高炉冶炼用原料

2.2.1 铁矿粉烧结
4、烧结生产工艺
1）烧结配料 采用重量法配料，根据配料计算。
2）混匀与制粒 一混的主要作用是混匀；二混的主要作用是造球制粒。 影响混匀和制粒的因素： （1）原料性质：粘性大，比重相差小，粒度差别小有利于混 匀和造球。 （2）水分含量和加水方法：适量、雾状有利于混匀和造球。 （3）工艺因素：倾角、转速、填充率，混匀时间长有利于混 匀和造球。
S、P低；常温强度高；
高炉中70%S来自于焦碳。焦碳中S：0.5-1.5%，主要以S化物、硫 酸盐的形式存在。没有有机硫。
高温强度高；稳定性好。
2.1 高炉冶炼用原料
2.1.5 煤粉
（1）喷吹煤粉的作用：发热、还原 （2）质量要求： ①灰分低，C高； ②S、P低，K、Na低；发热值高；可磨性好；燃 烧性和反应性好；安全性高
2.2.2 球团矿生产
3、造球设备
圆盘造球机、圆筒机 4、工艺操作： 加水加料原则：滴水成球，雾水长大，无水压紧。 造球时间： 3至10分钟 设备指标：圆盘造球机的转速和倾角（倾角45至50度），圆 盘边高和填充率适宜，底料和刮板要适宜。 物料温度：预热混合料，50℃为宜。
2.2.2 球团矿生产
2 .2 铁矿粉造块
一、定义：铁矿粉造块是将不能直接入炉的金属矿
粉经配料后用人工方法造成符合冶炼要求的矿块。 二、意义：扩大了冶炼原料的来源，同时又改善了原 料的质量。 三、目的：将粉料制成具有高温强度的块状料；改善铁矿 石的冶金性能，使高炉冶炼指标得到改善；去除某些有害 杂质，回收有益元素，达到综合利用资源和扩大铁矿石原 料资源。
提供C用于直接还原金属氧化物，尤其是FeO的还原提供相应数量 的CO，用于间接还原
作为铁的增碳剂，焦碳中的晶型碳及石墨溶解在液态铁中起增碳作 用 保证高炉料体的透气性和透液性。使炉料在高炉内自上而下自如运 动
（2）质量要求 ： C固高； A低；V适当；
固定碳含量要在85%以上。 挥发份含量约1%。挥发分过高，炼焦的时间短，不能生产出足够 强度的焦碳。挥发分过低，炼焦时间长。
各类铁矿石图
磁铁矿
褐铁矿
赤铁矿
菱铁矿
2.1 高炉冶炼用原料
我国铁矿石资源的两个特点： 1、贫矿多，富矿少。贫矿占矿石总储量的 80%左右。 2、单一矿种少，复合矿石多。如白云鄂博铁伴 生稀土矿、攀枝花和承德地区的钒钛磁铁矿等。 • 因此我国需大力发展选矿和造块工业； • 有些矿含有铜、铀、银等贵重金属，应加强矿 石综合利用。
2.2.2 球团矿生产
液体表面张力大、物料亲水性强、液体密度小、毛细管直径 小，毛细力大，矿粉成球容易。 （4）重力水：对造球不利。
2.2.2 球团矿生产
2、成球过程
（1）形成母球：矿粉润湿，在机械力的作用下形成细小的毛 细管。主要是水的润湿。 （2）母球长大：毛细管形状和尺寸改变，过剩毛细水挤到母 球的表面上，粘结上润湿程度比较低的矿粉。润湿和机械力同 时作用。 （3）母球压实：停止加水润湿，在机械力的作用下，水分被 挤出。挤出的水分被未充分润湿的矿粉吸收。 三个过程在造球机内一起完成。
2.2.1 铁矿粉烧结
4、烧结生产工艺
5）烧结料点火和烧结矿保温 点火温度为1100℃至1300℃之间；点火时间为1分钟左右。点 火真空度适当低一些。 烧结矿保温是减缓上层烧结矿的冷却速度。 6）烧结矿处理 破碎（单辊破碎）、筛分（固定条筛）、冷却（带式冷却机和 环形冷却机） 返矿返回烧结机，小于5mm的比例应小于5%。
2.2.1 铁矿粉烧结
一、烧结的作用：利用贫矿和粉矿；改善冶金性能；
利用钢铁厂的废弃物。 二、烧结原料的质量要求
1、含铁原料
种类：精矿粉，富矿粉，高炉炉尘，转炉炉尘，轧钢皮， 硫酸渣等。
质量要求：S、P低，FeO高，粒度＜10mm。
2.2.1 铁矿粉烧结
2、熔剂
种类：石灰石；消石灰；生石灰；白云石；菱镁石。 质量要求：CaO、MgO高；S、P低；粒度＜ 3mm，要 有利于分解和矿化；高活性度；成分稳定。
