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2016新编提高炼铁炉料球团矿配比
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2016新编提高炼铁炉料球团矿配比
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文档介绍：
1992年第0期(总第j34期)我厂高炉现阶段最佳炉料配比的选择1前言抚顺钢铁公司炼铁厂室担.矸-z-炼铁厂现有两座300m3高炉生产,按每座高炉的利用系数为】.8t/md计算,每丑要消耗品位为53呖的含铁料】950t左右(指入炉),而我公司自产的烧结矿和球团矿的入炉量只有】700t,每天尚缺250t。加上返矿及损耗每月需外购i0000~】5000t。由于外购料的品种较杂,使高炉入炉料的品种多,成份杂,因此,选择合理的炉料配比,对于保证稳产高产,提高各项指标具有十分重要的意义。构2现阶段我厂高炉的炉料结现阶段我厂高炉的含铁料是以自产的高碱度烧结矿为主体,以自产的酸性球团矿为辅,并以外购球团、澳矿、土烧结矿做补充。根据我公司月份的实际生产能力来看,烧结机每天可以提供品位为5o%的高碱度烧结矿1250t左右,竖炉每天可以提供品位为61呖的酸性球团矿470t左右,自产矿只够高炉生产能力的85%,外购矿占l5%,从199o年~】99】年上半年的外购矿品种看,主要是澳矿、球团、锦州铁合金厂的土烧结,预计在今后一段时期内,也是以这几种品种为主。根据上述的炉料来源,若高炉日产为1】OOt生铁,其各种炉料消耗如袭1所列。各种入炉料的消耗情况裹1饶果矿球团馥矿士烧结二元碱度i.45~2.00.1~o.2&0.10.a~】.0品位.4a~5l63~6548~5I日耗470512(八炉).t月耗:八炉).tl‘l00比侧,642433炉料配比的选择根据我厂现阶段实际炉料的平衡,确定了各种炉料占总入炉料的比倒。但在高炉实际生产中,由于受到原料置场的限制,供料能力、进料的均匀程度及高炉生产工艺的实际要求并不能按上述的觊科平衡比例进行高炉的实际配比,必须是以上述的炉料结构为前提,在两座高炉上进行合理的搭配,才能满足现有的高炉生产工艺条件,保证高炉正常生产。3.1适合于我厂的合理炉料囊件由于我厂高炉有自己独特的生产条件,因此如何将上述炉料结构进行台理的搭配,必须与我厂高炉生产工艺和客观条件相符维普资讯金台,以求得到既满足于高炉的稳产低耗,又接近_丁客观实际。从现阶段看,选择台理的炉料配比,必须遵守如下几方要求;①炉料的配比必须合理,符合于高炉优质高产低耗的原则,在保证造渣制度台理的情况下,尽量减少熔剂的加入量。②炉料的配比和上料程序必须满足现有高炉的设备状况。在B前l高炉只适用于如下几种上料程序:a.100%的单一品种料b.两种料备占50咖;c.碱性料占8D%左右,酸性料占2o%左右。而2高炉可以在三种料情况下任意选择配比。③必须当日消耗掉80%上的自产烧结矿。我厂生产的烧结矿,!直接进入高炉矿槽,而矿槽的容积有限,烧结矿又不能落地储存,因此必须保证当日烧结矿产出平衡,否则将影响烧结机的正常生产。④必须满足原料的供料条件,避免换料次数太多我厂高炉的焦炭,自产球团、熔剂、外购矿均由单一的800ram.皮带由原料置场输送到高炉矿槽,工作量太,作业时间长。因此要求除燃料、熔剂外.一般含铁料在同一天尽量为单一品种,否则由于变料次数多而影响有效作业时间。⑥必须保证外购矿有一定的缓冲储存时间,保证炉料配比的相对稳定性。由于我厂外购矿的产地不固定,火车进货不是按日平均进货,而是集中到达鼠此外购矿的储存必须有一定的周规,这样才能保证某种炉料配比有一定时问的稳定性(至步要稳定一周上)。频繁的变更炉料配比,也必然会导致高炉的各种操怍制度不稳定。3,2几种炉料配比的选择方素3.2.1第一种方案J高炉为5。