4、高炉冶炼基本原理-2.pptVIP

第四讲 高炉冶炼基本原理;4.1 高炉炉内状态;4.1 高炉炉内状态;4.1 .1 高炉中的基本现象和基本规律;矿石;1 、块状带: 占高炉总体积60%左右（200~1100℃） 在块状带明显的保持装料时的分层状态（矿石层与焦炭层），没有液态渣铁。随着炉料的下降，其层状趋于水平，厚度逐渐变薄。 在该区域主要发生的反应有：矿石的间接还原，炉料的水分蒸发、结晶水分解、除CaCO3外的其它MCO3分解、碳素沉积反应（2CO=C+CO2）。 ;4.1 .1 高炉中的基本现象和基本规律;3 、 滴落带： 软熔带以下是已熔化的渣、铁穿过固体焦炭空隙，像雨滴一样滴落的区域，故称为滴落带。在滴落带内焦炭长时间处于基本稳定状态的区域称为中心呆滞区（死料柱）。焦炭松动下降的区域称为活动焦炭区。 在该区域主要进行的反应：非铁元素（ Mn、Si、P）的还原、脱硫、铁水的渗碳和焦炭气化反应。 炉渣由中间渣转向终渣。 ; 4 、 风口带： 风口前在鼓风动能作用下焦炭做回旋运动的区域称为焦炭回旋区。回旋区中心呈半空状态，在该区域内焦炭燃烧，是高炉内热量和气体还原剂的主要产生地，也是高炉内唯一存在的氧化性区域。 该区域主要进行的反应：焦炭的燃烧。 5 、 渣、铁带： 风口以下的炉缸区域称为渣、铁带。它主要用于储存液态渣、铁以及浸入其中的焦炭。在铁滴穿过渣层以及在渣、铁界面时最终完成必要的渣、铁反应，得到合格的生铁，并间断地将渣、铁从渣口、铁口排出炉外。 该区域主要进行的反应：最终的渣、铁反应。 ; 软熔带对高炉冶炼的影响 软熔带对高炉中、下部起着煤气再分布的作用，它的形状和位置对高炉冶炼过程产生明显的影响，如影响矿石的预还原、生铁含硅量、煤气利用、炉缸温度与活跃程度以及对炉衬的维护等。其中，倒V型（即：Λ）是目前公认的最佳软熔带。 ;高炉沿高度方向的“五个段”及炉内炉料的“五个带”; 4.2.1 水分的蒸发与水化物的分解 炉料中的水分分为两种，一种是依靠表面张力吸附在炉料颗粒表面及孔隙表面的吸附水，也称物理水；另一种是与炉料内的氧化物结合成的化合水，也成为结晶水。这些水分的蒸发和分解都会对高炉冶炼产生一定的影响。 ;1 吸附水的蒸发 存在于炉料中的吸附水加热到105℃时就激烈的蒸发。高炉炉顶温度用冷料时为150-250℃，用热的熟料时能达到400-500℃，炉内的煤气流速快，因此，吸附水在高炉上部很快蒸发完毕。其蒸发耗热是高炉上部在冶炼中不能利用的余热，所以对焦比和炉况均没有什么影响。相反，吸附水蒸发使得煤气温度降低，流速减慢，炉尘吹出量减少，炉顶设备的磨损减弱。 2 水化物的分解 在炉料中结晶水一般存在于褐铁矿和高岭土（Al2O3-2SiO2-2H2O）中，褐铁矿中所含结晶水最多。褐铁矿中的结晶水在200℃左右开始分解，400-500℃时分解速度急剧加快。;高岭土一般400℃开始分解，500-600℃时才迅速进行，结晶水的分解除了与温度有关，还与其粒度大小和气孔度有关。 结晶水分解对冶炼影响． 结晶水激烈分解，矿石易碎裂，产生大量粉末，使料柱透气性变坏，不利于高炉顺行． 若1000℃时，结晶水尚未分解完，则分解出来的水汽与焦炭中的碳发生反应．碳水反应 H2O+C焦=H2+CO-Q 是吸热反应，而且直接消耗碳，使焦比升高． ;4.2.2 挥发物的挥发 1 燃料挥发物的挥发 燃料挥发分存在于焦炭和煤粉中，焦炭含挥发分少，挥发物含量高低是衡量焦炭的重要指标之一 ，一般含量为0.7%-1.3%，其主要成分是N2、CO和CO2等气体.焦炭到达风口前，已被加热到1400-1600℃，挥发物已挥发完全，含量也较少，对高炉冶炼影响不大。大量喷吹煤粉时，容易引起炉缸煤气成分变化，对还原也有一定影响。;2 其他物质的挥发与循环富集 除了燃料中的挥发物外，炉内还有许多化合物和元素进行少量挥发也称气化。其中包括可以在高炉内还原的元素，如S、P、As、K、Na、Zn、Pb和Mn等，以及还原中间产物SiO、PbO、 K2 O 和Na2 O 等。这些物质在高炉下部还原后气化，随煤气上升到高炉上部又冷凝，然后再下降到高温区再次气化，形成循环。它们之中只有部分气化物质冷凝成粉尘，被煤气带出炉外或进入渣、铁后被带到炉外，而剩余部分则在炉内循环，形成富集。 ;4.2.4 碳酸盐的分解 高炉中的碳酸盐常以碳酸钙、碳酸镁、碳酸铁和碳酸锰等形态存在。以碳酸钙和碳酸镁为主，它们主要来自熔剂，即石灰石和白云石。除CaCO3外，这些碳酸盐受热时分解，其中大部分分解温度较低，在高炉上部已经分解完毕，对高炉冶炼基本没有影响。但碳酸钙的分解温度较高，对高炉冶炼有