造渣与脱硫

按上述方法得到6座高炉炉渣软化开始、软化终 了及其软化区间温度，见下表。
1#炉 软化开始温度， ℃ 1192
2#炉 1282.6 1370.2
3#炉 4#炉 5#炉 6#炉 1203 1273 1219 1226 .4 .6 .4 1376 1363 1361 1360 .6 .2 .9 .2
软化终了温度， 1361.2 ℃
四、矿石软化 高炉中矿石内部或块矿表面因固相反应生 成的低熔点化合物在进一步加热过程中，熔 点最低的易熔部分首先出现微小的局部熔化， 这是矿石软化的开始。随着温度的进一步升 高，出现的液相不断增多，最终变成了流动 状态。 从软化开始到终了（变为液态）它的温度 区间及对应的位置就是高炉内软容带的温度 区间和位置。 根据固相反应理论，可判断烧结矿、球团 矿、生矿的软化开始温度高低、软化区间的 大小。
0.818 0.659 0.815 0.599 0.415
0.66
0.711 0.518 0.628 0.453 0.333 0.487 95.6 109.6 109.2 114
可操作温度区间， 113.6 104.2 ℃
高炉生产要求炉渣性能具有适当宽的可 操作空间（以前普遍定为150℃，现在 高铝渣操作一般定为100℃左右）、较 低的粘度（良好的流动性）、良好的脱 硫能力等。从表3找出高温下炉渣流动性 较好的（粘度小）的是5#、4#、2#、6# 炉渣，较差的是1#、3#炉渣；可操作区 间较大的是6#、1#、4#、5#炉渣，2#炉 渣次之，3#炉渣最差。
优点：1）减少炉腹渣量。2）降 低初渣、中间渣的碱度，改善流 动性，增加透气性。 缺点：
七、终渣 进入炉缸以后的炉渣认为是终渣。终渣完成 铁水的脱硫反应，终渣的成分、温度、均匀 性相对较稳定。但不同高炉不同时段的炉渣 温度、流动性及成分取决于操作参数及原燃 料和炉况。
1、熔化温度：炉渣完全熔化为液相的温度，或者说 相图中的液相线温度。 熔化温度的意义：对单一晶体比较准确反映固液 态转换温度、粘度。水、单晶硅等 但对复杂的物质，用该指标无法反应液态流动 性。如沥青等 不过，熔化温度 可反应炉料在炉内受热后进入 炉缸时的具有的物理热。熔化温度低的炉料过早进 入炉缸，会降低炉缸温度。 2、熔化性温度：炉渣熔化后能自由流动的温度。 熔化性温度必须通过测定炉渣的粘度-温度曲线来确 定。具体操作：用45度钝角线与粘度曲线相切，切 点对应温度，即熔化性温度。
炉渣的高温性能分析

炉渣达到熔化性温度后能够自由流动，对 应炉内的位置在成渣带以下区域。炉渣熔 化性温度的高低及粘度的大小，都将对高 炉的冶炼产生很大影响。将1480℃定为可 操作的区间温度上限。依据技术中心检测 结果，查出各高炉炉渣熔化性温度、 1400℃、1430℃对应的粘度及可操作的 温度区间见下表
第五章
造渣与脱硫
造渣与脱硫是高炉内重要的物理化学过程。 一方面它影响着高炉顺行和生铁质量，另一 方面它与高炉的产量及焦比有着密切关系。 所谓“炼铁先炼渣”，就是对炉渣的重要性 的充分肯定。深入探讨和研究炉渣的形成过 程和机理，选择适合的造渣制度，使高炉炉 内的造渣脱硫过程能稳定、正常的继续，是 实现高炉高产、优质、低耗、长寿的重要环 节。
0.920
0.690
4#炉
32.43
33.88
1.2
11.52
17.85
0.43
1.045
0.903
0.645
5#炉
31.35
35.61
1.14
11.95
17.6
0.33
1.136
0.972
0.679
6#炉
31.15
35.99
1.32
11.63
18.43
0.21
1.155
0.960
0.631
渣系组成分析 根据表1炉渣成分数据，对照下图 3“四元系熔化温度与初晶相图”， 可以推测出目前我厂高炉渣系主要 成分处于黄长石与镁蔷薇辉石的组 成区间（图3中箭头所指位置），同 时伴有尖晶石（Mgo· Al2O3）和铝 酸一钙（CaO· Al2O3）等难熔物质。 四元系熔化温度与初晶相图
软化区间温度， 169.2 ℃
87.6
150. 159. 140. 88.3 6 8 8
从炉前放渣操作角度，希望炉渣的软化终了温度越 低越好。据此评价6#、5#、1#炉渣最好，4#、2#炉 渣次之，3#炉渣最差。 虽然终渣与初渣在成分及性能方面都有明显差别， 但二者毕竟有很大的关联性，通过炉渣开始软化温 度的高低及温度区间的大小，一定程度上可以推测 初渣形成的时间早晚及成渣带的宽窄。炉渣软化开 始温度低、区间大，说明成渣早、成渣带宽，对高 炉的冶炼不利。从表2可看出2#、5#、6#炉渣较好， 3#炉渣次之，1#、4#炉渣较差。 综合对比各高炉炉渣的软化性能，优势较多的是5#、 2#、6#炉渣，较差的是4#、3#、1#炉渣。
3、炉渣粘度 和流动性互成倒数关系，是指流动速度不 同的两个液层的内摩擦系数。 温度，℃ 粘度，（泊）
水
甘油 蓖麻油 钢水 铁水
