炼铁基本知识讲座2课件

炼铁基本知识讲座二高炉炼铁原燃料金永龙1精料•精料是高炉冶炼的物质基础•如何理解：高、稳、熟、小、匀、净——高、稳、小、净•精料内容：渣量、成分、粒度、冶金性能、炉料结构等2天然矿质量评价•常规质量•热爆裂性3烧结矿的质量评价•化学成分：FeO,SiO2•烧结矿的矿物组成和显微结构•烧结矿碱度•还原性•低温还原粉化率•荷重软化和软融滴落性能•粒度组成•转鼓强度•储存强度4球团矿质量评价•抗压强度、转鼓强度•还原膨胀•碱度•化学成分•还原性•荷重软化和熔滴性能•落下指数5焦炭质量评价•焦炭工业分析•焦炭元素分析•焦炭灰成分、挥发份成分•反应性和反应后强度•转鼓强度•平均粒度•物理性质•显微结构•5.1高炉焦炭的理化性质焦炭裂纹（块度和转鼓强度）焦炭结构（多孔脆性炭质材料。气孔形状、大小、数量、壁厚等气孔结构参数影响焦炭机械强度和焦炭反应性）。焦块的气孔体积与焦块体积之比称为焦炭气孔率。（开气孔、闭气孔）5.2高炉焦炭的理化性质焦炭的光学组织：各向同性、镶嵌结构、流动性、惰性物（分析焦炭反应性、预测机械强度等）焦炭的显微分析（微观结构。光学显微镜-观察和测定焦炭气孔结构，气孔分布、气孔率、平均尺寸、壁厚等；X射线衍射分析-判定石墨化程度，晶体的定量、无机硫的赋存状态等；扫描电镜-光学组织、风口焦中碱金属赋存状态、气孔和气孔壁等）焦炭的石墨化度：炼焦制度；高炉内温度分布5.3焦炭工业分析焦炭工业分析：水分、灰份、挥发份、固定碳焦炭元素分析：碳、氢、氮、硫、氧焦炭灰成分5.4焦炭的化学性质焦炭反应性焦炭燃烧性（发热量、着火温度、抗碱性）5.5焦炭的物理性质焦炭的比热容（煤化度、灰份）热导率热膨胀系数收缩率热应力电阻率（成熟度、微观结构）筛分组成堆积密度（透气性）透气性真密度视密度5.6焦炭的机械强度落下强度转鼓强度（M40、M10）热强度5.7焦炭力学性质抗压强度抗拉强度显微强度杨氏模量5.8高炉冶炼对焦炭质量的要求•5.8.1焦炭在高炉内的行为•5.8.2质量要求灰分硫水分焦炭块度焦炭强度•5.8.3高炉操作如何缓解焦炭劣化采用高还原性矿石和高热流比操作使用合理的风速和鼓风动能；中心加焦、矿石混装焦丁等疏松中心的装料制度控制碱金属、低硫、高品位矿石适宜的理论燃烧温度图4.1焦炭在高炉内粒度的变化●－内圈；╳－外圈；△－中心焦炭在高炉内粒度的变化由图可见，自炉身中部开始，焦炭平均粒度变小。变化程度以外圈靠近炉墙焦炭激烈，与炉内的气流分布和温度分布密切相关。6喷吹煤粉质量评价•煤种成分•煤种灰分灰熔点•煤种的发热值•煤种的可磨性和流动性•煤种的着火点和爆炸性•煤种的燃烧性表1单种煤的工业分析结果编号状况煤种水分，%分析基灰分，%干基挥发分，%可燃基固定碳，%可燃基无烟煤－1使用中太西1.884.236.9393.07无烟煤－2试验店子2.0317.587.7792.23无烟煤－3试验小庄子2.0638.678.5691.44无烟煤－4使用中永城0.6910.429.5390.47无烟煤－5试验古拉本1.8423.639.7990.21无烟煤－6使用中宝桥1.0811.3910.9689.04无烟煤－7使用中阳泉1.0014.3111.4688.54烟煤－1试验潞安0.5010.3019.9880.02烟煤－2试验红望2.265.2830.9569.05烟煤－3使用中红墙2.896.5532.4667.54烟煤－4使用中神府3.715.5636.3063.70烟煤－5试验大屯1.187.4336.3163.69烟煤－6停用东胜3.744.6137.5762.43烟煤－7停用兴隆庄2.287.5838.6161.39动力煤试验大同2.3710.6432.0867.92工业分析要求•灰分低：不应高于所替代焦炭的灰分；灰分高导致燃烧率低、理论燃烧温度低；影响渣比、利用系数•