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1、高炉炼铁原料和燃料 及质量检验炼铁厂 2012年1月27日高炉炼铁原料和燃料及质量检验1、炼 铁 原 料 （1）高炉炼铁对精料的要求精料就是全面改进原燃料的质量，为降低焦比和 提高冶炼强度打下物质基础。保证高炉能在大风 、高压、高风温、高负荷的生产条件下仍能稳定 顺行。周传典同志说：“高炉必须采用精料，这是两千多 年来中外炼铁人员反复认识的共同结论。” 它是 一条根本的准则。精料的具体内容可概括为“高、熟、净，匀、小、 稳”六个字，此外，应重视高温冶金性能及合理的 炉料结构。或者高炉精料方针的内容归结为：“高 、熟、稳、均、小、少、好”。 1）高炉精料方针的内容：“高、熟、稳、均、小 、少、好
2、”。高A 入炉含铁品位要高（这是精料技术的核心）。 入炉含铁品位提高1%，炼铁燃料比降低1.5%， 产量提高2.5%，渣量减少30kg/t，允许多喷煤 15kg/t。B 原燃料转鼓强度要高。大高炉对原燃料质量的 要求高于中小高炉，如宝钢焦炭M40为大于88% ，M10为小于6.5%，CRI小于26%，CSR大于 66%。一般高炉M40要求为80%，M10为小于7% ，CRI小于30%，CSR大于60%。C 烧结矿碱度要高（1.82.0）。 熟熟料比（烧结矿+球团矿）要高。目前不再追求 100%的熟料比，如宝钢熟料比为81%，增加高品 位块矿，可有效提高入炉品位，有利于节能减排 。但熟料比不宜低
3、于80%，否则会使燃料比升高 。稳原燃料供应的数量、比例和质量要稳定。原燃料 稳定是高炉生产的灵魂。均原燃料的粒度和成分要均匀。这是高炉提高料柱 透气性有效办法。大、中、小粒度的炉料混装会 有填充作用，减少有效空间。一般要求矿石 515mm的粒度要小于30%，焦炭在炉缸的空间 在40%。 小原燃料的粒度要偏小，球团矿816mm，烧结矿 550mm，焦炭3075mm，块矿515mm。中 小高炉使用的原燃料粒度可偏小一些。少入炉粉末要少（40mm（大块块焦 ）25mm（大中块块焦 ）2540mm（中块块焦 ） 灰分 /%不大于12.0012.0113.5013.5115.00 硫分（ 质质量分 数
4、） /%不大于0.60.610.80.81.0 机械强 度M25大于92.0需供需双方协议协议 92.088.188.083.0 M10不大于7不大于8.5不大于10.5挥发挥发 份/%不大于1.9水分/%4.01.05.02.0不大于12焦末含量(不大于)/%4.05.012.0（1）冷态机械强度（GB200680）为了模拟焦炭在高炉中的机械破损，我国统一规 定采用转鼓法（米库姆转鼓）测定冷态机械强度 。焦炭在转动的鼓中，不断地被提料板提起，然 后落在钢板上。在此过程中焦炭与鼓壁和焦炭之 间相互产生撞击、摩擦的作用，使焦炭沿裂纹破 裂以及表面被磨损用以测定焦炭的抗碎强度和耐 磨强度。鼓体是密
5、闭的钢板制圆筒，内径（ 10005）mm，鼓内长（10005）mm，鼓壁厚 度不小于5mm，沿鼓长方向有4根 100mm50mm10mm的角钢，相隔90焊于鼓 内壁上。试验开始时，鼓内装入粒度大于 60mm 的试样50kg，以25r/min的速度旋转4min。 停转后将鼓内全部试样用直径25mm（40mm）及 10mm的圆孔筛处理。将焦炭分成大于25mm（ 40mm）、2510mm（4010mm）和小于 10mm三级，大于25mm（40mm）一级需进行 手穿孔。筛分时，每次入筛量不得超过15kg。将 筛分后的各级焦炭称重，大于25mm（40mm） 的焦炭质量占试样总质量（50kg）百分数（记为
