越低。 4、煤粉的燃烧性 煤的燃烧性能好，其着火 温度低，反应性强，有利于提高煤粉的利用率 和高炉的顺行。
高炉炼铁基本知识(四)
炼铁用燃料(焦炭和煤)
一、高炉用燃料的种类
根据高炉对燃料的要求，高炉的燃料有以下几种： 1、木炭）木炭。木炭由木材在足够温度下干馏而成，是最早 使用的高炉燃料。它固定碳含量高，灰分低（一般在0.5 %2.5%之间）；几乎不含硫；气孔度高，堆密度只有115250kg/m3。但木炭机械强度差，价格昂贵，特别是随着钢铁 工业的发展，高炉容积不断扩大，如继续使用木炭，不仅机械 强度满足不了要求，还会大量破坏森林。因此作为高炉燃料已 被淘汰。 2、无烟煤（或称白煤）。它的化学成分能基本满足炼铁的要 求；低温强度好，可远距离运输；特别是我国无烟煤储量丰富 的山西、河北的一些高炉曾使用过。但它的气孔度很底，热稳 定性差，在高炉内受热后碎裂成粉末，而且含硫一般也较高。 现在已不再使用，个别小型高炉上，还有用作焦炭替代品的， 用量在50kg/t左右，效果不错，置换比在0.8-1之间
2、含S 、 P杂质要少。高炉冶炼过程中的 S， 80%以上来自焦炭，因此，降低焦炭含S量对 降低生铁含 S量具有重大意义。焦炭中的含 S 升高，必须相应提高炉渣碱度以改善炉渣脱硫 能力，从而使石灰石用量增加，渣量增加，焦 比升高，产量降低。焦炭含S升高 0.1%，焦比 升高 1.5%左右，产量降低约2% 。焦炭中的S 来自煤，炼焦过程中只能除去一少部分S， 80%的S 留在焦炭中，因此，控制煤的含 量和 选择合适的配煤比，是控制焦炭含量的基本途 径。我国焦炭含硫比较低，一般在 0.5%~1% 之间。 焦炭中含 P较少，对生铁质量无大影响。我国 焦炭含 一般都低于 0.05%。
6、焦炭的反应性要低，抗碱性要强。 焦炭反应性指的是焦炭在高温下与 CO2反应形成 CO的能 力（C焦+CO2=2CO) 。焦炭在与 反应过程中会使焦炭内 部的气孔壁变薄，从而降低焦炭的强度，加快焦炭破损， 对高炉冶炼过程产生如下不利影响：铁的直接还原发展， 煤气利用变坏，焦比升高；同时焦炭破损产生的焦粉恶 化了高炉料柱的透气性，影响高炉顺行。在炼焦生产中 降低焦炭反应性的措施是：炼焦配煤时适当多用低、中 挥发性煤；提高炼焦的终了温度；闷炉操作；采用干熄 焦；降低焦炭灰分等。 焦炭抗碱性是焦炭在高炉内抵抗碱金属钾、钠及其盐类 作用的能力。钾、钠是C焦+CO2=2CO反应的催化剂，还 能与焦炭反应生成 C8K、C36K 等。所以碱侵蚀会降低 焦炭强度，给高炉生产造成危害。生产上提高焦炭抗碱 能力的措施有：配煤中适当配用低变质程度弱黏结性气 煤，采取措施降低焦炭的反应性等。
四、焦炭的机械强度及测定
1、焦炭机械强度的定义 焦炭的机械强度是指成品焦炭的耐磨性、抗 压强度和抗冲击的能力。测定焦炭机械强 度的方法是转鼓试验。目前使用的转鼓有 两种，即大转鼓（松格林转鼓）和小转鼓 （米库姆转鼓）。
2、焦炭机械强度的测定 大转鼓直径2000mm ，宽 800mm，转鼓两端 用直径2000mm 的两块钢板，其间以127 根长 800mm ，直径25mm 的圆钢沿圆周焊接，圆 钢间隙为25mm ，转鼓中心有轴，由电动机带 动。试验时，取 410kg粒度大于 25mm的焦炭 装入鼓内，以10r/min 的速度旋转 15min，用 鼓内残留的焦炭公斤为焦炭转鼓指标，以鼓外 焦块中小于10mm的碎焦公斤数为焦炭耐磨指 数。一般中型高炉用的焦炭的大转鼓指数应在 295~315kg之间，大型高炉应在315kg以上， 鼓外小于 的应低于45kg 。
3、焦炭。由煤在高温下（ 900~1000℃） 干馏而成。它的化学成分完全能满足高炉 炼铁的要求；机械强度大大高于木炭；热 稳定性比白煤好；气孔度虽不如木炭，但 比白煤大得多。焦炭是现代高炉理想的燃 料，也是目前高炉的主要燃料，但由于炼 焦过程中必须配入足够数量的结焦性能良 好的焦煤才能获得优质焦炭，而除少数国 家外，我国和世界各国焦煤资源均不足。 因此，各国都尽力采取各种措施降低高炉 焦炭消耗，同时寻找合适的代用燃料。
小转鼓是由钢板制成的无穿心轴的密封圆筒， 钢板厚 6~8mm，鼓内径和内宽均为1000mm， 内壁每隔 90°焊角钢 （100mm*50mm*10mm ）一块，共计4 块。 试验时，取 50kg大于 60mm的试样装入鼓内， 以 25r/min的速度旋转 。试验后用直径 40mm 和直径10mm的圆孔筛筛分，以大于40mm 的 焦炭占试样总质量的百分数为抗碎强度指标， 用 M40表示；小于10mm 的焦炭占试样总重 量的百分数为耐磨强度指标，用M10 表示。中 型高炉M40 在60%~70%之间，大型高炉 在 80%以上， 都应在 8%以下。 焦炭的机械强度通常用小转鼓来测定。
3、焦炭是高炉料柱的骨架。由于焦炭在高 炉料柱中约占 的体积，而且焦炭在高炉冶 炼条件下既不熔融也不软化，它在高炉中 能起支持料柱、维持炉内透气性的骨架作 用。特别是在高炉下部，矿和熔剂已全部 软化造渣并熔化为液体，只有焦炭仍以固 体状态存在，这就保证了高炉下部料柱的 透气性，使从风口鼓入的风能向高炉中心 渗透，并使炉缸煤气能有一个良好的初始 分布。 4、生铁形成过程中渗碳的碳源。每吨炼钢 铁渗碳消耗的焦炭在 50kg左右。