二、球团矿焙烧固结 1、生球干燥 目的：提高强度，防止破裂。 破裂的原因：不均匀收缩。
2、影响球团焙烧固结的因素： （1）原料性能：磁铁矿氧化 放热，焙烧温度比较低，能耗低。 石英在氧化性气氛中不影响赤铁矿球团固结，在中性或还原性气 氛中会形成液相。 长石熔点低，可降低焙烧温度，有利于液相粘结。（长石化学成 份： SiO2、 Al2O3 、Fe2O3、 K2O 、Na2O 等其它 ） 皂土有利于球团固结，形成液相。 （皂土：Al2O3.4(SiO2).H2O ）
2.2.1 铁矿粉烧结
6、烧结过程的主要反应
1）固体燃料的燃烧
xC+yO2=nCO+mCO2
烧结废气成分为：CO、CO2 、N2、H2、O2 2）分解反应
（1）结晶水分解：分解吸热，增加燃料消耗 （2）碳酸盐分解及矿化作用
CaCO3=CaO+CO2
MgCO3=MgO+CO2
2.2.1 铁矿粉烧结
2.1 高炉冶炼用原料
（4）还原性 矿石在炉内被煤气还原的难易程度称为“还原性”。 冶炼易还原的矿石，可降低碳素消耗量。还原性与矿石 的结构有关。 由好至坏依次为：褐铁矿、菱铁矿、赤铁矿、磁铁 矿
2.1 高炉冶炼用原料
（5）强度与粒度（粒度上限决定还原性，下限决定于透 气性，一般为9—25mm ）； （6）矿石的高温还原性能 主要考察矿石的荷重软化温度和熔融滴下温度，两者 的温差要小，这样高炉的软熔带可以出于较低位置，保证 炉内有良好的透气性。 （7）化学成分和粒度的稳定 化学成分和粒度波动会引起炉温、炉渣碱度和生铁质 量的波动，导致焦比上升，产量下降。
2CaF2+SiO2==2CaO+SiF4
2.2.1 铁矿粉烧结
6、烧结过程的主要反应
Pb和Zn的去除 燃料增加到10%至11%，脱锌率可以达到20%。
加入CaCl2，可以脱除90%左右的铅和65%左右的锌。 5）水分的蒸发、分解和凝结
2.2.2 球团矿生产
一、粉矿成球
1、成球机理：加水润湿矿粉是铁矿粉成球的基本条件，对水进 行研究。水在矿粉中的状态： （1）吸附水：原因是新表面具有过剩能量。具有固体的性质， 不能在颗粒表面自由移动。 （2）薄膜水：结合力要差一些，可以在颗粒表面迁移。 吸附 水和薄膜水组成分子结合水，矿粉含水量达到最大分子结合水后， 成球才明显开始。 （3）毛细水：矿粉中超过分子水后才能形成，起作用的是毛细 力。矿粉成球过程是在毛细力的作用下，矿粉颗粒被拉向水滴中 心，形成小球。毛细水在矿粉成球中起主导作用。
2.1 高炉冶炼用原料
2.1.1 铁矿石(烧结矿、球团矿、天然块矿 ) 基本定义： 矿物：自然界存在的自然元素和化合物。 矿石：可以提取有用物质并获取利润的矿物。 脉石：不可以提取有用物质或不能获取利润的矿物。
铁矿石种类：赤铁矿（Fe2O3），红色； 磁铁矿（Fe3O4），黑色，有磁性； 褐铁矿（Fe2O3· 2O），含有结晶水； nH 菱铁矿（FeCO3）碳酸盐。
6、烧结过程的主要反应
矿化作用：固化反应，形成CaO· 2、CaO· 2O3等。 SiO Fe 3）氧化还原反应 4）气化反应（有害杂质的去除） S的去除。85-90％ 去As:氧化去As，烧透是前提。As有毒。
2FeAsS+5O2==Fe2O3+As2O3+2SO2
脱F： F 对人体有害、腐蚀设备。
2.2.1 铁矿粉烧结
3、烧结过程
2.2.1 铁矿粉烧结
1)烧结矿层：小于1100℃，空气预热；烧结矿冷却；液相结 晶固结。厚度逐渐增加，烧结完成时则全部都是。 2)燃烧层：700℃至1350℃或1500℃，厚度为15-80mm。燃 料燃烧；软熔；氧化；还原；分解等。 3)干燥预热层：露点至700℃，升温速度快。水分蒸发；燃料加 热；固相反应；结晶水分解。 4)过湿层：露点以下至露点。水汽重新凝结于混合料中，产生过 湿，透气性差。 5)混合料层和铺底料。
2.1 高炉冶炼用原料
2.1.2 铁矿石的准备