6、 M25）为抗碎强度的指标，而小于10mm的碎焦 质量百分数（记为M10）为耐磨强度指标。2）热态条件下的物理化学性能反应性和反应后 强度 （GB400083 ）焦炭的反应性和反应后强度是同一组试验中完成 的。 试样是取大于25mm冶金焦20kg，弃去泡焦和炉 头焦，制成直径2125mm的焦球700g，分成3份 ，每份不少于220g。试验时，将经过烘干备好的 焦样（2000.5g）装入反应器，一起放入电炉恒 温区。当料层中心温度达到400时，通入 0.8L/min的N2保护；当料层中心温度达到1100 时，切断N2改通CO2，流量为5L/min；反应2h后 停止加热，切断CO2改通N2，流量为
7、2L/min，并 将反应器从炉内取出，在室温下冷却至100以 下，停止通N2，打开反应器，取出焦样称重，以 损失的焦炭质量占反应前焦样总质量的百分数为 焦炭反应性指标（记为CRI）。 将反应后焦样全部装入型转鼓内 （鼓体为普通 钢管制成，内径130mm，长700mm），以转 20r/min的转速共转30min，总转数600转。然后 取出焦样筛分、称重，以转鼓后大于10mm粒级 焦炭占反应后残余焦炭的质量百分数为焦炭反应 后强度指标（记为CSR）。 4、原料的理化性能与冶金性能检测 （1）原料的理化性能1）常规化学成分矿石常规化学成分包括：TFe、FeO、SiO2、 CaO、MgO、Al2O3、
8、S、P等。通常用化学分析 法进行分析或光谱仪进行分析。2）烧结矿的粒度组成和筛分指数目前我国对高炉炉料的粒度组成检测尚未标准化 ，推荐采用方孔筛：55，6.36.3，1010， 1616，2525，4040，8080（mm），7个级 别，其中55，6.36.3，1010，1616，2525 ，4040（mm）6个级别为必用筛，使用摇动筛 分级，粒度组成按各粒级的出量用百分数（%） 表示。筛分指数的测定方法是：取100kg试样，等分为5 份，每份20kg，用筛孔为55的摇筛，往复摇动 10次，以小于5mm出量计算筛分指数。式中C筛分指数，%；A大于5mm粒级 的量，kg。3）物理性能炼铁原料物理
9、性能主要有：真密度、视密度、堆 积密度、微气孔率、开口气孔率、全气孔率、气 孔表面积与自然堆角等。4）烧结矿转鼓指数（GB320987）GB320987标准采用转鼓为1000500mm， 内侧有两块成180的提升板，板高50mm，装料 15kg，转速25r/min，转200转，鼓后采用机械摇 动筛，筛孔为6.36.3mm，往复30次，以 6.3mm的粒级表示转鼓强度。转鼓强度 T=M1/M0100%，抗磨强度式中M0入鼓式样重量，kg；M1转鼓后 +6.3mm粒级部分质量，kg；M2转鼓后(-6.3+0.5mm)粒级部分质量，kg。（2）冶金性能检验1）冶金性能检测为了满足高炉冶炼要求，对入炉
10、铁矿石的冶金性 能需做多种检测，如常温强度性能检测有转鼓指 数、 抗磨指数、落下指数、抗压强度、贮存强度 等；高温冶金性能有天然块矿的热爆裂性能、低 温还原粉化率、 中温（900左右）还原度、高 温（1250左右）还原度、在还原度40%（或 60%） 时的还原速率、还原膨胀率、还原后的抗 压强度、还原软熔性能（软化开始、软化终了、 熔融滴落开始及熔化终了温度、软化区间及熔化 区间温度、软熔时的矿层差压等）。 烧结矿还原度（RI）烧结矿还原性是模拟炉料自高炉上部进入高温区 的条件，用还原气体从烧结矿中排除与铁结合氧 的难易程度的一种度量。它是评价烧结矿冶金性 能的主要质量标准。GB1324191
11、国家标准方法 规定：试验条件：反应罐双壁75mm；试样：粒度 10.012.5mm，500g；还原气体：CO/N2=30/70 ，H2、CO2、H2O0.2%，O20.1%；还原温度 ：90010；气体流量：15NL/min；还原时间 ：180min。 还原度计算： 式中Rt还原t时间的还原度；M0试验质量 ，g；M1还原开始前试样质量，g；Mt还原t 时间后试样质量，g；W1试验前试样中FeO含 量，%；W2试验前试样的全铁含量，%；0.11使FeO氧化到Fe2O3时必须的相应氧量的换 算系数；0.43TFe全部氧化成Fe2O3时需氧量的 换算系数。本标准规定，以180min的还原度指数作为
