高爐煉鐵操作 教學(xué)PPT課件

高爐煉鐵操作 教學(xué)PPT課件,高爐煉鐵操作,教學(xué)PPT課件,高爐,煉鐵,操作,教學(xué),PPT,課件 項目四項目四 高爐煉鐵原料選別高爐煉鐵原料選別2022/10/92022/10/9高爐煉鐵操作高爐煉鐵操作 原料是高爐冶煉的物質(zhì)基礎(chǔ),高爐煉鐵原料的質(zhì)量好壞是決定其煉鐵產(chǎn)品生鐵質(zhì)量的直接因素。優(yōu)質(zhì)的礦石是保證冶煉獲得良好生鐵的關(guān)鍵因素;原料性能的改變勢必引起高爐爐況的波動,嚴(yán)重會引發(fā)高爐爐況的失常。能夠熟知煉鐵原料的性能,并對其質(zhì)量做出準(zhǔn)確的判斷,是保證高爐鐵水質(zhì)量優(yōu)良,保證煉鐵過程順利進(jìn)行的先決條件。本項目意在對高爐煉鐵原料進(jìn)行選用和識別,進(jìn)而加強(qiáng)學(xué)生的認(rèn)知能力,使學(xué)生在項目實施過程中,對高爐煉鐵原料有一個感性認(rèn)識,為后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。項目導(dǎo)入項目導(dǎo)入目錄目錄CONTENTS識別選用高爐煉鐵用鐵礦石1識別選用高爐煉鐵燃料與熔劑2任務(wù)一任務(wù)一識別選用高爐煉鐵用鐵礦石一 鐵礦石的種類及性質(zhì)二 高爐冶煉對鐵礦石的要求任務(wù)一學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)目標(biāo)目標(biāo) 掌握高爐煉鐵用鐵礦石的種類、性質(zhì)。掌握高爐冶煉對鐵礦石的質(zhì)量要求。能夠根據(jù)原料的外觀識別煉鐵常用的鐵礦石。能夠從外觀以及相關(guān)數(shù)據(jù)判斷分析燒結(jié)礦的質(zhì)量。任務(wù)任務(wù)描述描述 鐵礦石是高爐煉鐵的主要原料,高爐煉鐵用鐵礦石有天然鐵礦和人造富礦。鐵礦石質(zhì)量的好壞與冶煉進(jìn)程及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有極為密切的關(guān)系。決定鐵礦石質(zhì)量的主要因素是化學(xué)成分、物理性質(zhì)及其冶金性能。一、鐵礦石的種類及性質(zhì) 高爐煉鐵用鐵礦石有天然鐵礦和人造富礦天然鐵礦和人造富礦兩大類。人造富礦主要是燒結(jié)礦與球團(tuán)礦。1.1.天然鐵礦天然鐵礦 自然界中含鐵礦物很多,但能被高爐煉鐵利用的主要是磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦和釩鈦磁鐵礦等類型。(1)磁鐵礦(圖 4-1)磁鐵礦化學(xué)式為 Fe 3 O 4,脈石主要是硅酸鹽。結(jié)構(gòu)致密,晶粒細(xì)小,用粗瓷片在礦石上刻劃時,留下黑色條痕,相對密度 4.95.2g/cm3。具有強(qiáng)磁性,半金屬光澤,含 S、P 較高,還原性差。相關(guān)知識一、鐵礦石的種類及性質(zhì)(2)赤鐵礦(圖4-2)赤鐵礦化學(xué)式為 Fe2O3,脈石大部分是硅酸鹽。半金屬光澤,組織致密,顏色暗紅。含鐵量越高,顏色就越深,甚至接近黑色,但條痕為櫻紅色,具有弱磁性,呈致密塊狀或結(jié)晶塊狀(稱鏡鐵礦)產(chǎn)出,也有呈土狀產(chǎn)出。相對密度為4.95.3 g/cm3,含S、P較低,易破碎、易還原。(3)褐鐵礦(圖4-3)褐鐵礦是含結(jié)晶水的氧化鐵,化學(xué)式為 nFe2O3mH2O(n=13,m=14),褐鐵礦中絕大部分含鐵礦物是以2Fe2O33H2O的形式存在的,脈石多為砂質(zhì)粘土和石英。