挥发份合适：影响燃烧性能；15~25%•固定碳高表2煤种的元素分析煤种C%（分析基）H%（分析基）N%（分析基）S%（分析基）太西91.353.100.860.22店子77.420.620.770.30小庄子55.440.980.760.32永城82.903.281.220.40古拉本70.662.360.760.14宝桥81.043.331.280.40阳泉77.753.221.070.49潞安81.104.001.310.42红望80.694.420.900.41红墙73.474.520.810.60神府74.514.740.910.65大屯78.924.701.330.61东胜77.804.580.940.42兴隆庄76.234.681.380.41大同75.264.020.810.56对煤中元素的要求⌂S含量控制：影响高炉渣量和铁水质量；统计：焦炭S含量增加0.1%，焦比上升1.5%，产量下降2%。⌂O元素：和C、H结合，但在高炉内不起助燃作用，主要形成CO、CO2、H2O，可能会对焦炭质量有影响表3煤种的灰分组成和成分煤灰成分种SiO2Al2O3MgOCaOFe2O3TiO2P2O5MnOK2ONa2OZnPb太西42.4023.912.398.3512.241.060.280.160.881.580.010.014店子42.1723.453.7412.845.461.220.090.102.540.860.0150.016小庄子60.9422.272.682.005.121.100.210.062.421.060.010.012永城44.2433.721.906.784.191.580.150.050.380.400.0100.015古拉本49.6524.431.746.366.301.050.270.071.871.580.010.013宝桥45.1034.601.344.713.051.460.540.050.490.860.0320.018阳泉56.8431.731.102.452.761.220.180.051.480.480.0400.016潞安44.9636.271.203.494.511.500.480.050.360.890.1300.033红望47.1421.561.362.0321.760.651.690.330.180.100.0120.01红墙55.8627.070.962.027.760.980.440.080.610.230.0420.015神府27.6412.551.2427.045.870.450.160.320.400.610.0680.012大屯43.1134.021.415.566.121.480.740.050.350.440.2000.017东胜33.9813.961.5524.818.080.630.100.280.210.930.0210.01兴隆庄44.4036.222.144.844.681.870.410.050.390.910.010.014大同58.3425.641.092.476.910.910.380.090.840.210.0240.012对灰份组成的要求•碱金属和Zn•Al2O3低碱金属对高炉冶炼的不利影响•对焦炭性能的影响，加剧和提前焦炭的气化反应。如缩小间接还原区，引起焦比的升高；降低焦炭的高温强度和性能；•加剧球团矿的膨胀及一些烧结矿的中温还原粉化；•碱金属引起耐火材料的侵蚀，如粘土砖的软化、膨胀；高铝砖的膨胀；•由于以上原因，高炉内的碱金属积累容易引起料柱透气性的恶化，从而导致炉况不顺，如高炉崩、悬料，甚至结瘤，引起风口的破损等。根据文献，宝钢碱金属氧化物要求控制在小于2.0kg/t.HM，入炉锌负荷小于150g/t.HM。