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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 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 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 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 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。 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 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。 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。 烟煤的燃烧率明显