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炼铁生产基本知识问答
发表时间:[2007-09-06]  作者:本站  编辑录入:本站  点击数：5316
一、什么叫生铁？答：生铁是含碳1.7%以上并含有一定数量的硅、锰、磷、硫等元素的铁碳合金的统称，主要用高炉生产。二、生铁有哪些种类？答：生铁一般分为三大类：即供炼钢用的炼钢铁，供铸造机件和工具用的铸造铁(包括制造球墨铸铁用的生铁)，以及特种生铁，如作铁合金用的高炉锰铁和硅铁等。此外，还有含特殊元素钒的含钒生铁。三、高炉生产有哪些产品和副产品？答：高炉生产的产品是生铁。副产品是炉渣、高炉煤气和炉尘(瓦斯灰)。四、高炉生产用哪些原料？答：高炉生产的主要原料是铁矿石及其代用品、锰矿石、燃料和熔剂。铁矿石包括天然矿和人造富矿。一般含铁量超过50%的天然富矿，可以直接入炉；而含铁量低于30%～50%的矿石直接入炉不经济，须经选矿和造块加工成人造富矿后入炉。铁矿石代用品主要有：高炉炉尘、氧气转炉炉尘、轧钢皮、硫酸渣以及一些有色金属选矿的高铁尾矿等。这些原料一般均加入造块原料中使用。锰矿石一般只在生产高炉锰铁时才使用。五、高炉常用的铁矿石有哪几种?各有哪些特点？答：工业用铁矿石是以其中含铁量占全铁85%以上的该种含铁矿物来命名的。含铁矿物分为氧化铁矿(Fe2O3、Fe3O4)、含水氧化铁矿(Fe2O3.nH2O)和碳酸盐铁矿(FeCO3)。高炉炼铁使用的铁矿石也就分为赤铁矿（红矿）Fe2O3、磁铁矿（黑矿）Fe3O4、褐铁矿Fe2O3nH2O和菱铁矿FeCO3。赤铁矿的特征是它在瓷断面上的划痕呈赤褐色，无磁性。质软、易破碎、易还原。含铁量最高是70%。但有一种以γ－Fe2O3形态存在的赤铁矿，结晶组织致密，划痕呈黑褐色，而且具有强磁性，类似于磁铁矿。磁铁矿在瓷断面上的划痕呈黑色，组织致密坚硬，孔隙度小，还原比较困难。磁铁矿可以看作是Fe2O3和FeO的结合物，其中Fe2O369%，FeO31%，理论含铁量为72.4%。自然界中纯粹的磁铁矿很少见到，由于受到不同程度的氧化作用，磁铁矿中的Fe2O3成分增加，FeO成分减少。磁铁矿具有磁性，这是磁铁矿最突出的特点。褐铁矿是含有结晶水的氧化铁矿石，颜色一般呈浅褐色到深褐色或黑色，组织疏松，还原性较好。褐铁矿的理论含铁量不高，一般为37%～55%，但受热后去掉结晶水，含铁量相对提高，且气孔率增加，还原性得到改善。菱铁矿为碳酸盐铁矿石，颜色呈灰色、浅黄色中褐色。理论含铁量不高，只有48.2%，但受热分解放出CO2后，不仅提高了含铁量，而且变成多孔状结构，还原性很好。因此，尽管含铁量较低，仍具有较高的冶炼价值。六、高炉为什么要用熔剂？常用的熔剂有哪几种？对熔剂的要求是什么？答：由于高炉造渣的需要，高炉配料中常加入一定数量的助熔剂，简称熔剂。其目的是使脉石中高熔点氧化物(SiO2 1713℃、Al2O3 2050℃、CaO 2570℃)生成低熔点化合物，形成流动性良好的炉渣，达到渣铁分离和去除有害杂质的目的。根据矿石中脉石和燃料灰分成分不同，以及冶炼生铁品种和质量的要求，高炉使用的熔剂有碱性的石灰石(CaCO3)、白云石[ (Ca、Mg)CO3]；酸性的硅石(SiO2)。还有兼作含MgO和酸性熔剂的镁橄榄石和蛇纹石(3MgO·2 SiO2·2H2O)，以及洗炉用的莹石(CaF2) 等。近年来也有用转炉钢渣代替石灰石和白云石作为熔剂调炉渣碱度的。