高炉炼铁生产技术手册

高炉炼铁生产技术手册周传典主编2003年1．炼铁原料1．1炼铁精料1．1．1高炉炼铁对精料的要求1．1．2高炉炉料结构合理化1．2天然块矿P131．2．2天然矿石的冶炼性能分类分子式全铁形状密度颜色磁性强度氧化铁矿(赤铁矿)磁铁矿Fe3O472.4块3.18铁黑强磁赤铁矿γFe2O370粉,块4.9黑强较易碎,软,易还原假象赤铁矿αFe2O370八面体4.8/5.3铁黑,古铜弱镜铁矿αFe2O370片状5.2/5.25钢灰弱云母状赤铁矿αFe2O370鳞片5.2/5.25钢灰弱致密块状赤铁矿αFe2O370块5.2/5.25赤褐弱纤维状赤铁矿鱼卵4.9/5.25赤褐弱鲕状赤铁矿αFe2O370放射纤维4.9/5.25赤褐弱层状赤铁矿αFe2O370层状4./4.5钢灰,赤褐弱代赭石αFe2O370土状4/4.5赤,赤褐弱含水氧化铁矿(褐铁矿)水赤铁矿2Fe2O3.H2O66.2纤维4.3/4.5赤弱疏松,大部分属于软矿石,易还原针铁矿αFe2O3.H2O62.9放射纤维4.28黄赤黑褐弱漆状褐铁矿αFe2O3.H2O62.9散点状4.28黑褐弱鳞铁矿γFe2O3.H2O62.9鳞片状4.09黄赤弱褐铁矿2Fe2O3.3H2O59.8块,土状3.6/4黄赤黑褐弱黄褐铁矿Fe2O3.2H2O57.1细针状3.6/4金黄弱氢氧化铁Fe2O3.3H2O52.3弱黑铁矿Fe2O3.4H2O48.2棒状2.58黑弱豆状褐铁矿Fe2O3.nH2O豆状3.6/4弱沼铁矿Fe2O3.nH2O多孔状黄褐弱菱铁矿FeCO348.23.7/3.9弱赤铁矿：坚硬，致密，难还原。菱铁矿：焙烧后易碎，易还原。1．2．3天然矿的综合评价几种铁矿石主要成分矿名TFeFeOSiO2Al2O3CaOMgOK2ONa2OZnPS澳块66.240.52.420.510.140.0450.0280.040.0040.0460.012印度63.940.636.261.990.070.040.010.0250.0480.11南非66.710.453.640.660.270.0390.130.010.01海南57.170.3517.080.30.1250.0450.030.050.0040.0240.011清路47.699.3515.67.40.1051.270.0160.060.060.6580.019黄梅54.720.36.50.510.0950.3150.1280.050.0130.6130.168文竹53.585.68.245.41.40.3050.090.060.010.6860.29鄂城47.050.1310.150.0950.040.010.060.0040.010.01几种铁矿石理化性能矿名热爆裂率还原度软化开始软化终了熔滴软化区间熔融区间澳块1.4955.9812301428149919871印度1.3257.2211961398148220284南非1.1862.6812051404148519981海南0.0260.8812251426150020174清路1.0561.22106513091428244119黄梅0.9264.35100213231450321127文竹14.0750.17108413201432236112鄂城0.8460.251150135914682091091．3烧结矿1．3．1烧结矿矿物组成与显微结构1．3．2烧结矿成分与冶金性能的关系1．3．3改善烧结矿冶金性能的技术措施1．3．3．1烧结精料1．3．3．2原料中和混匀1．3．3．3配料自动化1．3．3．4均匀烧结1．3．3．5烧结过程自动控制1．3．3．6厚料层烧结1．3．3．7低温烧结法1．3．3．8热风烧结1．3．3．9小球烧结与球团烧结1．3．3．10双层布料、双碱度料烧结与双球烧结1．3．3．11改善入炉烧结矿粒度组成的措施1．3．3．12降低烧结矿低温还原粉化率的措施1．3．4近年来主要重点企业与典型地方骨干企业烧结矿质量及主要技术经济指标1．