20
25 20 1600 1400
0.01
5 9.5 0.02-0.03 0.015
4、炉渣成分对粘度的影响
一般炉渣成分由四种氧化物组成：CaO、 SiO2、Al2O3、MgO。还有小量的FeO、 MnO、S、P等。 FeO、MnO对初渣和中间 渣影响较大，但对终渣性能起决定作用的是 前四种成分。
炉渣软化温度对比 研究终渣软化（由固相转化到液相）性能，主要目 的是考察其对炉前放渣操作及对成渣带产生的影响。 根据以前的试验结果（其它资料也证实），炉渣粘 度在2.0-2.5Pa.s时处于可流动状态（不是自由流 动）。将粘度2.0Pa.s对应的温度作为炉渣软化终了 温度，粘度40.0Pa.s对应的温度作为炉渣软化开始 温度。软化开始温度推测方法是先计算粘度610Pa.s之间曲线斜率，按斜率外推粘度40Pa.s时对 应的温度，该温度可视为炉渣开始软化温度（大于 6Pa.s后炉渣粘度随温度降低而急剧增加，因此得到 温度误差应该不大）。
炉料中有碱金属氧化物，能使矿石的软化温 度显著降低。
化合物 熔点温度,℃
K2SiO3· SiO2
Na2SiO3· SiO2
780
800
据此可以肯定，泛含碱金属较高的矿石， 其软化开始温度必定较低。
五、初渣 经过固相反应和软化之后的造渣成分，在 下降过程中被进一步加热，熔化成为液态熔 渣，称为初渣。 生矿中被还原后的FeO最容易与SiO2结 合形成Fe2SiO4(1100-1209℃) 另，如果矿石中含锰多，就容易形成硅 酸锰，也是低熔点。 对于烧结矿，则容易形成 CaO·SiO2,低 熔点。 因此初渣中SiO2多、FeO多、CaO多。
第一节 高炉造渣过程
一、炉渣的来源 1、来自矿石中的脉石。2、来自焦炭中的灰 分。3、熔剂氧化物。4、被侵蚀的炉衬
二、成渣的基本条件 1、温度：炉料下降过程中温度逐渐升高，为 固相反应和低熔点化合物出现小量液相创造 了必要条件。 2、固相反应：纯SiO2的熔化温度为1713℃， 纯AL2O3的熔化温度为2050℃，纯CaO的熔 化温度为2570℃，纯MgO的熔化温度为 2800℃. 如果没有固相反应，单纯靠加热温 度将上述物质变为液体，在高炉条件下是不 可能的。只有固体之间相互发生固相反应， 形成低熔点的化合物，炉渣——初渣形成。
影响炉渣性能的因素分析
炉渣的性能主要是由其成分组成决定的。下图（图4） 表明，炉渣含Al2O3 达20%时，在一定碱度范围内， 炉渣粘度随二元碱度的增加而下降（箭头所指部分）。
3#、4#、1#炉渣成分中的共同特点是二元 碱度（R2）和四元碱度（R4）均较低，对应 的粘度较大、可操作区间较窄（3#、4#炉渣 要剔除Al2O3含量低的因素）。而2#、6#炉 渣成分中的共同特点是二元碱度（R2）和四 元碱度（R4）均较高，对应的粘度较低、可 操作区间较大。5#炉渣居中。
350现场高炉渣
12
5 渣粘度Pa.s 1 渣粘度Pa.s 3 渣粘度Pa.s 6 渣粘度Pa.s
10 8 6 4 2 0 1320
2 渣粘度Pa.s 4 渣粘度Pa.s
粘度，Pa.s
1340
1360
1380
1400
1420
1440 温度
1460
1480
1500
1520
1540
1560
Sio2
3、还原反应。随着炉料下降，还原反应（间 接还原）逐步增强，产生FeO数量增多，促 进液相的产生。生产硫酸的沸腾床温度900— —1000 ℃，残渣中有铁、钙、硅等，因 是氧化气氛，无FeO，故无液相（小量固 相反应,原因是Fe2O3）
三、固相反应
试验：把粉状的CaO和SiO2按照摩尔比1.0的 配比（重量比分别为48.3%和51.7%）混合后 放在1100 ℃温度下烧结，发现混和物中 有硅酸钙生成，样品中自由CaO的含量由
原来的48.3%减少到31%。当烧结温度提高 到1200 ℃时，绝大部分混合物形成硅酸
钙（CaO·SiO2) 此外，SiO2与MgO，CaO与Fe2O3， SiO2与FeO，CaO与Al2O3之间在比较低的 温度下都能进行固相反应。 高炉内的烧结矿、球团矿等其内部的 SiO2和FeO之间进行固相反应；有些生矿 表面脉石或铁氧化物与粘附在表面的CaO 进行反应。炉身上部取样发现了在铁氧 化物与SiO2接触的地方出现FeO·SiO2.
其它成分的影响：
FeO能显著降低炉渣粘度，但终渣里FeO含 量很小，影响不大，相反当炉渣FeO含量较 高时都是炉温大幅降低的情况，其流动性反 而不好。 FeO主要影响初渣和中间渣。 MnO的作用与FeO类似。 CaF对炉渣的熔化性和粘度有显著影响。见 下图
八、炉渣的稳定性
指当炉渣的成分或温度发生波动时，它的熔 化性温度或粘度保持稳定或在允许范围内， 这种特性成为炉渣的稳定性。分为热稳定性 和化学稳定性。炉渣在温度波动条件下保持 稳定的能力称热稳定性。炉渣在成分波动条 件下保持稳定的能力成为化学稳定性。