有黃褐、褐色和黑褐色多種顏色,呈黃褐色條痕,還原性好,無磁性,相對密度為 3.34g/cm3。相關(guān)知識一、鐵礦石的種類及性質(zhì)(4)菱鐵礦(圖4-4)菱鐵礦化學(xué)式為 FeCO3,脈石含堿性氧化物。顏色有黃白、淺褐色或深褐色等多種顏色,性脆,無磁性。菱鐵礦經(jīng)過焙燒,分解出 CO2氣體,含鐵量即提高,礦石也變得疏松多孔,易破碎,還原性好。其含S低,含P較高,相對密度為 3.83.9 g/cm3。(5)釩鈦磁鐵礦(圖4-5)釩鈦磁鐵礦是鐵、釩、鈦共生的磁性鐵礦,釩絕大部分和鐵礦物呈現(xiàn)類質(zhì)同相賦存于鈦磁鐵礦中。所以釩鈦磁鐵礦有時也稱鈦磁鐵礦。相關(guān)知識一、鐵礦石的種類及性質(zhì)2.2.燒結(jié)礦燒結(jié)礦 燒結(jié)礦(圖 4-6)是一種由不同成分粘結(jié)相將鐵礦物粘結(jié)而成的多孔塊狀集合體。它是混合料經(jīng)干燥(水分蒸發(fā))、預(yù)熱(結(jié)晶水和碳酸鹽分解)、燃料燃燒(產(chǎn)生還原氧化和固相反應(yīng))、熔化(生成低熔點液相)和冷凝(鐵礦物和粘結(jié)相結(jié)晶)等多個階段后生成的產(chǎn)品。燒結(jié)礦一般可分為酸性(CaO/SiO2 1.6)三種,是我國高爐煉鐵的主要原料(約占重點企業(yè)含鐵原料的 70%85%),且絕大部分是高堿度燒結(jié)礦。高堿度燒結(jié)礦的含鐵礦物為磁鐵礦、赤鐵礦,粘結(jié)相主要是鐵酸一鈣(CaOFe2O3、鐵酸二鈣(2CaOFe2O3)、以 及 少 量 的 硅 酸 二 鈣(2CaOSiO2)和硅酸三 鈣(3CaOSiO2)。相關(guān)知識一、鐵礦石的種類及性質(zhì)3.3.球團(tuán)礦球團(tuán)礦 球團(tuán)礦是細(xì)磨鐵精礦在加水潤濕的條件下,通過造球機(jī)滾動成球,再經(jīng)干燥、固結(jié)而成的含有較多微孔的球形含鐵原料。目前,世界上生產(chǎn)的球團(tuán)礦有酸性氧化性球團(tuán)(包括氧化鎂酸性球團(tuán)等)、自熔性球團(tuán)和白云石熔劑性球團(tuán)三種,但我國高爐生產(chǎn)普遍采用的是堿度在 0.4 以下的酸性氧化性球團(tuán)礦,它通常與高堿度燒結(jié)礦配合作為高爐的爐料結(jié)構(gòu)。酸性球團(tuán)礦粒度在 615mm 中間,礦物主要為赤鐵礦,一般含鐵在 65%左右,含 SiO24%6%,FeO含量很低(1%左右),含硫較低,其它雜質(zhì)含量因原料的不同而異,總量不超過 3%4%。結(jié)晶完善的酸性球團(tuán)礦呈鋼灰色,條痕為赭紅色。球團(tuán)礦鐵分高,堆密度大,約 2.27t/m3,可增加高爐料柱的有效質(zhì)量。相關(guān)知識二、高爐冶煉對鐵礦石的要求 高爐冶煉對鐵礦石的要求是:含鐵量高含鐵量高,脈石少脈石少,有害雜質(zhì)少有害雜質(zhì)少,化學(xué)成分穩(wěn)定化學(xué)成分穩(wěn)定,粒度均勻粒度均勻,良好的還原性及一定的機(jī)械強(qiáng)度良好的還原性及一定的機(jī)械強(qiáng)度等性能。1.1.鐵礦石品位鐵礦石品位 鐵礦石品位即指鐵礦石的含鐵量,用 TFe%表示。品位是評價鐵礦石質(zhì)量的主要指標(biāo)。鐵礦石含鐵量高,有利于降低焦比和提高產(chǎn)量。因為隨著礦石品位的提高,脈石數(shù)量減少,熔劑用量和渣量也相應(yīng)減少,既節(jié)省熱量消耗,又有利于爐況順行,并可降低生產(chǎn)過程污染物的排放量。2.2.