随着精料技术的进步，高碱度烧结矿加酸性料(天然块矿、球团矿和酸性烧结矿)的炉料结构的普遍推广，熔剂直接加入高炉的可能性越来越小，目前少量入炉的熔剂只是作为稳定炉况调节炉渣碱度的手段。对直接入炉的熔剂的要求是： 1、有效的熔剂性要高。2、有害杂质S、P含量愈少愈好。3、粒度要均匀。七、高炉用哪些燃料？各有何优缺点？答：1、木炭。木炭由木材在足够温度下干馏而成，是最早使用的高炉燃料。它固定碳含量高，灰分低；几乎不含硫；气孔度高。但木炭机械强度差，价格高，因此作为高炉燃料已被淘汰。无烟煤(或称白煤)。它的化学成分能基本满足炼铁的要求；低温强度好，可远距离运输；但它的气孔度很低，热稳定性差，在高炉内受热后碎裂成粉末，而且含硫一般也较高。现已不再使用。焦炭。由煤在高温下(900℃～1000℃)干馏而成。它的成分完全能满足高炉炼铁的要求；机械强度大大高于木炭；热稳定性比白煤好；气孔度虽不如木炭，但比白煤大得多。焦炭是现代高炉理想的燃料，也是目前高炉的主要燃料。喷吹用燃料。为了降低焦比，目前世界各国普遍采用从高炉风口喷入部分燃料以代替部分焦炭。喷吹燃料有煤粉、重油和天然气。型焦。作为代用燃料，目前国内外都在研究用无烟煤、贫煤、褐煤等非结焦煤的成型技术，按工艺生产流程可分为热压成型和冷压成型两类。(在高炉上使用型焦目前尚处于冶炼试验阶段) 八、焦炭在高炉生产中的作用？答：1、提供高炉冶炼所需要的大部分热量。 2、提供高炉冶炼所需的还原剂。 3、焦炭是高炉料柱的骨架。 4、生铁形成过程中渗碳的碳源。九、高炉冶炼过程中对焦炭质量提出哪些要求？答：1、为了保证高炉冶炼过程的顺利和获得良好的生产指标，焦炭质量必须满足以下几个方面的要求：固定碳含量要高，灰分要低。一般经验是，焦炭灰分增加1%，焦比升高2%，产量降低3%。 2、含S、P杂质要少。高炉冶炼过程中的S，80%以上来自焦炭，因此，降低焦炭含S量对降低生铁含S量具有重大意义。焦炭中含P较少，对生铁质量无大影响。我国焦炭含P一般都低于0.05%。 3、焦炭的机械强度要好。焦炭在高炉下部高温区作为支撑料柱的骨架随着上部料柱的巨大压力，如果焦炭的机械强度不大，则形成大量碎焦，恶化炉缸透气性，破坏高炉顺行，严重时无法进行正常生产。另外，强度不好的焦炭，在运输过程中产生大量的粉末，造成损失。 4、粒度要均匀，粉末要少。气体力学研究表明，大小粒度不均匀的散料，空隙度最小，透气性差。而粒度均匀的散料，空隙度大，煤气阻力小。因此，为了改善高炉透气性，保证煤气流颁合理和高炉顺行，不仅要求焦炭粒度合适，而且要求粒度均匀，粉末少。一般高炉使用40～60mm大块焦。 5、水分要稳定。焦炭中水分是湿法熄焦时渗入的，通常达2%～6%。水分对高炉冶炼无影响，但由于焦炭是按重量入炉的，水分波动必然要引起干焦量的波动，从而引起炉况波动。 6、焦炭的反应性要低，抗碱性要强。焦炭瓜性指的是焦炭在高温下与CO2反应形成CO(C焦+ CO2=2CO)的能力。焦炭在与CO2反应过程中会使焦炭内部的气孔壁变薄，从而降低焦炭的强度，加快焦炭破损对高炉冶炼产生如下不得影响：铁的直接还原发展，煤气利用变坏，焦比升高；同时焦炭破损产生的焦粉恶化了高炉料柱的透气性，影响高炉顺行。降低焦炭反应性的措施是：炼焦配煤中适当多用低、中挥发性煤；提高炼焦的终了温度；闷炉操作；采用干熄焦；降低焦炭灰分等。焦炭抗碱性是焦炭在高炉内抵抗碱金属钾、钠及其盐类作用的能力。钾、钠是C+ CO2=2CO瓜的催化剂，还能与焦炭反应生成C8K、C36K等所以碱侵蚀会降低焦炭强度，给高炉生产造成危害。