3．5YB/T421—92铁烧结矿行业中的技术要求1．4球团矿1．4．1球团矿矿物组成与显微结构1．4．2球团矿冶金性能及其影响因素1．4．3提高球团矿质量的技术措施1．4．4近年来我国主要带式机、链箅机—回转窑、竖炉球团质量及主要技术经济指标1．4．5部分国外及进口球团矿理化性能1．4．6部分国内外球团矿质量标准1．5原料的理化与冶金性能及检测方法1．5．1常规化学成分1．5．2其他元素1．5．3粒度组成1．5．4物理性能1．5．5特殊检验1．5．6冶金性能检测1．6熔剂1．6．1石灰石1．6．2白云石、菱镁石和蛇纹石各级白云石的化学成分级别特级Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级MgO%≥19≥19≥17≥16SiO2%≤2≤4≤6≤7酸不溶物%≤4≤7≤10≤12白云石、菱镁石和石灰石的物理性质名称莫氏硬度密度g/cm3耐压强度MPa白云石3.5/42.8/2.9294.2菱镁石4/4.52.9/3.1石灰石3.02.6/2.898.07菱镁石和蛇纹石化学成分名称Fe2O3CaOMgOSiO2Al2O3SP烧损鞍钢菱镁石2.2942.651.450.190.0060.04248.85东海蛇纹石6.390.4839.1037.180.510.0830.02414.59戈阳蛇纹石8.920.9536.2736.40.640.0240.02413.6宝钢用蛇纹石5.860.7637.9437.810.7314.181．6．3硅石硅石一般成分范围及实例名称Fe2O3CaOMgOSiO2Al2O3S烧损一般范围0.4/2.00.01/0.50.1/0.590/980.1/2.548.85本钢用1.680.220.3297.40.4114.59宝钢用971．6．4转炉钢渣部分企业转炉钢渣的化学成分企业TFeFeOSiO2Al2O3CaOMgOMnOSP安阳14.0716.833.0544.810.740.7050.125临钢24.2815.6913.452.9237.635.62重钢22.8112.5811.453.8235.615.322.610.1940.46攀钢17.603.098.693.3541.814.610.2240.318鞍钢18.4516.512.282.8542.487.860.170.140.38首钢22.6312.7431.710.061.10.10.21莱钢14.7518.3545.571．7辅助原料1．7．1碎铁1．7．2轧钢皮与均热炉渣轧钢皮与均热炉渣的化学成分项目TFeFeOSiO2Al2O3CaOMgOMnOSP轧钢皮61.666.415.43.290.340.320.820.150.014渣59.5553.6711.523.211.260.70.740.0110.0181．7．3天然锰矿锰矿石的化学成分产地MnFeSiO2Al2O3MgOPS柴家屯32.068.5222.542.241.630.0360.008瓦房子23.6314.920.462.452.460.0760.086遵义21.788.8102.11.850.0314.08木圭28.9214.269.112.89马山31.315.8925.250.1671．7．4萤石1．7．5钛渣及含钛原料钛渣及含钛原料的化学成分项目TFeTiO2SiO2CaOAl2O3MgOFeO承德钒钛矿46.3312.066.96承德胎精矿30.2149.515.45钒钛精矿51.5612.734.641.574.693.9130.51承德钛渣18.1624.4633.4615.455.02攀钢钛渣25.1923.2123.5210.28.46冷固钛球团29.639.649.41.68.962.321.4承德钒钛球团57.876.715.781.123.960.915.52．高炉燃料P722．1焦炭2．1．