脈石成分脈石成分 鐵礦脈石中 SiO2含量較高,在現(xiàn)代高爐冶煉條件下,為了得到一定堿度的爐渣,就必須在爐料中配加一定數(shù)量的堿性氧化物與 SiO2作用。相關(guān)知識二、高爐冶煉對鐵礦石的要求3.3.有害雜質(zhì)含量有害雜質(zhì)含量 礦石中的有害雜質(zhì)是指那些對冶煉有妨礙或冶煉時不易獲得優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的元素,主要有S、P、Pb、Zn、As、K、Na等。(1)硫 硫在礦石中主要以硫化物形態(tài)存在。硫的危害主要表現(xiàn)在:當(dāng)鋼中的含硫量超過一定量時,會使鋼材具有熱脆性。這是由于 FeS 和 Fe 結(jié)合而成的低熔點(985)合金,冷卻后凝固成薄膜狀,并分布于晶粒界面之間,當(dāng)鋼材被加熱到 11501200 時,硫化物首先熔化,使鋼材沿晶粒界面形成裂紋。降低鑄造生鐵的流動性,阻止 Fe3C分解,使鑄件產(chǎn)生氣孔、難于切削并降低其韌性。顯著降低鋼材的焊接性,抗腐蝕性和耐磨性。國家標(biāo)準(zhǔn)對生鐵的含硫量有嚴(yán)格規(guī)定,煉鋼生鐵,允許含硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)不能超過 0.07%,鑄造生鐵不超過 0.06%。相關(guān)知識二、高爐冶煉對鐵礦石的要求(2)磷 磷也是鋼材的有害成分,以 Fe2P、Fe3P形態(tài)溶于鐵水。因為磷化物是脆性物質(zhì),冷凝時聚集于鋼的晶界周圍,減弱晶粒間的結(jié)合力,使鋼材在冷卻時產(chǎn)生很大的脆性,從而造成鋼的冷脆現(xiàn)象。由于磷在選礦和燒結(jié)過程中不易除去,在高爐冶煉中又幾乎全部還原進(jìn)入生鐵。所以控制生鐵含磷的唯一有效途唯一有效途徑徑就是控制原料的含磷量。(3)鉛和鋅 鉛和鋅常以方鉛礦(PbS)和閃鋅礦(ZnS)的形式存在于礦石中。在高爐內(nèi)鉛是易還原元素,其密度大于鐵水,但又不溶解于鐵水,所以還原產(chǎn)生的鉛沉積于爐缸鐵水層下部,滲入磚縫破壞爐底砌磚,甚至使?fàn)t底砌磚浮起。鉛又極易揮發(fā),在高爐上部被氧化成 PbO,粘附于爐墻上,易引起結(jié)瘤。一般要求礦石中的含鉛量低于0.1%。相關(guān)知識二、高爐冶煉對鐵礦石的要求高爐冶煉中鋅全部被還原還原,不溶于鐵水,其沸點低(905),很容易揮發(fā)。當(dāng)鋅在爐內(nèi)又被氧化為 ZnO 時,部分 ZnO 沉積于爐身上部爐墻上,形成爐瘤;部分滲入爐襯的孔隙和磚縫中,引起爐襯膨脹,既破壞爐襯,又容易使得高爐風(fēng)口上翹,破壞爐況的順行。礦石中的含鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)小于 0.1%。(4)砷 砷在礦石中含量較少。與磷相似,在高爐冶煉過程中全部被還原進(jìn)入生鐵,鋼中含砷也會使鋼材產(chǎn)生“冷脆”現(xiàn)象,并降低鋼材焊接性能。要求礦石中的含砷量小于0.07%。相關(guān)知識二、高爐冶煉對鐵礦石的要求(5)堿金屬 堿金屬主要是鉀和鈉,一般以硅酸鹽形式存在于礦石中。其危害主要為:與爐襯作用生成鉀霞石(K2OAl2O32SiO2),體積膨脹 40%而損壞爐襯;與爐襯作用生成低熔點化合物,粘結(jié)在爐墻上,易導(dǎo)致高爐結(jié)瘤;與焦炭中的碳作用生成化合物(CK8、CNa8)體積膨脹很大,破壞焦炭高溫強(qiáng)度;進(jìn)入鐵礦石中,使礦石膨脹粉化,從而影響高爐料柱透氣性。因此要限制礦石中(K2O+Na2O)不超過0.1%0.6%。