嘶左右的烧结炉和50%的自产球团炉搭配,刹甩石灰石来调剂炉渣碱度。2·高护以烧结矿作为主体,和』用球团矿调荆炉渣碱度,不加熔剂。在此方案中,选择烧结几种原燃料的主要化学成份*表2卟棚卟∞z’品鲁f453.29.IR】.3;IR=1.85l689.1R=2t.48le29.1团矿1.5澳矿o.4烧结9.31t0.58焦炭T.5煤耕93Ilo2n*石灰石中有装CaO为52。高炉的主要指标表3产量『焦比煤比风温幅炉渣二t/dkgltFekg/tFe℃元碱度570900】.oo●1.05矿碱度为1.65,品位为5O嘶a1高炉的各种炉料消耗情况l·高炉的料批重为6.8t,其中烧结矿为3.6t,球团矿批重为3.2t,批铁出量为3,94t。上料方式为一面烧结矿,一面为球团矿,石灰石由斟仓的小皮带提供。每吨铁消耗情况:烧结矿914球团矿823kg。每日消耗情况:烧结矿503t;球团矿453t。烧结矿占入炉料的比例为53呖,球圃矿占的比例为47嘶。加入的熔剂量如下;代入炉内的总Cao维普资讯 2年第3期(总第l34期)CaO总=CaO烧+CaO埭=i494kg代入炉内的~,SiO2SiO2总=SiO2烧十SiO2球+SiO2焦十SiO2蠼+SiO2一194kg应补充的CaOSiO2×105--CaO~:54,.3kg应加入石灰石为:54.3/caO有效=100kg/tFeb2‘高炉的炉料消耗情况2高炉的上料方式为2面钢带机均为烧结矿,用5料仓的电振器上球团矿。计算2炉的炉料消耗,应根据铁量的物料平衡和碱度平衡解联立方程得到。、物料平衡:1000:(5o嘶X+64嘶y)×I.05(1)碱度平衡:1.05(2)解方程得ttlx=1355kg:y=446kg。x为每吨铁需要的烧结矿量,y为每吨铁需要的球团矿最。2高炉炉料消耗和比倒两鹰高炉每天消耗的炉料和比铡3.2.2第二种方案该方案是当自产球圃矿无储存而供应不上1计,改吃外购矿的一种方法。该方案的原料配比与第一方案掬似,只是用澳矿加土烧结代替自产球团。出于澳矿的SiO2含量低,土烧结的碱度较高,此方案要求烧结矿的碱度为1.45左右。a1高炉的炉料消耗情况l‘护矿的批重为6.8t,其中烧结为3.5t,澳矿为3.0t,土烧结约为300kg。批铁出量3.855t。上料方式:一面为烧绪矿:一面为土烧结加澳矿(土烧与澳矿在原料置场混匀)l炉的炉料清耗情况计算石灰石的加入量入炉的总CaO量CaO总=CaO烧+CaO澳+CaO士:l30kg入炉的总SiO2量SiO&t=SiO2烧+SiO2澳+SiO2±+SiO2焦+SiO2爆一slo。铣:15ikg由熔剂加入的CaO量151X1.05一】3O=28.1kg.每吨铁应加入的石灰石量28.1/s2%=54kgb2炉的炉料消耗情况2高炉的上料方式和配比方法与第一种方案相同,先确定土烧结的加入量为4okg/tFe,再根据物料平衡和碱度平衡算出烧结矿和澳矿的用量。维普资讯衡:1000=(51%x+64嘶Y+40X50嘶)X1.05(3)碱度平衡:也也塑盟里量一代入炉内的~,SiO2量一进入铁水的SiO2量一1.05(4)解方程得出x=l363y一368kg。x为吨铁消耗的烧结矿量;y为吨铁消耗的澳矿量;2妒各种妒料清耗情况第=种方案两座高妒日耗各种妒料3.2.3第三种方案该方案采用的是两座高炉都以自产烧结矿为主料,用白产球团矿傲调剂炉渣碱度用,此方案要求烧结碱度为2.0。由于该方案两座高炉配料方1