1高炉焦炭的理化性质冶金焦炭工业分析名词符号对照项目GB1996-80GB/T2001-91水分⑴操作水分WQ⑵分析试样水分Wf⑴全水分Mt⑵分析试样水分Mad灰分⑴分析试样灰分Af⑵干燥试样灰分Ag⑴分析试样灰分Aad⑵干燥试样灰分Ad硫分⑴分析试样含硫量SfQ⑵干燥试样含硫量SgQ⑴分析基全硫St.ad⑵干燥基全硫St.d挥发分⑴分析试样挥发分Vf⑵可燃基挥发分VT⑴分析试样挥发分Vad⑵干燥无灰基挥发分Vdaf固定碳分析样固定碳Cf=100-Wf-Af-Vf分析样固定碳FCad=100-Mad-Aad-Vad2．1．2高炉冶炼对焦炭质量的要求2．1．3提高焦炭质量的措施⑴提高煤料的堆积密度①捣固炼焦②配型煤炼焦③采用炭化室高6m以上大容积焦炉④风选调湿粉碎工艺⑤入炉煤水分控制工艺⑥煤预热工艺⑦选择性粉碎工艺⑵提高焦饼中心温度和进行焖炉操作改善焦炭的性能⑶提高配煤质量①气煤②肥煤③焦煤④瘦煤⑤1/3焦煤⑷焦炭整粒⑸干法熄焦⑹掺加添加物炼焦⑺采用各种现代化的测温手段和炉温计算机管理⑻合理使用优质炼焦煤2．1．4教研质量与经济效益2．2煤粉2．2．1高炉喷吹用煤的工艺性能2．2．1．10煤粉爆炸性⑴煤粉爆炸的必要条件：①要有氧气存在，含氧浓度≥14%②要具有一定的煤粉浓度，并形成空气和煤粉的混合云。煤尘爆炸浓度的上下限，因煤种不同而异。下限：褐煤45~55g/cm3，烟煤100~335g/cm3，上限：褐煤110~335g/cm3，烟煤1500~2000g/cm3。爆炸威力最强的含量是300~400g/cm3。③要具有火源。④煤粉处于分散悬浮状态。⑵除应具备上述前3个条件外，空气和煤粉混合云必须处于密闭的或部分密闭的空间内，这样压力才会急剧增大，使包围体有被爆破的危险。高炉喷煤各种煤仓、仓式泵、布袋箱、喷吹罐组等，都属于可燃煤粉云存在的空间。煤粉爆炸性与煤挥发分相关，随挥发分含量增加，其爆炸性也增大。一般认为煤粉无灰基（可燃基）挥发分Vdaf＜10%，为基本不爆炸煤，Vdaf＞10%为有爆炸性煤，Vdaf＞25%为强烈爆炸性煤。⑶测量煤粉爆炸方法：测量煤粉爆炸的方法很多，我国使用长管测示仪（北科大开发），试验用1g200目的煤粉喷入设在玻璃管内1050℃火源上，视其返回火焰长度来判断它的爆炸性。一般认为，仅在火源出现稀少的火星或无火星，属于无爆炸性煤；若火焰返回喷入一端，其火焰长度＜400mm为易燃而有爆炸性煤，若返回火焰长度＞400mm的为强爆炸性煤。几种煤的火焰返回长度爆炸性晋华官马武山庞庄峻德神府阳泉,晋城,安子,大西无灰基挥发分Vdaf34.237.4833.834.5436.05＜10返回火焰长度mm1156406828006470⑷煤粉粒度对爆炸的影响；随着煤粉粒度增大爆炸返回火焰长度减少，粒度＞200目时爆炸火焰长度降至200~300mm。抚顺煤粉爆炸返回长度与粒度的关系煤粉粒度＜200150/200100/120＞100混合粒度返回火焰长度mm700/750650570200/300500⑸控制适宜的含氧浓度：高炉喷煤工艺，控制系统内部适宜的含氧浓度是防止煤粉爆炸着火的关键，若系统含氧良低于一定的浓度，就可避免着火爆炸。2．2．2高炉对喷吹煤的性能要求⑴煤的灰分：灰分越低越好，最高不大于15%；⑵煤的硫分：越低越好，一般要求小于0.7%，最高不大于0.8%；⑶煤的发热量：喷入高炉的煤粉在风口前并不是完全燃烧，煤中碳的最终燃烧产物只能是CO，而煤中的H2不能燃烧；⑷煤的燃烧性：煤的燃烧性能好，其着火温度低，反应性强；⑸煤的胶质层厚度（Y值）：一般要求Y值＜10mm；⑹煤的可磨性：要求哈氏可磨性＞30；⑺煤的灰熔点温度：煤的灰熔点要求高些为佳。2．3气体燃料3．高炉冶炼的基本理论P1013．1炉料还原过程高炉是一种竖炉型逆流式反应器。冶炼过程中炉内料柱基本上是整体下降的，称为层状下降或活塞流。而产生一系列炉料形态变化的区域习惯上分为5个区域。⑴块状带或称干区：即炉料软熔前的区域。这里主要进行氧化物的热分解和气体还原剂的间接还原反应。⑵软熔带：炉料从软化