(6)銅 銅在鋼材中具有兩重性,銅易還原并進(jìn)入生鐵。當(dāng)鋼中含銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.3%時,能改善鋼材抗腐蝕性。當(dāng)超過0.3%時又會降低鋼材的焊接性,并引起鋼的“熱脆”現(xiàn)象,使軋制時產(chǎn)生裂紋。一般鐵礦石允許含銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過 0.2%。相關(guān)知識二、高爐冶煉對鐵礦石的要求4 4.有益元素有益元素 礦石中有益元素主要指對鋼鐵性能有改善作用或可提取的元素。如錳錳(Mn)(Mn)、鉻鉻(Cr)Cr)、鈷鈷(Co)(Co)、鎳鎳(Ni)Ni)、釩釩(v)(v)、鈦鈦(Ti)(Ti)等。當(dāng)這些元素達(dá)到一定含量時,可顯著改善鋼的可加工性、強(qiáng)度、耐磨、耐熱和耐腐蝕等性能。同時這些元素的經(jīng)濟(jì)價值很大,當(dāng)?shù)V石中這些元素含量達(dá)到一定數(shù)量時,可視為復(fù)合礦石進(jìn)行綜合利用。5.5.鐵礦石的還原性鐵礦石的還原性 鐵礦石的還原性是指鐵礦石被還原性氣體 CO或H2還原的難易程度。它是評價鐵礦石質(zhì)量的重要指標(biāo),鐵礦石的還原性好,有利于降低高爐燃料比。鐵礦石的還原性可用其還原度來評價,還原度越高,礦石的還原性越好。對于燒結(jié)礦來說,生產(chǎn)中習(xí)慣使生產(chǎn)中習(xí)慣使用用 FeO FeO 含量代表其還原性含量代表其還原性。合理的指標(biāo)是 FeO含量在8%以下,但多數(shù)企業(yè)在10%,有的甚至更高,根據(jù)國內(nèi)外實踐經(jīng)驗,燒結(jié)礦中 FeO含量每減少1%,高爐焦比下降1.5%,產(chǎn)量增加1.5%。相關(guān)知識二、高爐冶煉對鐵礦石的要求 影響鐵礦石還原性的因素主要有礦物組成、礦物結(jié)構(gòu)的致密程度、粒度和氣孔率等。組織致密、氣孔度小、粒度大的礦石,還原性較差;一般磁鐵礦因結(jié)構(gòu)致密,最難還原。赤鐵礦有中等的氣孔率,比較容易還原。褐鐵礦和菱鐵礦被加熱后將分別失去結(jié)晶水和 CO2,使得礦石氣孔率大幅度增加,最易還原。6.6.礦石的粒度、機(jī)械強(qiáng)度礦石的粒度、機(jī)械強(qiáng)度礦石粒度是指礦石顆粒的直徑,它直接影響著爐料的透氣性和傳熱、傳質(zhì)條件。高爐入爐礦石粒度要求在540mm之間,小于5mm的粉末是不能直接入爐的。通常,大高爐礦石粒度 840mm,中小高爐礦石粒度為 535mm,分級入爐。落下強(qiáng)度(F)、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度(T)和抗磨強(qiáng)度(A)是評價燒結(jié)礦與球團(tuán)礦冷強(qiáng)度、測量其抗沖擊能力的指標(biāo)。一般認(rèn)為,落下強(qiáng)度為 80%83%的燒結(jié)礦屬于合格燒結(jié)礦;落下強(qiáng)度(F)達(dá)到 86%87%,轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度(T)70.00%,抗磨強(qiáng)度(A)5.00%的燒結(jié)礦為優(yōu)質(zhì)燒結(jié)礦。對入爐球團(tuán)礦的要求是抗壓強(qiáng)度2000N/球,落下強(qiáng)度85%。相關(guān)知識二、高爐冶煉對鐵礦石的要求7 7.