表5煤种的灰分熔点煤种灰熔点，℃T1T2T3太西132013301340店子135013601390小庄子135014001440永城1500古拉本136013801420宝桥1500阳泉1500潞安1500红望1500红墙1500神府120012301240大屯1500东胜115011801200兴隆庄1500大同1500灰熔点过低的危害•影响传质：阻碍氧向煤粉颗粒内扩散•熔融的灰份加速煤粉颗粒间的聚集，导致不完全燃烧•造成风口或喷枪前结渣表6煤种发热值煤种QdwdafMJ/kg太西37.078店子32.692小庄子32.224永城35.127古拉本35.783宝桥35.972阳泉35.772煤种QdwdafMJ/kg潞安36.203红望33.886红墙33.314神府31.138大屯34.753东胜30.364兴隆庄32.583大同31.025太西：29.824/32.728宝桥：28.577/31.143煤的热值直接影响到喷煤的置换比，热值越高置换比越高。煤的发热值一般与固定碳含量成正比，因此无烟煤的热值比烟煤高。表7煤种的可磨性和流动性煤种HGI休止角压缩度太西49.242.024.1店子37.6小庄子54.040.519.6永城66.145.022.7古拉本55.142.023.8宝桥73.443.522.7阳泉82.646.525.0潞安99.545.527.0红望55.542.020.6红墙54.541.521.9神府60.743.523.2大屯57.044.523.6东胜60.040.021.5兴隆庄55.144.522.5大同57.142.021.5煤的可磨性影响到磨煤机的出力和煤粉的粒度组成。从高炉磨煤机生产实践来看，最大制粉量与HGI成正比。从这个角度分析，喷吹煤的HGI应该越大越好，HGI的下限应低于50；但是，HGI值过高可能会导致煤粉的流动性变差，因此HGI还应有一个适宜的控制范围。休止角和压缩度都是表征粉煤非掺气态流动性的一个重要指标，休止角和压缩度越小，煤粉的流动性越好。休止角和压缩度都是综合指标，二者不仅与煤种有关，受粉体的比表面积、粒度分布、颗粒形状及水份含量等诸多因素的影响也很大，因此在用休止角与压缩度进行粉体流动性的判定时必须固定实验条件。表7煤种的着火点和爆炸性煤种着火点爆炸性℃火焰长度mm太西3570店子40720小庄子3400永城3650古拉本3570宝桥33810阳泉34515潞安315130红望286420红墙282420神府266530大屯282430东胜262530兴隆庄276470大同265160煤粉的着火点越低，燃烧时间延长，也就越利于煤粉的充分燃烧。通常煤的着火点与挥发分含量成反比，与煤的燃烧率成反比。煤的爆炸性是与挥发分含量成正比的，所以烟煤的爆炸性要比无烟煤强，当返回火焰长度400mm时为强爆炸性煤。对喷吹煤的爆炸性进行限制主要是考虑到喷吹系统的安全。表8煤种的燃烧性煤种燃烧率％太西54.2永城46.1宝桥44.1阳泉46.4潞安48.3红望67.3红墙54.2神府62.5大屯73.5东胜78.8兴隆庄66.9大同57.1烟煤的燃烧率明显比无烟煤高，燃烧率随挥发分的提高而增大。7高炉合理的炉料结构合理炉料结构应当符合以下要求：优良的冶金性能炉料成分应满足造渣的要求，不另加生熔剂在炉料中人造富矿占大多数合理的炉料结构必须有良好的技术经济指标国内曾经经历的炉料结构全部自熔性烧结矿高碱度烧结矿加少部分天然矿高碱度烧结矿加部分酸性球团高碱度烧结矿加低碱度烧结矿全部低碱度球团（或酸性球团）加石灰石全部自熔性球团矿高碱度烧结矿配加酸性炉料是合理的炉料结构•高碱度烧结矿具有良好的冶金性能：强度、还原性、高温性能等；•对造渣过程有重要影响（稳定性）；•改善软熔带的结构：高碱度炉料提高了开始软化温度；酸性炉料降低了软化终了温度；软熔带位置变低、宽度变窄。8合理燃料结构全焦冶炼喷吹煤粉喷吹天然气喷吹废弃塑料喷吹极限