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【2017年整理】关于炉料结构几个问题的探讨 关于高炉炉料结构几个问题的探讨高炉炉料结构是指高炉炼铁生产使用的含铁炉料构成中烧结矿、球团矿和天然矿的配比组合。随着精料技术的发展，烧结矿和球团矿逐步淘汰了品位低、SiO 2含量高、冶金性能差的天然块矿。但长期实践表明，即便高炉使用单一的矿或球团矿生产，并不能获得最佳的指标和效益。对烧结矿、球团矿以及天然富块矿的冶金性能等的测试研究后，了解到它们的各自的优缺点，从而人们就探索如何发挥和利用它们的优点组合成一定的断料结构模式，来使高炉生产获得好的指标和效益。一、目前国内外高炉炉料结构类型高碱度烧结矿具有优良的冶金性能，约占炼铁炉料结构的 70%。高碱度烧结矿的优点：⑴有良好的还原性。铁矿石还原性每提高 10%，炼铁焦比下降 8%～9%；⑵较好的冷强度和低的还原粉化率；⑶较高的荷重软化温度；⑷好的高温还原性和熔滴性⑸使用高碱度烧结矿，在一定程度上可以避免了高炉结瘤。球团矿特点：⑴球团矿粒度小而均匀，有利于高炉料柱透气性的改善和气流的均匀分布。⑵球团矿冷太强度好，运输、存贮、装卸过程产生的粉末少；⑶球团矿含铁品位高和堆密度大，有利于提高高炉料柱的有效重量，增加产量和降低焦比；⑷球团矿还原性好，有利于改善煤气化学能的利用；⑸高炉生产实践表明，用球团矿替代天然块矿，可大幅度提高产量、降低焦比，同时改善煤气的利用效率。⑹FeO 含量低，矿物主要是 Fe2O3，还原性好；⑺自然堆角小，在高炉内布料易滚向炉子中心；⑻含硫很低；⑼具有还原膨胀的缺点，在有 K2O、Na 2O 等催化的作用下会出现异常膨胀；⑽酸性氧化球团矿的软熔性能较差。目前国内外高炉炉料结构大致分为以下几种类型：⑴以单一自熔性烧结矿为原料；⑵以自熔性烧结矿为主，配少量球团矿或块矿；⑶以高碱度烧结矿为主，配天然块矿；⑷以高碱度烧结矿为主，配酸性球团矿；⑸以高碱度烧结矿为主，配酸性炉料；⑹高、低碱度烧结矿搭配使用；⑺以球团矿为主，配高碱度烧结矿或超高碱度烧结矿；⑻以单一球团矿为原料；⑼自熔性烧结矿配自熔性球团矿或低碱度烧结矿等多种炉料结构。二、焦炭质量对高炉冶炼的影响焦炭在高炉内的骨架作用是其它炉料所不能取代的。焦炭强度 M40、M10 直接影响焦炭的骨架作用，对高炉冶炼的影响是无可置疑的。M40 增加 1%，利用系数增加 0.04，降低焦比 5.6kg/t；M10 降低 0.2%，增加产量 0.05 降低焦比 7kg/t。从 2004 年以来武钢焦炭 M40提高了 1.4%，M10 下降了 0.3%。这两项合计可增加产量 10%，降低焦比 15kg/t 以上。焦炭热态强度对高炉冶炼的影响更使十分重要的。以往研究证明：焦炭从料线到风口平均粒度减少 20%～40%。在块状带，粒度无明显变化；从软熔带位置开始，焦炭粒度变化很大，这是剧烈溶碳反应的结果。高炉炉料的主要阻力在软熔带以及以下的区域。热强度讲直接影响下部区域的透气性，对高炉顺行起着十分重要的作用。三、高炉喷煤对煤的性能要求高炉喷吹用煤应能满足高炉冶炼工艺要求并对提高喷吹量和置换比有利，以代替更多的焦炭。高炉喷煤对煤的性能要求为：(1)煤的灰分越低越好，一般要求小于 15％。(2)硫的质量分数越低越好，一般要求小于 1.0％。(3)胶质层越薄越好，Y 值应小于 10mm，以免在喷吹过程中结焦堵塞喷枪和风口。(4)煤的可磨性要好，HGI 值应大于 50。(5)燃烧性和反应性要好。燃烧性和反应性好的煤允许大量喷吹，并允许适当放粗煤粉粒度，降低制粉能耗。(6)发热值越高越好。喷入高炉的煤粉是以其放出的热量利形成的还原剂(CO、H 2)来代替焦炭。煤的发热值越高置换的焦炭越多。四、关于碱金属几个问题的探讨高炉碱金属主要来源于矿石和焦炭，降低矿石软化温度，使软熔带上移引起球团异常膨胀而严重粉化和多数烧结矿中温还原粉化；加剧焦炭的气化反应,降低焦炭强度；促使炉墙结厚甚至结瘤破坏砖衬。高炉碱金属主要有 K、Na。由于 Zn 在高炉中的行为与 K、Na 相似，因此我们可以将 Zn也划入碱金属范围。1 K、Na 在高炉中的循环和富集碱金属矿物主要以硅铝酸盐和硅酸盐形态存在。