礦石的軟化性礦石的軟化性 鐵礦石軟化性包括鐵礦石的開始軟化溫度和軟化溫度區(qū)間兩方面。鐵礦石在一定的荷重下收縮率為 4%時的溫度通常稱為開始軟化溫度;收縮率為 40%時的溫度定為軟化終了溫度。軟化溫度區(qū)間是指礦石開始軟化到軟化終了的溫度范軟化溫度區(qū)間是指礦石開始軟化到軟化終了的溫度范圍。圍。高爐冶煉要求鐵礦石的開始軟化溫度要高(800 以上),軟化溫度區(qū)間要窄。反之,會使鐵礦石在高爐內(nèi)過早地形成初渣,成渣位置高,軟熔區(qū)大,將使料柱透氣性變差,并增加爐缸熱負(fù)荷,嚴(yán)重影響冶煉過程的正常進(jìn)行。8.8.礦石的低溫還原粉化性礦石的低溫還原粉化性 礦石的低溫還原粉化性是指鐵礦石在低溫還原過程中發(fā)生碎裂粉化的特性。爐料的低溫還原粉化一般在 400600 區(qū)間內(nèi)發(fā)生,即大約開始于料線下 35m 處,在 7m 處基本停止。相關(guān)知識二、高爐冶煉對鐵礦石的要求 爐料粉化對塊狀帶料柱的透氣性危害極大,將導(dǎo)致爐況不順、產(chǎn)量下降和焦比升高。燒結(jié)礦的粉化主要是由于-Fe2O3 轉(zhuǎn)變成-Fe2O3,發(fā)生了由立方晶系六方晶格向等軸晶系立方晶格的轉(zhuǎn)變,晶格扭曲的巨大內(nèi)應(yīng)力使其破裂和粉碎。球團(tuán)礦則在溫度為 5701000 的區(qū)間內(nèi)還原粉化較嚴(yán)重。9.9.鐵礦石各項指標(biāo)的穩(wěn)定性鐵礦石各項指標(biāo)的穩(wěn)定性 鐵礦石的各項理化指標(biāo)只有保持相對穩(wěn)定,才能最大限度地發(fā)揮生產(chǎn)效率。在前述各項指標(biāo)中,礦石品位、脈石成分與數(shù)量、有害雜質(zhì)含量礦石品位、脈石成分與數(shù)量、有害雜質(zhì)含量的穩(wěn)定性尤為重要。高爐冶煉要求成分波動范圍是:含鐵原料 TFe0.5%1.0%;w(SiO2)0.2%0.3%;燒結(jié)礦的堿度0.030.10。相關(guān)知識任務(wù)實施(1)由教師準(zhǔn)備高爐煉鐵用鐵礦石的實物、圖片和相關(guān)生產(chǎn)視頻;(2)教師引導(dǎo)學(xué)生對相關(guān)知識進(jìn)行學(xué)習(xí),利用網(wǎng)絡(luò)等工具查找相關(guān)資料,對教師給出的實物或照片進(jìn)行鐵礦石的識別和選用,學(xué)生分組討論總結(jié);(3)學(xué)生小組代表對完成任務(wù)過程以及識別和選用依據(jù)進(jìn)行匯報演講;(4)采用小組互評,學(xué)生自評,結(jié)合教師點評,對任務(wù)完成情況進(jìn)行評價;(5)教師對鐵礦石的識別和選用進(jìn)行總結(jié)。識別選用鐵礦石任務(wù)二任務(wù)二一 高爐煉鐵用燃料二 高爐煉鐵用熔劑識別選用高爐煉鐵燃料與熔劑任務(wù)二學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)目標(biāo)目標(biāo) 掌握高爐煉鐵用燃料的種類、作用。掌握高爐冶煉對焦炭的質(zhì)量要求。掌握高爐煉鐵對熔劑的質(zhì)量要求及常用熔劑的種類。能夠根據(jù)外觀識別煉鐵常用熔劑及焦炭。能夠從外觀以及相關(guān)數(shù)據(jù)判斷分析焦炭的質(zhì)量。任務(wù)任務(wù)描述描述 高爐煉鐵原料除了鐵礦石之外,還需要燃料和熔劑。燃料為高爐冶煉提供必要的熱量來源,同時還為鐵水提供碳源,是高爐冶煉必須要加入的原料。由于造渣的需要,高爐配料中需加入一定數(shù)量的熔劑,同時熔劑還能起到去除有害雜質(zhì)的作用。