高炉工长培训

高炉内的反应
• 焦炭的汽化反应：C+CO2=2CO 其特点：大量 吸热，900℃必然发生。焦炭的汽化反应对高炉 不利，但又不可避免发生，汽化反应的程度和 焦炭质量有关。我们可以控制的是开始反应温 度；在一定的温度区间内焦炭的汽化反应尽量 少。 高炉内的脱硫反应：硫的主要来源是焦炭和喷 吹物，60~80%来自焦炭，硫酸盐、硫化物、有 机硫。每吨生铁所用炉料带入炉内的总硫量叫 硫负荷。我国其值为4~6kg/t。脱硫的总的反应 是：[FeS]+(CaO)+C=[Fe]+(CaS)+CO-Q，大量 的脱硫是铁液穿过渣层的时间进行的。
无料钟的基本要求
• 根据无钟布料方式和特点，炉喉料面应由一个适 当的平台和由滚动为主的漏斗组成。为此，应考 虑以下问题： • 焦炭平台是根本性的，一般情况下不作调节对象。 • 炉喉边缘和中心的矿石在焦炭平台边缘附近落下 为好。 • 漏斗内用少量的焦炭来稳定中心气流。 • 布料份数相近的连续档位是形成平台的基础。矿 石布料档位相同，形成的平台宽度|S|变化，是因 焦炭布料的档位的不同所引起的。适宜的平台宽 度，为全焦冶炼时，焦炭平台宽度1.2m；为喷煤 时焦炭平台宽度1.5m；矿石平台大致在1.4m和 1.7m。（此数值是２500m3高炉经验。）
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冶炼工艺
• 高炉是一个竖炉，决定了不同区域会发生不同的 发应。 • 高炉内是还原气氛，只有风口带有氧化气氛。 • 间接还原：用气体还原剂CO、H2还原铁氧化物 的反应，产物是CO2。特点：a.放热反应；b.需 要较多的还原基。（co）。 • 直接还原：用固体C做为还原剂还原铁氧化物的 反应，生成物是CO。特点：a.吸热反应；b.还原 剂的需要量少。
料批重
无料钟布料特征
• 1）焦炭平台。钟式高炉大钟布料堆尖靠近炉墙， 不易形成一个布料平台，漏斗很深，料面不稳定。 无料钟高炉通过旋转溜槽进行多环布料，易形成 一个焦炭平台，即料面由平台和漏斗组织。通过 平台形式调整中心焦炭和矿石量。平台小，漏斗 深，料面不稳定。平台大，漏斗浅，中心气流受 抑制。适宜的平台宽度由实践决定。一旦形成， 就保持相对稳定，不作为调整对象。
高炉布料
• 高炉冶炼过程发生在上升的煤气和下降的炉料之 间。如果上升的煤气和下降的炉料接触得很好， 煤气的化学能和热能得到充分的利用，炉料得到 充分的预热和还原，此时高炉具有很好的生产技 术经济指标。 煤气流的分布情况取决于料柱的透气性。如果炉 料分成不均匀，则煤气流自动地朝孔隙度较大的 大块炉料集中处通过。其结果使煤气流分布不均， 其所拥有的热能和化学能未获充分利用，对高炉 的产量和燃料的消耗带来不良后果，甚至造成高 炉不顺行，产生悬料、塌料、管道和结瘤等事故。
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高炉内的热交换 （2）
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炉料的水当量与煤气的水当量相同的中部热交 换区，炉料和煤气的温度相等，温差小，认为 没有热交换。 炉料水当量小于煤气水当量的上部热交换区。 上部由于铁的初级氧化的反应放热，炉料需要 的热量少。 空区并不是没有用，它有热量储备和化学储备 的作用。为下部的反应做准备。富氧后煤气的 水当量降低，煤气的热滞区减少，温度梯度大， 全焦冶炼时，富氧不能超过5%。
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原燃料方面
• 烧结矿 • 烧结矿中的含铁矿物主要有：磁铁矿 （Fe3O4）、赤铁矿、浮氏体（FexO）， 主要粘结相是：铁橄榄石（2Feo.SiO2）、 钙铁橄榄石、硅灰石、硅钙石、正硅酸钙、 硅酸三钙、铁酸钙、硅铁辉石、硅酸盐玻 璃质等。 • 简述各矿物的性能，主要是强度和还原 性．
富氧大喷煤（4）
• • • • • • 提高矿石的高温性能。 提高风温和富氧率。 合理的煤气流分布。 优质的焦炭（反应性低，热强度高）。 改善风口前的煤粉燃烧。氧煤枪。 混合煤喷吹。
富氧大喷煤（5）