前者如长石类 K2O·Al2O3·6SiO2、霞石类 K2O·Al2O3·2SiO2和白云母 KAl2(AlSi3O10)(OH)2等，后者如钾钙硅石2K2O·CaO·3SiO2和钠闪石 Na2Fe2+Fe3+(Si4O11)OH 等。这些碱金属矿物熔点很低，在800~1100℃之间熔化。在高温区，一部分进入炉渣，一部分被 C 还原成金属 K、Na。由于碱金属 K、Na 沸点只有 799℃和 882℃，还原后立即随煤气上升，在不同的温度条件下与其他物质反应转化为氰化物、氟化物、硅酸盐和碳酸盐，但以碳酸盐为主。2K+2CO2=K2CO3+COK2CO3在 900℃以上熔化。但随炉料下降到大于 1050℃，K、Na 重新被还原。因而高炉上部的中低温区 K、Na 以金属盒碳酸盐形式进行循环和富集。K、Na 的氰化物在 1400℃以上的高温区生成。3C+N2+ K2O·Al2O3·2SiO2=2KCN(g)+Al2O3+2SiO2+CO气态氰化物上升到 800℃区域液化，到 600℃转变为固体粉末。它们再随炉料下降被还原生成氰化物。钾钠的氰化物在 600~1600 范围内进行循环和富集。2 K、 Na 在高炉中的危害⑴破坏炉料强度K、Na 降低炉料的强度，特别是对焦炭的高温强度影响较大①焦炭吸收 K, Na 后，形成塞入式化合物 KC6、KC 8,、KC 12、KC 24等，一方面使焦炭变得疏松;另一方面使焦炭反应性增大，导致碳熔损反应增大。结果造成焦炭高温强度急剧下降。②K, Na 及其低沸点化合物沉积于炉料表面和孔隙，特别是进入 Fe2O3晶格内，将使球团矿异常膨胀，高碱度烧结矿粉化。⑵使软熔带位置升高，厚度增加，初渣形成早，对造渣不利①FexO·SiO 2·K2O 可形成熔点为 700℃左右的玻璃渣相；②低熔点渣相糊住海绵铁表面，使渗碳、滴落困难，使软熔带的下沿温度提高；⑶K、Na 促进碳素沉积反应 2CO=CO2+C 的进行(催化作用)并使得高炉上部的还原速度加快 (K、Na 催化还原 FeO)；⑷使炉衬破裂，炉墙结厚甚至结瘤①K, Na 蒸汽渗入砖缝，氧化沉积，伴随碳素沉积引起膨胀；②与砖衬形成低熔点物质 FexO·SiO2·K2O，引起渣化；③当炉况不顺、发生悬料时，煤气横向扩散，结果低熔点物质 FexO·SiO2·K2O 粘附焦末、矿末后，生成瘤根，久之造成结厚甚至结瘤。⑸使整个料柱的透气性降低，高炉顺行急剧恶化；①使炉料强度变坏，上部透气性降低；②使初渣形成早，软熔带位置高且厚，煤气阻损大大增加；③含 K、Na 炉渣的表面张力小，易泡沫化产生“液泛” ，使中、下部透气性降低；④焦炭高温强度下降后，高炉下部透气性变差。3 高炉内锌的还原及危害Zn 常以 ZnS 状态存在，以硫酸盐或硅酸盐形式存在的锌矿物，入炉后很快分解成ZnO，在≥1000℃区域还原成 Zn 并立即气化进入煤气，上升过程中有一部分随煤气逸出炉外，但易在管道中凝集，大部分又被氧化成 ZnO 并被炉料吸收再度下降还原，形成循环。⑴Zn 蒸汽沉积在炉子上部砖衬缝隙中或墙面上，当其氧化后体积膨胀会损坏炉衬或造成结瘤。⑵对冷却壁冷却方式的高炉，使炉内黏结物频繁脱落，风口破损严重。⑶对冷却板结构的高炉，使黏结物粘附牢固，频繁悬料。⑷锌蒸汽顺着冷却设备周围缝隙下到风口区，在强冷却区又冷凝成液体，大量进入到风口组合砖中，使风口组合砖体积膨胀或损坏，造成风口二套大量上翘。⑸沉积金属锌造成炉体砖衬脆裂、破裂，并导致炉缸、炉底炭砖脆化，缩短高炉寿命。⑹随煤气逸出的 ZnO，能在上升管和下降近凝集，产生堵塞。4、降低碱金属对高炉危害的措施⑴限制炉料带入的碱量:碱负荷<3～5kg/t 铁高炉碱金属的来源分析中，矿粉、高炉块矿以及焦炭与煤粉带入的碱金属普遍受到重视。而对于碱金属以高炉瓦斯灰为载体在高炉于烧结矿之间的循环重视的往往不够。碱金属（K、Na、Zn）一部分在高炉内循环，一部分进入炉渣外，剩下部分进入高炉煤气。在高炉煤气净化过程中，大部分碱金属进入瓦斯灰。