如何識別和選用合適的燃料和熔劑是高爐配料的基礎(chǔ),也是煉鐵工作者必備的理論知識和實踐技能。相關(guān)知識 目前,我國高爐使用的燃料就是焦炭和噴吹煤焦炭和噴吹煤,重油已在 20 世紀(jì) 70 年代后半期從高爐生產(chǎn)中退出。1 1.焦炭焦炭(圖圖 4 4-7)7)(1)焦炭的作用 焦炭是高爐冶煉的重要燃料,它在冶煉過程中的作用是:燃燒發(fā)熱:為高爐冶煉提供足夠的溫度,使渣鐵熔化并使各種化學(xué)反應(yīng)得以進(jìn)行。提供還原劑一氧化碳和碳:與鐵氧化物反應(yīng)將鐵還原出來。支撐料柱:維持高爐內(nèi)料柱的透氣性。作生鐵滲碳劑:純鐵熔點很高(1535),在高爐冶煉的溫度下難以熔化,但是當(dāng)鐵在高溫下與燃料接觸不斷滲碳后,其熔化溫度逐漸降低,可至 1150 生鐵含碳量達(dá) 3.5%4.5%,主要來自焦炭。一、高爐煉鐵用燃料相關(guān)知識(2)高爐冶煉對焦炭的質(zhì)量要求 固定碳含量要高,灰分要低:固定碳和灰分是焦炭的主要組成部分,兩者互為消長關(guān)系。固定碳含量高,單位焦炭提供的熱量和還原劑就多,灰分含量相應(yīng)降低。焦炭灰分高,不但使固定碳含量降低,還帶來一系列不良影響。硫分要少:高爐燃料(焦炭和煤粉)帶入的硫量約占高爐硫負(fù)荷的 80%,根據(jù)生產(chǎn)實際,焦炭中硫每增加0.1%,焦比會增加 1%3%,生鐵減產(chǎn) 2%5%。一、高爐煉鐵用燃料相關(guān)知識 揮發(fā)分要低:揮發(fā)分是焦炭成熟程度的標(biāo)志。揮發(fā)分含量低,說明結(jié)焦后期熱分解與熱聚縮程度高,氣孔壁材質(zhì)致密,有利于焦炭顯微硬度、耐磨強(qiáng)度和反應(yīng)后強(qiáng)度的提高。因此揮發(fā)分以低為好,合適的揮發(fā)分在0.7%1.4%之間。焦炭水分要少而穩(wěn)定:焦炭水分波動會引起入爐干焦量的變化,即焦炭真實負(fù)荷的波動,從而造成熱制度的波動,因此水分穩(wěn)定比水分值更重要。磷和堿金屬也是需要控制的成分。焦炭機(jī)械強(qiáng)度要高:焦炭機(jī)械強(qiáng)度包括抗碎強(qiáng)度與耐磨強(qiáng)度。焦炭粒度合適、均勻、穩(wěn)定:焦炭的平均粒度大約是礦石平均粒度的 35 倍,約為4050mm,具體要求應(yīng)根據(jù)高爐容積、操作水平、指標(biāo)水平,并以焦炭本身強(qiáng)度為基礎(chǔ)來考慮。一、高爐煉鐵用燃料相關(guān)知識 焦炭的高溫性能:焦炭的高溫性能包括反應(yīng)性 CRI 和反應(yīng)后強(qiáng)度 CSR(見附錄)。反應(yīng)性是指焦炭發(fā)生氣化反應(yīng)的速度,它是衡量焦炭在高溫狀態(tài)下抵抗氣化能力的化學(xué)穩(wěn)定性指標(biāo)。高爐冶煉過程中焦炭破碎的主要原因是化學(xué)反應(yīng)消耗碳造成的,比如:焦炭氣化反應(yīng)(C+CO2=2CO)、焦炭與爐渣反應(yīng)(C+FeO=Fe+CO)、鐵焦反應(yīng)（C+3Fe=Fe3C)。焦炭的反應(yīng)性高,在高爐內(nèi)熔損的比例就高,最終導(dǎo)致焦炭結(jié)構(gòu)疏松、氣孔增大,氣孔壁變薄,強(qiáng)度下降過程加劇,因此希望焦炭的反應(yīng)性低些。反應(yīng)后的強(qiáng)度是衡量焦炭經(jīng)受堿金屬侵蝕狀態(tài)下,保持高溫強(qiáng)度的能力。顯然,希望焦炭反應(yīng)強(qiáng)度高些。