（1）破碎与筛分（网目：一英寸（24.5mm）长度上的方 孔数）； （2）混匀（方法：平铺直取）； （3）焙烧（目的是改变铁矿石性能。主要有还原磁化焙 烧、氧化焙烧、氯化焙烧）； （4）选矿（作用：提高品位，回收有用的元素，去除有 害杂质。方法主要有磁选、重选、浮选）
2.1 高炉冶炼用原料
（3）杂质元素 有害：对钢材质量有害。 S：热脆性 FeS熔点低 一级矿：S小于0.06%，二级矿S小于0.2% P：冷脆 控制高炉原料 Cu：Cu小于0.3%含Cu能降低钢材焊接性能，但少 量（Cu小于等于0.2%）提高抗腐蚀性。 As：冷脆，不易焊接。As小于0.07% 对高炉冶炼过 程有害。
2.1 高炉冶炼用原料
（2）脉石成分(SiO2、Al2O3、CaO、MgO )； 铁矿石中的脉石包括SiO2、Al2O3、CaO、MgO等金属 氧化物。在高炉条件下，这些氧化物不能或很难被还原为 金属，最终以高炉渣的形式与金属分离。渣中碱性氧化物 （CaO、MgO）与酸性氧化物（SiO2）的质量分数应大体 相等，这样渣的熔点才能较低，粘度也较小，易于在炉内 处理而不致有碍于正常操作。为此，实际操作中应根据铁 矿石带入的脉石的成分和数量配加适当的“助熔剂”，简 称“熔剂”。
2.2.1 铁保护篦条；减少废气含尘量和除尘器负荷；增加 有效抽风面积和料层透气性；改善厂区环境。 （2）方法：粒度自然偏析，偏析布料。但不能是大粒度的燃 料；10-25mm的成品烧结或天然块矿。
4）布料： （1）要求：均匀（粒度、成分和水分）；具有一定的松散性， 但不能太松。 （2）理想布料是粒度上小下粗、碳上多下少。实现方法有双 层布料和偏析布料。偏析布料有磁辊、反射板和空气吹风。
2 高炉冶炼用原料
原料是高炉冶炼的物质基础，精料是使高炉操作 稳定顺行，获得高产、优质、低耗及长寿的基本保证。 高炉冶炼用的原料主要包括铁矿石、燃料和熔 剂。高炉冶炼是连续的生产过程，因此必须尽可能 为其提供数量充足、品位高、强度好、粒度均匀粉 末少、有害杂质少及性能稳定的原料。 对于一些不能满足要求的原料，要进行一系列 准备处理，例如造块。
2.2.1 铁矿粉烧结
4、烧结生产工艺
7）改善烧结矿质量
（1）厚料层烧结;（2）提高MgO含量;（3）低温烧结;（4） 加B或P;（5）高碱度烧结矿;（6）合适的配C量;（7）配加蛇 纹石;（8）配加萤石。
2.2.1 铁矿粉烧结
5、烧结生产设备
烧结生产使用的主要设备为带式烧结机。 主要有烧结机本体、布料设备、点火器和抽风除尘系统组 成。 烧结机本体主要由台车、真空箱、密封装置、传动系统、 单辊破碎机、热矿筛组成。
2.1 高炉冶炼用原料
2.1.3 熔剂（石灰石、白云石 ）
（1）目的：降低熔点、脱硫。 （2）分类：碱性、中性、酸性（理论分法）。 （3）质量要求：CaO、MgO高；S、P低；高强 度和适宜粘度；比较高的活性。
2.1 高炉冶炼用原料
2.1.4 焦炭
（1）作用：发热剂 、还原剂、增碳剂、骨架作用
主要供给炉子加热，熔化及氧化铁还原的吸热反应需热
2.1 高炉冶炼用原料
评价指标： （1）含铁品位(TFe) 衡量铁矿石质量的重要指标。品位决定着冶炼的经济 性。品位越高，冶炼时需要的熔剂就少、成渣量少，能耗 降低。 含铁量高并可直接送入高炉冶炼的铁矿石称为富矿。 含铁品位低需要经过富选才能入炉的为贫矿。 划分富矿与贫矿没有统一的标准，随选矿及冶炼技术水 平的提高而变化。 一般矿石中Fe的含量在50%以上可直接供高炉使用。 但目前我国富矿贮量已经很少，绝大多数Fe含量在30%左右， 需经过富选才能使用。
2.1 高炉冶炼用原料
（3）杂质元素 K、Na：循环，破坏炉料强度，耐火材料腐蚀快。 Pb：比重大，熔点低（300℃左右），易沉到炉低 砖缝中，将耐火砖浮起，破坏炉底。 Zn：熔点高，沸点低（900℃）易气化，导致炉瘤 的原因。Zn→ZnO易到上升管、下降管、堵塞管道。 F：CaF2降低炉渣粘度，也会侵蚀破坏炉衬。 有益元素：Mn、Cr、Ni、Co、V、Ti、Mo、Nb、稀 土类等。（主要对钢材）