而瓦斯灰作为资源，一直作为烧结矿的辅助原料进行使用。碱金属在烧结过程中，会挥发进入烧结烟气。由于含碱金属的粉尘粒度较细，在烧结烟气除尘过程中，这部分粉尘主要在烧结机电除尘器的三、四电场捕集。因此，要减少碱负荷可以采用以下措施：①减少炉料带入的碱负荷；②废弃瓦斯灰作为烧结原料。目前可行的方法是转底炉脱锌工艺。这样既可以切断碱金属在烧结和高炉之间的循环，降低高炉碱负荷，又可以生产金属化球团，还可以回收Zn，起到一举多得的效果。③将烧结机电除尘器三、四电场的除尘灰废弃，这样也可以降低高炉碱负荷，但会增加除尘系统的投资。⑵增大炉渣排出的碱量①降低炉渣碱度。在一定的炉温下，随炉渣碱度降低，排碱率相应提高。自由碱度±0.1，影响渣中碱金属氧化物 0.30%。?②降低炉渣碱度或炉渣碱度不变，生铁含硅量降低，排碱能力提高。[Si]±0.1%，影响渣中碱金属氧化物 0.045%。③提高渣中 MgO 含量，可以降低 K2O、Na 2O 活度，渣中 MgO 提高，排碱率提高。渣中MgO±1%，影响渣中碱金属氧化物 0.21%。?④提高(MnO/Mn)比,可提高渣中碱金属氧化物。5 转底炉转底炉脱锌工艺，是充分运用转底炉处理钢铁冶金尘泥再生利用的先进技术，采用转底炉还原铁和锌，生产的金属化球团直接供高炉或转炉冶炼，脱锌率高，可大大减少锌元素对高炉生产的影响，降低高炉的维修费用。转底炉处理高炉污泥、烧结及球团粉尘的生产能力，每月回收的锌粉均在 400 吨以上。经过转底炉脱锌处理将污泥、粉尘中的铅、钾、钠等金属脱离，又为高炉稳定顺行及铁水质量的提升创造了条件。经过脱锌工艺加工所生产的金属含量达 50%的金属化球团，再进入到高炉生产中，可为高炉降低可观的能耗。钢铁生产过程中粉尘的产生量一般是钢产量的 10%左右，迫于钢铁资源紧张、污染物排放治理的压力，国内钢铁企业大都采用返回烧结的方法来利用这些粉尘，但粉尘中的Zn、K、Na 等元素对烧结机产能、烧结矿质量及高炉顺行和长寿产生严重影响。因此，部分 Zn、K、Na 含量高的粉尘不得不废弃，这样不仅会对环境造成严重的污染，而且造成大量宝贵资源的浪费。 “转底炉直接还原生产技术”能够成功解决钢铁冶金过程中冶金粉尘的高效综合利用问题。为了钢铁工业的可持续发展，采用转底炉处理钢铁厂尘泥是近年来转底炉直接还原技术应用的一个重要发展方向。工业实践证明，转底炉处理钢铁尘泥，可使尘泥中的有害元素锌、铅回收率达到 90%以上，与其他技术比较，转底炉工艺有以下技术优点：⑴工艺简单，对钢铁厂产生的含锌尘泥及各种含铁原料适应性强；⑵燃料利用率高，无碳氢化合物排放问题；⑶采用内配碳自还原，只需外部升温和传热，反应温度比传统工艺高 300-600℃，反应速度快，球团在炉膛内停留时间短；⑷整个生产过程采用自动控制，自动化程度高；⑸采用先进的余能回收技术，最大限度的利用能源；⑹全部回收除尘灰富含的有用元素，环境保护效果明显。五、Al 2O3对高炉操作的影响随着我国钢铁产业的迅速发展，对炼铁原料的需求日益扩大，进口矿粉已占相当数量。目前国内进口的矿粉主要是澳矿与印矿，这两种矿粉中 Al2O3含量普遍偏高。高炉炉渣中Al2O3含量平均在 18.2%左右，最高时可达到 22%。炉渣 Al2O3含量高时炉渣的流动性和稳定性都将变差，易引起炉墙粘结与炉缸堆积，破坏高炉冶炼的正常进程，给高炉操作带来一系列的问题。如不制定科学的操作方针与方法，将引起炉况不顺，影响产量与质量。因此，Al2O3含量高的炉渣严重制约了高炉的正常生产。 1 Al2O3含量对炉渣性能的影响Al2O3属于中性，但在高炉冶炼中可认为是酸性物质，其熔点是 2050℃，在高炉冶炼中与 SiO2 混合后仍产生高熔点（1545℃）的物质，使渣铁流动性差，分离困难。当加入碱性物质如 C
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