據(jù)統(tǒng)計,高爐在高冶煉強(qiáng)度和高噴煤比條件下,焦炭質(zhì)量水平對高爐指標(biāo)的影焦炭質(zhì)量水平對高爐指標(biāo)的影響率在響率在35%35%左右左右。一、高爐煉鐵用燃料相關(guān)知識2.2.噴吹煤粉噴吹煤粉(圖圖 4 4-8)8)現(xiàn)在,我國冶金企業(yè)多數(shù)高爐都采用噴吹煤粉的工藝,以節(jié)約焦炭,降低成本。高爐噴吹煤粉的類型主要是無煙煤、煙煤,亦可噴吹褐煤或焦粉。一般情況下,無煙煤揮發(fā)分低,可磨性和燃燒性差,但發(fā)熱量很高,而煙煤則揮發(fā)分高,可磨性和燃燒性好,不過發(fā)熱量低。所以單一噴吹那種煤都不經(jīng)濟(jì)。高爐冶煉對噴吹煤粉的要求是:(1)煤粉灰分越低越好 一般要求煤粉灰分低于或接近焦炭灰分,最高不大于15%。水分要低于1%,以便于輸送,并減少在爐缸中的吸熱反應(yīng)。(2)硫含量越低越好 一般要求小于0.7%,最高不大于1.0%。(3)膠質(zhì)層厚度適宜 一般要求小于10mm,以免在噴吹過程中風(fēng)口結(jié)焦和堵塞噴槍,影響噴吹和高爐正常生產(chǎn)。一、高爐煉鐵用燃料相關(guān)知識(4)煤的可磨性要好(5)煤的燃燒性能要好(6 煤的發(fā)熱值要高 因為噴入高爐的煤是以其放出的熱量和形成的還原劑來代替焦炭在高爐內(nèi)提供熱源和還原劑的,其發(fā)熱值越高,在高爐內(nèi)放出的熱量越多,置換的焦炭量也越多。(7)煤的灰分熔點溫度高一些 當(dāng)灰分熔點溫度太低時,風(fēng)口容易掛渣和堵塞噴槍?；胰埸c溫度主要取決于Al2O3含量。當(dāng)其含量占灰分總量的 40%時,煤灰的軟化溫度都會超過 1500。一、高爐煉鐵用燃料相關(guān)知識1.1.熔劑的作用熔劑的作用 傳統(tǒng)的高爐冶煉除加入鐵礦石和焦炭外,還要加熔劑。熔劑在冶煉過程中的主要作用有:(1)使還原出來的鐵與脈石和灰分實現(xiàn)良好分離,并順利從爐缸流出。鐵礦石中含有一定數(shù)量的脈石、焦炭和噴吹的固體燃料中含有相當(dāng)數(shù)量的灰分。脈石和灰分中的主要成分多為酸性氧化物 SiO2、Al 2 O 3,少量為堿性氧化物 CaO、MgO 等。(2)去除有害雜質(zhì)硫,確保生鐵質(zhì)量。鐵礦石和焦炭中都含有一定量的硫,當(dāng)加入適量堿性熔劑(常指 CaO),生成一定數(shù)量和一定物理化學(xué)性質(zhì)的爐渣,就可改善去硫條件,使更多的硫從生鐵轉(zhuǎn)入爐渣而排出。二、高爐煉鐵用熔劑相關(guān)知識2.2.熔劑的種類熔劑的種類 根據(jù)鐵礦石中脈石和焦炭中灰分成分的不同,高爐冶煉使用的熔劑可分為堿性、酸性和中性熔劑堿性、酸性和中性熔劑三種。(1)石灰石(圖 4-9)石灰石的主要成分為碳酸鈣(CaCO 3),碳酸鈣的 CaO 含量為56%,而石灰石的 CaO 實際含量為 50%左右。石灰石中除含有少量的 MgCO 3 外,還含有少量 SiO 2 和 Al2 O 3 等,扣除中和 SiO 2 所需 CaO 后,石灰石中有效的 CaO 含量為45%48%。大于300m3 的高爐,石灰石的粒度范圍應(yīng)為 050mm;小于 300m 3 的高爐,其粒度范圍為 1030mm二、高爐煉鐵用熔劑相關(guān)知識(2)白云石(圖 4-10)、菱鎂石和蛇紋石(圖 4-11)為了調(diào)整高爐渣的 MgO 含量,改善爐渣的流動性,提高脫硫能力,有時在爐料中加入含鎂熔劑。一般常用的含鎂熔劑為白云石,其理論成分為 CaCO 3 54.2%,MgCO 3 45.8%。