12、考核指 标，用RI表示。 烧结矿低温还原粉化指数铁矿石进入高炉炉身上部大约在500600的低 温区时，由于热冲击及铁矿石中（Fe2O3还原 Fe2O3Fe3O4FeO）发生晶形转变等因素，导 致块状含铁物料的粉化，这将直接影响高炉炉料 顺行和炉内气流分布。低温还原粉化性的测定， 就是模拟高炉上部条件进行的。我国铁矿石低温 还原粉化试验静态还原后使用冷转鼓的方法。基 本原理是把一定粒度范围的试样，在固定床中 500温度下，用CO、CO2、N2组成的还原气体 进行静态还原。恒温还原60min后，试样经冷却 ，装入转鼓（130200mm），转300转后取出 ，用6.3、3.15、0.5mm的方孔筛分
13、级，分别计算 各粒级出量，用RDI表示铁矿石的粉化性。 试验条件。还原试验：反应罐：双壁75mm；试样：粒度10.012.5mm ，500g；还原气体：CO:CO2:N2=20:20:60； H20.2%或2.00.5%；H2O0.25%；O20.1%； 还原温度：50010；气体流量：15NL/min； 还原时间：60min。转鼓试验：转鼓：130200mm；转速： 30r/min；时间：10min。试验结果表示。还原粉 化性RDI用质量百分数表示：还原粉化指数RDI+6.3=MD1/MD0100%；还原粉 化指数RDI+3.15=(MD1+MD2)/MD0100% 磨损指数 式中MD0还原
14、后转鼓前的试样重量，g； MD1转鼓后+6.3mm的出量，g； MD2转鼓后 +3.15-6.3mm的出量，g；MD3转鼓后+0.5- 3.15mm的出量，g；MD0转鼓后-0.5mm的出量 ，g；本标准规定，试验后结果评定以RDI+3.15的结果为 考核指标，RDI+6.3、RDI-0.5只作参考指标。 软化性测定铁矿石不是纯物质的晶体，因此没有一定的熔点 ，它具有一定范围的软熔区间。在高炉炼铁生产 中既要求铁矿的熔化温度高，因为这样可以保持 较多的气固相间的稳定操作，更要求软熔温度 区间窄，因为这可以保持较窄的软熔带，有利于 煤气运动。由于矿石软熔温度不固定，试验中常 测定开始软化和终了温
15、度。通常将矿石在荷重还 原条件下收缩率3%4%时的温度定为为软化温度 ，收缩率为30%40%时的温度定为软化终了温度 。我国软化性能测定尚无统一标准。一般采用升 温法，荷重在（0.51.0）105Pa之间，在CO 30%，N2 70%的气流中还原150240min（或还 原到80%）。 熔滴性能测定矿石软化结束后，炉料在高炉内继续往下运动而 被进一步加热和还原，矿石开始熔融，在熔渣和 金属达到自由流动并积聚成滴前，软熔层中透气 性极差，煤气通过受阻，因此出现很大的压力降 ，根据生产高炉的测定，软熔带的压力降约占高 炉总压力的60%。因此人们对矿石在模拟高炉冶 炼条件下的熔滴过程进行研究，并测定
16、其滴落开 始和终了温度，以及测定过程中的压力降作为评 价矿石性能的依据。表示矿石熔滴性能的指标及 其测定方法尚未统一标准化。 一般是将规定重量和粒度的矿样，或不经预还原 ，或经预还原到规定程度（达到高炉内矿石进入 软熔带时的还原度），放入底部有孔的石墨坩埚 内，试样上下铺有一定厚度的焦炭以模拟软熔带 中的焦窗。然后上面荷重（0.51.0）105Pa， 由下部通入规定成分和流量的还原性气体，并以 一定的升温速度将温度升到15001600进行试 验测定。国内普遍采用压差陡升温度表示矿石开 始熔化温度，第一滴液滴下落温度表示滴落温度 ，以开始熔化和开始滴下的温度差为熔滴温度区 间，以最高压差 表明熔滴区的透气性状况 。从高炉操作要求，熔滴温度高一些。区间窄一 些， 低一些为好。 球团矿抗压强
