高炉炼铁原料冶金性能的检测与应用.docx
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高炉炼铁原料冶金性能的检测与应用
高炉炼铁原料冶金性能的检测与应用
重庆科技学院
贾碧教授
1．原料冶金性能检测的意义
2．原料冶金性能的主要内容
3．原料冶金性能的检测
4．原料冶金性能与高炉生产的关系
5．日钢部分原料的冶金性能
6．建议
一．原燃料冶金性能检测的意义：
众所周知，原料是高炉冶炼的基础，高炉冶炼指标的好坏与所用的原料质量是密不可分的。
化学成分：
基础
原料质量机械强度：
保证
冶金性能：
关键
稳定：
T炉、充沛均匀、炉缸要活跃
高炉操作两大主题：
顺行：
当设备条件一定
时，原料的冶金性能将直接影响稳定和顺行。
操作人员水平一定
因此，检测所用炼铁原料的冶金性能具有十分重要的意义。
二．炼铁原燃料冶金性能主要内容：
铁矿石低温还原粉化性能
铁矿石还原性能
球团矿还原膨胀性能
焦炭反应性及反应后强度
铁矿石软化性能
铁矿石熔滴性能
生熟球抗压强度性能等
三．原料冶金性能的检测
（一）铁矿石的低温还原粉化性能：
（国标GB/T13242-91）
1．过程：
m0=500g±1粒铁矿石CO：
CO2：
N2=20：
20：
60
T中≤100℃
称量记为MD0
转鼓：
300转筛分：
+6.3、+3.15、-0.5方孔筛筛分
称量：
>6.3记为MD1
3.15-6.3记为MD2
0.5-3.15记为MD3
2．指标：
还原粉化指数用RDI表示
MD1
RDI+6.3=——×100（参考指标）
MD0
MD1+MD2
RDI+3.15=—————×100（考核指标）
MD0
MD0-（MD1+MD2+MD3）
RDI-05=———————————×100（参考指标）
MD0
（二）铁矿石的还原性能（GB/T13241-91）
1．检测过程：
m0=500g±1粒铁矿石，升温制度
m1：
t=0时，恒温，质量
mt：
t=t时，质量
2．指标：
（1）还原度
还原度的计算：
0.11W1m1－mt
Rt（%）=————+———————×100×100
0.430W2m0×0.430W2
式中：
m0-----试样的质量，g；
m1-----还原开始试样的质量，g；
mt-----还原tmin后试样的质量，g；
W1-----试验前试样中FeO的含量，%；
W2-----试验前试样中TFe的含量，%；
Rt的物理意义：
Oo—Ot
Rt=—————×100%
Oo
假定铁矿石中的铁全部以Fe2O3形式存在，并把这些Fe2O3中的氧算作100%，还原一定时间后所达到脱氧的程度，以质量百分数表示。
3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2
（1）
Fe3O4+CO=3FeO+CO2
（2）
FeO+CO=Fe+CO2（3）
由[
（1）式+2×
（2）式+6×（3）式]/3得到（4）式:
3Fe2O3+9CO=6Fe+9CO2
Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2（4）
还原度指数RI：
还原3h后所达到的还原度。
RI=Rt/t=3h
（2）还原速率指数（RVI）
RVI定义：
用原子比O/Fe为0.9时（相当于Rt=40%）的还原速率表示。
dRt33.6
RVI=——=———（%/分）
dtt60—t30
式中：
t30------Rt=30%时的时间，min；
t60------Rt=60%时的时间，min；
33．6------常数
理解：
Fe2O3：
O/Fe=1.5TFe=70%
Fe3O4：
O/Fe=4/3TFe=72.41%
FeO：
O/Fe=1/1TFe=77.78%
FeO0.9：
O/Fe=0.9/1TFe=79.55%
3.最终结果表示：
以RI作为考核指标
以RVI作为参考指标
（三）球团矿还原膨胀指数测定（国标GB/T13243-91）
1．检测过程：
（1）选择18个球团矿
要求圆、光滑、无裂纹、无明显孔洞
（2）测定还原前的体积V0
（3）还原过程
18个球分三层装入特制吊篮，并将吊篮装入还原罐中。
升温制度
（4）测定还原后的体积V1
2．指标：
（1）还原膨胀指数（RSI）的定义：
球团矿在等温还原过程中自由膨胀，还原前后体积增长的相对值，用体积百分数表示。
（2）计算公式
V1—V0
RSI=—————×100（%）
V0
式中：
V0------还原前试样的体积，mL；
V1------还原后试样的体积，mL。
（四）软化性能和熔滴性能
无国家标准，也无国标标准，世界各地做法都不相同，无可比性，但同一种设备在同一条件下做出的结果对生产具有指导意义。
1．检测过程（模拟高炉过程）
按一定速度升温，受热，T，被还原、软化、熔化、滴落。
△H=f（T）
△P=f（T）
2．指标：
（1）软化开始温度—TA：
△H
压缩率=——×100%=10%时所对应的温度。
H0
（2）软化终了温度—Ts：
与1/2△Pmax对应的试样温度
（3）渣铁开始滴落对应的试样温度，用TM表示
（4）软化温度区间—△TSA
△TSA=Ts-TA