二、高爐煉鐵用熔劑相關(guān)知識(4)消石灰(圖 4 13)消 石 灰 是 生 石 灰 加 水 消 化 后 的 熟 石 灰,其 化 學(xué) 式 為 Ca(OH)2,消石灰表面呈膠體狀態(tài),吸水性強(qiáng),黏結(jié)力大,可以改善燒結(jié)混合料成球性。消石灰密度小,大量使用會降低混合料的堆密度,影響燒結(jié)礦的強(qiáng)度和成品率,一般用量不大于 5%7%。二、高爐煉鐵用熔劑相關(guān)知識3.3.高爐冶煉對堿性熔劑的質(zhì)量要求高爐冶煉對堿性熔劑的質(zhì)量要求(1)堿性氧化物(CaO+MgO)含量要高,酸性氧化物(SiO 2+Al 2 O 3)含量要低 一般要求石灰石中 CaO 含量不低于 50%,SiO 2+Al2 O 3 的含量不超過 3.5%。否則,自耗大,降低其有效熔劑性能。石灰石的有效熔劑性,是指熔劑按爐渣堿度的要求,除去本身酸性氧化物含量所消耗的堿性氧化物外,剩余部分的堿性氧化物含量。它是評價熔劑最重要的質(zhì)量指標(biāo),可用下式表示:有效熔劑性=CaO 熔劑+MgO 熔劑-SiO 2 熔劑/(CaO+MgO)爐渣當(dāng)石灰石與爐渣中 MgO 含量很少時,為了計算簡便在工廠中多用 CaO/SiO 2 表示爐渣堿度,則有效熔劑性計算式可簡化為:有效熔劑性=CaO 熔劑-SiO 2 熔劑/(CaO+MgO)爐渣二、高爐煉鐵用熔劑相關(guān)知識二、高爐煉鐵用熔劑(2)有害雜質(zhì) S、P 愈少愈好 石灰石中一般含 S 量為 0.01%0.08%,含 P 量為0.001%0.03%。(3)石灰石要有一定的強(qiáng)度和均勻的塊度 除一種方解石在加熱過程中很易破碎產(chǎn)生粉末外,其它石灰石的強(qiáng)度還是足夠的。石灰石塊度過大,分解慢,增加高爐內(nèi)高溫區(qū)的熱量消耗,使?fàn)t缸溫度降低和焦比升高。因此,目前石灰石粒度,大、中型高爐為 2550mm,小型高爐為 1030mm。最近有些工廠把石灰石粒度降低到和鐵礦石粒度相同。近幾十年來,由于大量使用熔劑性燒結(jié)礦,高爐很少直接加入石灰石。但在一些中小高爐,特別是生礦配比比較高的高爐,石灰石的加入量仍然不少。任務(wù)實施(1)由教師準(zhǔn)備高爐煉鐵用燃料和熔劑的實物、圖片和相關(guān)生產(chǎn)視頻;(2)教師引導(dǎo)學(xué)生對相關(guān)知識進(jìn)行學(xué)習(xí),利用網(wǎng)絡(luò)等工具查找相關(guān)資料,對教師給出的實物或照片進(jìn)行燃料和熔劑的識別和選用,學(xué)生分組討論總結(jié);(3)學(xué)生小組代表對完成任務(wù)過程以及識別和選用依據(jù)進(jìn)行匯報演講;(4)采用小組互評,學(xué)生自評,結(jié)合教師點評,對任務(wù)完成情況進(jìn)行評價;(5)教師對燃料和熔劑的識別和選用進(jìn)行總結(jié)。識別選用燃料和熔劑項目小結(jié) 通過高爐煉鐵原料選別項目的學(xué)習(xí),要求掌握鐵礦石的種類和性質(zhì),掌握高爐冶煉對鐵礦石的質(zhì)量要求。掌握高爐冶煉過程中焦炭的作用,掌握高爐冶煉對焦炭的質(zhì)量要求。掌握煉鐵溶劑的種類及作用,了解有效熔劑性的定義。通過教師展示實物、圖片、視頻等相關(guān)資料,布置任務(wù),讓學(xué)生對高爐煉鐵原料進(jìn)行識別和選用來完成討論,最終分組進(jìn)行匯報總結(jié)。意在使學(xué)生能夠認(rèn)知高爐煉鐵原料,為后續(xù)項目的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。THANKS!謝謝各位同學(xué)的觀看！