• 适当的未燃煤，象没有结焦好的焦炭，其活性很 大，反应性很好，遇铁液可以渗C，遇铁氧化物 可以直接还原。只要不结到炉墙上就行了。 • 浓相喷吹：管道末端喷吹的固气比达到 35~40kg/kg。管道始端的喷吹流股速度达到 1~4m/s。实现浓相的前提条件是：较好的喷吹压 力，良好的流化条件，良好的煤粉质量，适宜的 补气方法，口径和长度适宜的喷吹管道。 • 风口喷吹种类：燃料、熔剂（和烟煤混喷）、喷 吹铁矿粉（综合利用能源）、喷吹助燃剂 （MnO2）、喷吹护炉剂（喂丝）、喷吹废塑料。 两段式喷吹技术。
• 5）有利于整个高炉截面的化学反应。采用“之” 字形装料，即把环形装料和螺旋布料结合起来， 使高炉煤气在炉内上升时，走曲折的道路，延长 煤气和炉料的接触时间，有利于煤气能量的利用。 • 6）可以实现非对称性的布料，如定点布料或定弧 段的扇形布料。当高炉料柱发生偏行或“管道” 时，可以及时采取有效的补救措施。 • 7）能实现圆周方向的均匀布料，中心喉管的直径 和高度必须正确设计。中心喉管的直径太大，对 料没有约束作用，会使料面高低不一，形成不对 称的料面轮廓。中心喉管直径过小，漏斗时间长， 影响装料能力，并且有可能卡料。中心喉管的高 度，一般就保持在直径的两倍以上，使原料通过 中心喉管时垂直向下。
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烧结矿的质量指标
• • • • • • • • • 烧结矿品位。 烧结矿碱度。（1.9） 烧对矿成分。（FeO的有一个适宜量。） 烧结矿还原性试验。 烧结矿的转鼓指数。 烧结矿的筛分指数。 烧结矿的落下强度。 烧结矿的低温还原粉化率。 烧结矿软熔性能。
焦炭Biblioteka Baidu
• • • • • 焦炭高炉中起的作用： 发热剂（70~80%）； 还原剂； 料柱架， 渗碳（吨炼钢铁50kg。）
富氧大喷煤（1）
高炉喷吹用煤的要求： • 煤的灰分要越低越好，最好与焦炭相近，至少应 低于焦炭灰分的2%。 • 硫的含量越低越好。一般要求小于0.7%。 • 表明煤粉结焦性能的胶质层（Y）越薄越好（小 于10mm）否则容易在风口前结焦，影响正常喷 吹。无烟煤、贫煤、长焰烟煤作为喷吹用煤。 • 煤的可磨性要好。用哈氏可磨指数来表示。可磨 指数高则易碎易磨。（HGI）。 • 燃烧性能好，反应性强，着火温度低。 • 发热值高。
富氧大喷煤（2）
• 实际上单一的煤种很难满足高炉喷吹对煤 的技术、经济要求，因此采取二种或二种 以上的煤种按一定的比例混合。我厂采取 白煤和半烟煤进行混合的。 • 高炉喷吹用煤有：无烟煤，烟煤中的贫煤、 不粘煤、长焰煤、褐煤。
富氧大喷煤 （3）
当煤比大于160kg/t后，容易出现以下问题： • 炉缸冷化加剧； • 单位煤气负担的矿石量显著增加。 • 软融带焦窗薄，料柱的透气性变差。 • 风口燃烧的焦炭减少，使高炉下部的焦炭 滞留时间延长，热强度较差。透气透液性 恶化。 • 风口前的未燃煤增加，堵塞料柱，炉况不 稳。
无钟炉顶布料优点
1）可以把原料布到整个料面上，包括大钟下面 的广大面积。料钟只能环形布料，无料钟炉顶可 以把料布到炉喉的整个料面。 • 2）围绕高炉中心线可以实现任何宽度的环形布 料，每次布料的料层厚度可以很薄。 • 3）可以减少原料的偏析和滚动，各处的透气性 比较均匀。 • 4）由于原料由一股小料流装入炉内，不影响炉 喉煤气的通道，因此由煤气带出的炉尘比料钟装 料的少。用大钟装料时，原料猛然从大钟上一起 落下，减少了煤气的通道，增加了煤气的速度， 从而增加炉尘的吹出量。
高碱度烧结矿
• 高碱度烧结矿的特点：高碱度烧结矿的粘结相是铁酸钙， 铁酸钙有如下优点：一是自身的强度和还原性好；二是 其熔点低，生成速度快，超过正硅酸钙生成速度，能使 烧结矿中游离的CaO和正硅酸钙减少，提高了烧结矿的 强度。三、铁酸钙能在较低的温度下进行固相反应，减 小了Fe2O3和Fe3O4的分解和还原，从而抑制了铁橄榄 石的形成，所以发展铁酸钙不需要高温和多用燃料，就 能生成足够数量的液相，以还原性好的铁酸钙代替还原 性不好的铁橄榄石和钙铁橄榄石，大大改善了烧结矿的 强度和还原性。现在有一种叫SFCA烧结矿，也叫以针 状复合铁酸钙为粘结相的高还原高碱度烧结矿。
• 2）粒度分布。钟式布料小粒度随落点变化，由于 堆尖靠近炉墙，故小粒度炉料多集中在边缘，大 粒度炉料滚向中心。无料钟采用多环布料，形成 数个堆尖，故小粒度炉料有较宽的范围，主要集 中在堆尖附近。在中心方向，由于滚动作用，还 是大粒度居多。 • 3）气流分布。钟式高炉大钟布料时，矿石把焦炭 推向中心，使边缘和中间部位O/C比增加，中心 部位焦炭增多。无料钟高炉旋转溜槽布料时，料 流小而面宽，布料时间长，因而矿石对焦炭的推 移作用小，焦炭料面被改动的程度轻，平台范围 内的O/C比稳定，层状比较清晰，有利于稳定边 缘气流。
