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行业动态

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高炉锻炼对铁矿石的要求

2021-08-16
铁矿石是高炉锻炼的首要质料,其质量的好坏,与锻炼进程及技术经济目标有极为亲近的关系。决定铁矿石质量的首要因素是化学成分、物理性质及其冶金功能。高炉锻炼对铁矿石的要求是:含铁量高,脉石少,有害杂质少,化学成分安稳,粒度均匀,良好的复原性及必定的机械强度等功能。
一、铁矿石档次
铁矿石的档次即指铁矿石的含铁量,以TFe%表示。档次是点评铁矿石质量的首要目标。矿石有无挖掘价值,挖掘后能否直接入炉锻炼及其锻炼价值怎么,均取决于矿石的含铁量。
铁矿石含铁量高有利于下降焦比和进步产值。依据出产经历,矿石档次进步1%,焦比下降2%,产值进步3%。由于随着矿石档次的进步,脉石数量减少,熔剂用量和渣量也相应减少,既节省热量耗费,又有利于炉况顺行。从矿山挖掘出来的矿石,含铁量一般在30%~60%之间。档次较高,经破碎筛分后可直接入炉锻炼的称为富矿。一般当实际含铁量大于理论含铁量的70%~90%时方可直接入炉。而档次较低,不能直接入炉的叫贫矿。贫矿有必要通过选矿和造块后才干入炉锻炼。
二、脉石成分
铁矿石的脉石成分绝大多数为酸性的,SiO2含量较高。在现代高炉锻炼条件下,为了得到必定碱度的炉渣,就有必要在炉料中配加必定数量的碱性熔剂(石灰石)与Si02效果造渣。铁矿石中Si02含量愈高,需参加的石灰石也愈多,生成的渣量也愈多,这样,将使焦比升高,产值下降。所以要求铁矿石中含Si02愈低愈好。
脉石中含碱性氧化物(Ca0、MgO)较多的矿石,锻炼时可少加或不加石灰石,对下降焦比有利,具有较高的锻炼价值。
三、有害杂质和有利元素的含量
1.有害杂质
矿石中的有害杂质是指那些对锻炼有阻碍或使矿石锻炼时不易取得优质产品的元素。首要有S、P、Pb、Zn、As、K、Na等。
(1)硫
硫在矿石中首要以硫化物状况存在。硫的损害首要表现在:
a.当钢中的含硫量超越必定量时,会使钢材具有热脆性。这是由于FeS和Fe结组成低熔点(985℃)合金,冷却时最终凝结成薄膜状,并散布于晶粒界面之间,当钢材被加热到1150~1200℃时,硫化物首先熔化,使钢材沿晶粒界面构成裂纹。
b.对铸造生铁,会下降铁水的流动性,阻止Fe3C分化,使铸件发生气孔、难于切削并下降其耐性。
c.硫会显著地下降钢材的焊接性,抗腐蚀性和耐磨性。
国家标准对生铁的含硫量有严格规定,炼钢生铁,最高答应含硫质量分数不能超越0.07%,铸造铁不超越0.06%。虽然高炉锻炼可以去除大部分硫,但需求高炉温、高炉渣碱度,对增铁节焦是晦气的。因而矿石中的含硫质量分数有必要小于0.3%。
(2)磷
磷也是钢材的有害成分。以Fe2P、Fe3P形态溶于铁水。由于磷化物是脆性物质,冷凝时集合于钢的晶界周围,减弱晶粒间的结合力,使钢材在冷却时发生很大的脆性,然后造成钢的冷脆现象。由于磷在选矿和烧结过程中不易除掉,在高炉锻炼中又几乎全部复原进入生铁。所以操控生铁含磷的惟一途径便是操控质料的含磷量。
(3)铅和锌
铅和锌常以方铅矿(PbS)和闪锌矿(ZnS)的方式存在于矿石中。
在高炉内铅是易复原元素,但铅又不溶解于铁水,其密度大于铁水,所以复原出来的铅沉积于炉缸铁水层以下,进入砖缝损坏炉底砌砖,甚至使炉底砌砖浮起。铅又极易蒸发,在高炉上部被氧化成PbO,粘附于炉墙上,易引起结瘤。一般要求矿石中的含铅质量分数低于0.1%。
