高炉渣的形成

高炉渣从开始形成到最后排出，经历了“初成渣”、“中间渣”和“终渣”三个阶段。开始形成的渣称为“初成渣”，最后排出炉外的渣称为“终渣”，从初成渣到终渣之间，其化学成分和物理性质处于不断变化过程的渣称为“中间渣”。(1)初成渣的生成初渣生成包括固相反应、软化、熔融、滴落几个阶段。固相反应主要是在脉石与熔剂之间或脉石与铁氧化物之间进行，形成部分低熔点化合物。这些低熔点化合物在进一步加热时开始软化，继续下降和升温，液相不断增加，最终软化熔融，进而成流动状态。矿石从软化到熔融流动是造渣过程中对高炉行程影响较大的一个环节。各种不同的矿石具有不同的软化性能。矿石的软化性能表现在两个方面：一是开始软化的温度，二是软化的温度区间。很明显，矿石开始软化的温度越低，则高炉内液相初渣出现得越早；软化温度区间越大，则增大阻力的塑性料层越厚。矿石的软化温度与软化区间要通过实验确定，一般矿石的开始软化温度波动在700～1200℃之间。炉料中如有碱金属氧化物存在，能使矿石提前软化，矿石从软化到熔融滴落就形成了初渣。初成渣中Fe0含量较高。矿石越难还原，则初渣中的Fe0就越高，一般在10%以下，少数情况高达30%，流动性也欠佳。初渣形成得早与晚，在高炉内位置的高低，都对高炉顺行影响较大。高炉内生成初成渣的区域称软熔带或成渣带。(2)中间渣的变化初渣在滴落和下降过程中，Fe0不断还原而减少，Si02和Mn0也部分还原而有所降低，Ca0溶入渣中使炉渣碱度不断升高。同时，炉渣的流动性随着温度升高而变好。当炉渣经过风口带时，焦炭灰分中大量的Al203和一定数量的Si02进入渣中，使炉渣碱度又有所降低。所以中间渣的化学成分和物理性质都处在变化中，它的熔点、成分和流动性之间互相影响。中间渣的这种变化反映出高炉内造渣过程的复杂性和对高炉冶炼过程的明显影响。特别是对使用天然矿和石灰石的高炉，熔剂在炉料中的分布不可能很均匀，加上铁矿石品种和成分方面的差别，在高炉不同部位生成的初渣，其成分和流动性就不会均匀一致。在以后下降过程中总的趋势是化学成分渐趋均匀，但在局部区域内这种成分变化可能是较大的。从而影响高炉内煤气流的正常分布，高炉不顺行，甚至悬料和结瘤。反之使用成分较稳定的自熔性或熔剂性熟料冶炼时，因为在入炉前已完成了矿化成渣，故在高炉内的成渣过程较为稳定，只要注意操作制度和炉温的稳定就可基本排除以上弊病。当然使用高温强度好的焦炭可保证炉内煤气流的正常分布，这是中间渣顺利滴落的基本条件。(3)终渣的形成中间渣经过风口区域后，其成分与性能再一次发生变化（碱度与黏度降低）后趋于稳定。此外，在风口区被氧化的部分铁及其他元素将在炉缸中重新还原进入铁水，使渣中Fe0含量有所降低。当铁滴穿过渣层和渣铁界面进行脱硫反应后，渣中CaS有所增加。最后从不同部位和不同时间集聚到炉缸的炉渣相互混匀，形成成分和性质稳定的终渣，定期排出炉外。通常所指的高炉渣均系指终渣。终渣对控制生铁的成分，保证生铁的质量有重要影响。终渣的成分是根据冶炼条件经过配料计算确定的。在生产中若发现不当，可通过配料调整，使其达到适宜成分。