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高炉内的热交换（1）
• • 水当量：炉料的水当量和煤气的水当量。 单位时间内通过高炉某一截面积炉料（煤 气）温度升高或降低一度，所吸收或放出 的热量。KJ/小时.℃ 煤气在上升过程中经过三个不同的热交换 区，即炉料的水当量大于煤气的水当量的 下部交换区；发生多种元素的还原，炉料 需的热量多，煤气很快降温。
生成铁酸钙粘结相的条件
• 高碱度。虽然铁酸钙生成早，生成速度也快， 但是一旦形成熔体后，熔体中的cao和sio2的亲 和力和ＳiO2与Feo的亲和力都比cao与Fe2o3的 亲和力大得多，因此CF容易分解为cao.sio2熔 体，只有当cao过剩时（高碱度），才能形成铁 酸钙。 强氧化气氛。强氧化气氛可以阻止Fe2O3的还 原，减少FeO含量，从而防止了铁橄榄石的产 生，使铁酸钙液相起到主要粘结作用。 低烧结温度。高温下铁酸钙会发生剧烈的分解， 因此低温烧结对于铁酸钙的形成有利。
亏料线作业的危害
• 破坏炉料在炉内的正常分布，恶化料柱透 气性。 • 炉料得不到正常的预热和还原，引起炉凉 和不顺。 • 一般顶温控制不好，易损坏炉顶设备。 • 原料不好时，长期亏料线会造成上部炉墙 结垢。
料批重对上部调剂的影响
• 根据炉料在高炉边缘和中心的料层厚度之 比，可以绘出一条批重特征曲线。（如下 图）。分三个区。 • 批重对透气性的影响有矛盾的两个方面。 一方面改善了软熔带的透气性；另一方面 块状带的边缘，降低了透气性。 • 一批料的重量大约以焦炭在炉喉内的厚度 保持0.5m为合理。 • “小料批是药，大料批是饭。”
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• 决定料柱透气性的因素是炉料的物理状态 和它的状况。除了对炉料做到良好准备外， 还要使炉料在炉内分布得合理。炉料在炉 喉的合理布料具有十分重要的意义。 • 根据高炉炉型和冶炼特点，对炉顶布料应 有三方面的要求： • 周向布料应力求均匀； • 径向布料应使炉子中心部分及靠近炉墙的 部分具有较好的透气性，并根据冶炼情况 能够进行径向调剂； • 要能不对称布料，当高炉产生管道或料面 偏斜，能定点布料或扇形布料。
无料钟布料的新观点
• 采用多环布料，建立稳定的焦炭平台； • 随着炉况的稳定，高炉日常操作更加细腻，αC、αO、△α 变动量也越来越小； • 大高炉一般认为αC与αO 的角差在2°~5°是适宜的，由 于350m3级高炉炉喉直径在4000mm左右，其角差范围要 窄些，随着高炉的稳定顺行，其角差在1°~2°范围波动。 • αO的调节范围，操作规程只给出αC、αO调节方向对气流 的影响，350m3高炉αC与αO调节范围在0.6°左右为宜， 一般不超过1°，一般焦炭平台少动为好，用αO来调节日 常生产气流。 • 据资料表明，煤比越高，S焦大一点为好，能起抑制边缘 发展中心作用，但无论怎样，适度的焦炭平台与矿石堆尖 主要由高炉实践来确定，一旦形成，不轻易改变
焦炭的质量指标
• • 焦炭的主要成分及影响；（灰分、挥发份、硫、水分）， C和灰分影响；水分稳定。 焦炭的机械强度；M40，M10（我厂采用M25）。 2000~3000m3的焦炭的M40要在达到80%以上。全世界 5000 m3的高炉共有8座（日本5座、德国1座、前苏联2 座），为什么发展劲头不大，主要是巨型高炉的有效高 度很高，煤气阻力大，作为高炉骨架的焦炭强度不够， 炉内煤气流分布很难合理和稳定。 焦炭的热强度；大型高炉要求反应后的强度大于65%。 焦炭的反应性；是指焦炭在高温下与CO2发生反应形成 CO的能力。要求焦炭的反应性要低一些。措施：焦化 配煤中多用低中挥发份的煤；提高炼焦的终了温度；闷 炉操作；采取干熄焦；降低焦炭的灰分。大型高炉反应 性低于30%。
高炉内的反应（1）
• • 碳酸盐分解。除造渣外无益。 生铁内其它元素的还原。（si、 Mn 、p 、 s、C） 特点：都是直接还原；大量吸热。 逐级还原。降低生铁含硅的措施：a.精料， 控制焦炭灰分和含铁料中的SiO2；b.选择 合适的炉渣碱度，可以降低渣中的SiO2有 效浓度。一般三元碱度控制在1.45~1.55。 c.精心操作，炉缸有充足的物理热。