高炉锻炼中锌全部被复原,其沸点低(905℃),不熔于铁水。但很简单蒸发,在炉内又被氧化成ZnO,部分ZnO沉积在炉身上部炉墙上,构成炉瘤,部分进入炉衬的孔隙和砖缝中,引起炉衬胀大而损坏炉衬。矿石中的含锌质量分数应小于0.1%。
(4)砷
砷在矿石中含量较少。与磷类似,在高炉锻炼过程中全部被复原进入生铁,钢中含砷也会使钢材发生“冷脆”现象,并下降钢材焊接功能。要求矿石中的含砷质量分数小于0.07%。
(5)碱金属
碱金属首要指钾和钠。一般以硅酸盐方式存在于矿石中。锻炼过程中,在高炉下部高温区被直接复原生成大量碱蒸气,随煤气上升到低温区又被氧化成碳酸盐沉积在炉料和炉墙上,部分随炉料下降,然后反复循环堆集。其损害首要为:与炉衬效果生成钾霞石(K2O·A12O3·2SiO2),体积胀大40%而损坏炉衬;与炉衬效果生成低熔点化合物,粘结在炉墙上,易导致结瘤;与焦炭中的碳效果生成刺进式化合物(CK8、CNa8)体积胀大很大,损坏焦炭高温强度,然后影响高炉下部料柱透气性。因而要限制矿石中碱金属的含量。
(6)铜
铜在钢材中具有两重性,铜易复原并进入生铁。当钢中含铜质量分数小于0.3%时能改进钢材抗腐蚀性。当超越0.3%时又会下降钢材的焊接性,并引起钢的“热脆”现象,使轧制时发生裂纹。一般铁矿石答应含铜质量分数不超越0.2%。
2.有利元素
矿石中有利元素首要指对钢铁功能有改进效果或可提取的元素。如锰(Mn)、铬(Cr)、钴(Co)、镍(Ni)、钒(V)、钛(Ti)等。当这些元素到达必定含量时,可显著改进钢的可加工性,强度和耐磨、耐热、耐腐蚀等功能。同时这些元素的经济价值很大,当矿石中这些元素含量到达必定数量时,可视为复合矿石,加以综合利用。
四、铁矿石的复原性
铁矿石的复原性是指铁矿石被复原性气体C0或H2复原的难易程度。它是一项点评铁矿石质量的重要目标。铁矿石的复原性好,有利于下降焦比。
影响铁矿石复原的因素首要有矿藏组成、矿藏结构的致密程度,粒度和气孔率等。一般磁铁矿因结构致密,最难复原。赤铁矿有中等的气孔率,比较简单复原。褐铁矿和菱铁矿简单复原,由于这两种矿石别离失去结晶水和去掉CO2后,矿石气孔率增加。烧结矿和球团矿的气孔率高,其复原性一般比天然富矿的还要好。
五、矿石的粒度、机械强度和软化性
矿石的粒度是指矿石颗粒的直径。它直接影响着炉料的透气性和传热、传质条件。
一般,入炉矿石粒度在5~35mm之间,小于5mm的粉末是不能直接入炉的。确定矿石粒度有必要兼顾高炉的气体力学和传热、传质几方面的因素。在有良好透气性和强度的前提下,尽可能下降炉料粒度。
铁矿石的机械强度是指矿石耐冲击、抗摩擦、抗挤压的能力,力求强度要高一些为好。
铁矿石的软化性包括铁矿石的软化温度和软化温度区间两个方面。软化温度是指铁矿石在必定的荷重下受热开端变形的温度;软化温度区间是指矿石开端软化到软化终了的温度规模。高炉锻炼要求铁矿石的软化温度要高,软化温度区间要窄。
六、铁矿石各项目标的安稳性
铁矿石的各项理化目标坚持相对安稳,才干最大限度地发挥出产功率。在前述各项目标中,矿石档次、脉石成分与数量、有害杂质含量的安稳性尤为重要。高炉锻炼要求成分波动规模:含铁质料TFe<±0.5%~l.0%;ω(SiO2)<±0.2%~0.3%;烧结矿的碱度为±0.03~0.1。
为了确保矿石成分的安稳,加强质料的整粒和混匀是非常必要的。