提高焦炭抗碱能力的措施有：配煤中适当配用低变质程度弱黏结性气煤，采取措施降低焦炭的反应性等。十、什么叫精料？它的目标是哪些？答：精料是指原燃料入高炉前，采取措施使它们的质量优化，成为满足高炉强化冶炼要求的炉料，在高炉冶炼使用精料后可获得优良的技术经济指标和较高的经济效益。做好精料工作的内容提法很多，例如“高、熟、净、小、匀、稳”，也就是入炉品位要高，多用烧结矿和球团矿，筛除小于5mm的粉末，控制入炉矿的上限，保证粒度均匀，化学成分稳定等。较全面的提法是“潭渣量小于300kg/t；成分稳定、粒度均匀；具有良好的冶金性能；炉料结构合理。” 十一、什么是含铁矿粉烧结？答：广义的烧结是一定温度下靠固体联结力将散状粉料固结成块状的过程。炼铁领域内的烧结是指把铁矿粉和其他含铁物料通过熔化物固结成具有良好冶金性能的人造块矿的过程，它的产生物就是烧结矿。铁矿粉烧结生产有何意义？答：首先，烧结生产是一种人造富矿的生产过程，有了这种造 块方法，自然界中大量存在的贫矿便可通过选矿和烧结成为能满足高炉冶炼要求的优质人造富矿，从而使自然资源得到充分利用。其次，烧结过程中可以利用富矿粉、高炉炉尘、转炉炉尘、轧钢皮、铁屑、硫酸渣等其他钢铁及化工工业的若干废料，使这些废料得到有效利用，做到变“废”为宝，变“害”为利。经过烧结生产制成的烧结矿，与天然矿相比，粒度合适，还原性和软熔性好，成分稳定，造渣性能良好，保证了高炉生产的顺行。最后，烧结过程可以除去80%～90%的S和部分F、As等有害杂质，大大减轻了高炉冶炼过程中的脱硫任务，提高了生铁质量。十二、烧结矿生产中使用哪些熔剂？对它们有什么要求？答：烧结矿生产中使用的熔剂有：石灰石、生石灰、消石灰、白云石、轻烧白云石、蛇纹石等。对它们总的要求是有效成分高，有害成分少，粒度合适(1～3mm)。十三、烧结矿有哪些质量指标？答：1、烧结矿品位。是指烧结矿含铁量高低，一般指扣除烧结矿中的碱性氧化物含量以后的含铁量。 2、烧结矿碱度。 3、烧结矿还原性。烧结矿转鼓指数，它是指烧结矿在常温下抗磨剥和抗冲击能力的指标。 4、烧结矿落下强度：表示烧结矿抗冲击能力的指标。 5、烧结矿热还原粉化率。系指烧结矿在400～600℃还原条件下的机械强度。 6、软熔性能。十四、什么是球团矿？它有何特点？答：球团矿是细精矿粉(－200目，即粒度0.074mm的矿粉占80%以上、比表面积在1500cm2/g以上)加入少量的添加剂混合后，在造球上加水，依靠毛细力和旋转运动的机械力造成直径8～16mm的生球，然后在焙烧设备上干燥，在高温氧化性气氛下Fe2O3再结晶的晶桥键固结成的品位高、强度好、粒度均匀的球状炼铁原料。它有以下特点： 1、使用品位很高的精矿粉生产，酸性氧化球团矿的品位可达68%，SiO2在1%～2%； 2、无烧结矿具有的大气孔所有气孔都以微气孔形式存在，有利于气－固相还原； 3、FeO含量低(一般在1%左右)，矿物主要是Fe2O3，还原性好； 4、冷强度好，每个球可耐2800～3600N(300～400kg·f)的压力粒度均匀，运输性能好； 5、自然堆角小在24°～27°，在高炉内布料易滚向炉子中心； 6、含硫很低，因为在强氧化性气氛下焙烧，可以去除原料中95～99%的硫； 7、具有还原膨胀的缺点，在有K2O、Na2O等催化的作用下会出现异常膨胀； 8、酸性氧化球团矿的软熔性能较差，即它的软化开始温度低，软熔温度区间窄，但它仍比天然富块矿的好，仍是合适炉料结构中高碱度烧结矿的最佳搭配料。