（5）软熔温度区间—△TMS=TM-TS
（6）矿石软熔层的压缩率—B
HM-HS
B=————×100%
H0
式中：
H0—试样的原始高度，mm
Hs—温度为Ts时试样被压缩的高度，mm
HM—渣铁开始滴落时试样被压缩的高度，mm
（7）试样过程中出现的最大压差：
△Pmax
通过该实验，能同时得到软化性能和熔滴性能指标。
（五）焦炭反应性及反应后强度检测（国标GB/T4000-1996）
1．检测过程：
（1）称制好的焦样m0=200g±0.5g，除去m粉后记为m
（2）反应过程
将焦样按要求装入特制的反应罐中。
升温制度
（3）T≤100℃,称量记为m1
（4）进入焦炭转鼓后，筛分、称量，记为m2
2．指标：
（1）焦炭反应性（CRI）
焦炭反应性指标已损失的焦炭质量占反应前焦样总质量的百分数表示。
m—m1
RSI=—————×100（%）
m
式中：
m—焦炭试样质量，g
m1—反应后残余焦炭质量，g
（2）反应后强度（CSR）
反应后强度指标以转鼓后大于10mm粒级焦炭占反应后残余焦炭的质量百分数表示。
m2
RSI=—————×100（%）
m1
式中：
m2—转鼓后大于10mm粒级焦炭质量，g
四．原料冶金性能与高炉生产的关系
（一）低温还原粉化性能的影响
铁矿石低温还原粉化率高（RDI-0.5），RDI+3.15，在一定程度上影响煤气流在块状带的
上部悬料
分布与透气性
Q尘缩短炉顶设备寿命
（二）还原性对高炉冶炼的影响
K8-9%
RI每10%
据统计，产量也会有一定幅度的提高
软化性能和熔滴性能TA
RI
TM
（三）软化性能对高炉冶炼的影响
中下部透气性
铁矿石的软化性能
间接还原
软熔带位置高中部间接还原区缩小K
TA
δ软熔带下部透气性恶化影响高炉顺行
（四）熔滴性能对高炉冶炼的影响
据测定，压损△P软熔带≥60%高炉△PBF
而△P软熔带主要集中在熔融滴落部分所以铁矿石熔滴性能对高炉顺行具有重要影响
增产节焦
（五）焦炭反应性和反应后强度对高炉冶炼的影响
1．焦炭在高炉中的作用
燃料（热能）
还原剂（化学能）
骨架的作用（机械强度特别是热强度）
2．如果焦炭的反应性（CRI）好，热强度（CSI）差
炉况不顺
料柱透气性差产量降低
质量下降
此外，还会引起炉渣粘度，渣铁分离困难。
五．日钢主要炼铁原燃料的冶金性能
（一）低温还原粉化性能
1．日钢烧结矿低温还原粉化性能
日钢烧结矿低温还原粉化性能
名称
RDI+6.3
RDI+3.15
RDI-0.5
RDI+3.15极差（%）
烧结矿（五烧）
34.44%
66.67%
8.37%
0.01﹤A=7.5%
数据有效
烧结矿（五烧）
37.60%
66.66%
8.62%
平均值
36.02%
66.67%
8.50%
烧结矿（一烧）
16.17%
53.29%
8.53%
自产高碱烧结矿
44.28%
69.88%
8.78%
结论：
日钢自产高碱烧结矿低温还原粉化性能最好，烧结矿（一烧）最差。
2．烧结矿低温还原粉化性能对比：
日钢烧结矿低温还原粉化性能对比
名称
RDI+6.3
RDI+3.15
RDI-0.5
日钢烧结矿（五烧）
36.02%
66.67%
8.50%
烧结矿（一烧）
16.17%
53.29%
8.53%
自产高碱烧结矿
44.28%
69.88%
8.78%
攀钢烧结矿
21.29%
24.77%
30.61%
鄂钢烧结矿
26.39%
59.85%
8.81%
玉钢烧结矿
95.10%
97.39%
1.29%
莱钢烧结矿
28.67%
50.97%
9.37%
杭钢烧结矿
65.08%
84.50%
3.57%
达钢烧结矿
42.57%
73.84%
5.76%
水钢新烧结矿
52.76%
77.04%
6.22%
水钢老烧结矿
37.94%
67.03%
8.81%
涟钢烧结矿
34.05%
70.91%
6.59%
南钢烧结矿
33.60％
69.80％
5.10％
邯钢烧结矿
55.40%
76.80%
7.1%
结论：
同全国其它企业比：
日钢烧结矿低温还原粉化性能属于中等水平。
3.球团矿
日钢球团矿低温还原粉化性能对比
名称
RDI+6.3
RDI+3.15
RDI-0.5
日钢落球
86.12%
86.83%
12.53%
达钢普通球团矿
97.56%
98.60%
0.92%
国内球团矿
58.32％
79.95％
5.1％
进口球团矿Ⅰ
69.19％
89.85％
4.76％
进口球团矿Ⅱ
83.05％
91.81％
4.83％
结论：
同全国其它企业比：
日钢球团矿低温还原粉化性能属于中下水平。
（二）中温还原性能：
1.日钢烧结矿中温还原性能
日钢烧结矿还原性能
名称
RI（%）
RVI（%/min）
日钢烧结矿（一烧）
87.95
0.60
2.烧结矿中温还原性能对比：
日钢烧结矿还原性能对比
名称
RI（%）
RVI（%/min）
日钢烧结矿
87.95
0.60
攀钢烧结矿
79.33
0.53
鄂钢烧结矿
80.12
0.52
玉钢烧结矿
85.36
0.60
莱钢烧结矿
75.71
0.44
杭钢烧结矿
68.50
0.35
达钢烧结矿
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