十五、精矿粉是怎样成为8～16mm的生球的？答：精矿粉的成球是由其在自然状态下滴水成球的特性和在机械力作用下密集的能力造成的。在造球机上成球的过程按下列3个阶段进行：母球形成。装入造球盘中的物料通常水分含量为8%～10%，处于比较松散的状态，各个矿粉颗粒为吸附水和薄膜水所覆盖，毛细水仅存在于各颗粒间的接触点上，其余空间为空气所充填，颗粒之间接触不紧密，薄膜水还不能起作用。另外，由于毛细水数量太少，毛细孔过大，毛细压力小，颗粒间结合力较弱，不能成球，为此，须进行不均匀的点滴润湿，并通过机械力的作用，使部分颗粒接触得更紧密，造成更细的毛细孔和较大的毛细压力，将周围矿粒拉向水滴中心，形成较紧密的颗粒集合体，从而形成母球。母球长大。母球在造球盘上继续滚动，母球进一步压紧，内部毛细管变细，过剩的毛细水被挤到母球表面，这样过湿的母球靠毛细力作用将周围含水较少的矿粉粘结起来，使母球长大。当母球达到所需要的粒度，必须向母球表面补充喷水。但喷水量要适度，如果过大，颗粒完全为水所饱和而产生重力水，使颗粒脱离接触，瓦解母球，对造球极为不力。生球压实。仅靠毛细力结合起来的生球，强度不大。为了提高生球强度，必须停止喷水，使生球在造 球盘上滚动，将生球内部的毛细水全部挤出，为周围矿粉所吸收；同时使生球内的矿粉颗粒排列得更紧密，使薄膜水层有可能相互接触，形成众多颗粒共有的水化膜而加强结合力，从而使生球强度大大提高。当生球达到一定粒度和密度后，由于造球盘的离心力作用，生球自动被抛出盘外。从造球机出来的生球用瓷辊筛筛去粒度大于16mm和8mm的，生球抗压强度要达到15～20N/个球，落下强度(单个生球从0.5m高处落到钢板上反复跌落，直到生球破坏为止的次数)不4小于次，符合以上两个指标即是合格生球。十五、目前主要有哪几种球团焙烧方法？答：目前国内外焙烧球团矿的方法有3种：竖炉焙烧；带式焙烧；链箅机－回转窑焙烧。竖炉是最早采用的球团矿焙烧设备。现代竖炉在顶部设有烘干床，焙烧室中央设有导风墙。燃烧室内产生的高温气体从两侧喷入焙烧室向顶部运动，生球从上部均匀地铺在烘干床上被上升热气体干燥、预热，然后沿烘干床斜坡滑入焙烧室内焙烧固结，在出焙烧室后与从底部鼓进的冷风气相遇，得到冷却。最后用排矿机排出竖炉。竖炉的结构简单，对材质无特殊要求；缺点是单炉产量低，只适用于磁精粉球团焙烧，由于竖炉内气体流难于控制，焙烧不均匀造成球团矿质量也不均匀。带式焙烧机是目前使用最广的焙烧方法。带式焙烧的特点：1、采用铺底料和铺边料以提高焙烧质量，同时保护台车延长台车寿命；2、采用鼓风和抽风干燥相结合以改善干燥过程，提高球团矿的质量；3、鼓风冷却球团矿，直接利用冷却带所得热空气助燃焙烧带燃料燃烧、以及干燥带使用；只将温度低含水分高的废气排入烟囱；5、适用于各种不同原料(赤铁矿浮选精粉、磁铁矿磁选精粉或混合粉)球团矿的焙烧。十六、国产球团与进口球团相比有何差距？答：1、比进口矿品位低3～5%、SiO2含量高3～4%； 2、我国球团矿的精矿粉粒度0.074mm(－200目)的只有60～80%，比表面积小，大部分在1000cm2/g左右，造球困难，靠多加膨润土来弥补，大部分厂家添加量在5%以上，而每多配加1%膨润土，就使球团矿的品位降低0.6%。国外造球用精矿粉的比表面积达到1500～1700cm2/g，膨润土添加量在0.5%左右； 3、球团矿焙烧不均匀，尤其是用竖炉焙烧的球团矿； 4、部分竖炉生产的球团矿的强度差，FeO含量高，冶金性能差。