第三章3.3高炉造渣过程2015-03-19

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1、沙钢钢铁学院钢铁冶金学（炼铁部分）第三章高炉冶炼过程的物理化学高炉造渣过程教师：国宏伟博士副教授手机：13671306654办公室：电子楼205Email：guohongwei@suda.edu.cn内容结构1造渣概述3炉渣的结构与性能5炉渣排碱1.1造渣目的3.1炉渣的结构5.1碱金属在高炉行为1.2渣的来源（分子、离子、共存）5.2碱金属走向1.3性能要求3.2炉渣的性能1.4渣的作用（熔化、流动、表面性质、5.3富集的危害1.5渣的成分脱硫、稳定性）5.4降低危害的措施1.6碱度和渣量3.3对冶炼影响2炉渣形

2、成过程4炉渣脱硫2.1炉渣形成过程4.1硫的简介4.2脱硫反应热力学2.2初渣的生成4.3影响热力学因素分析2.3中间渣的变化4.4脱硫反应动力学4.5提高脱硫速率的措施2.4终渣的形成4.6炉外脱硫3.3高炉造渣过程2/65国宏伟1造渣概述1.1造渣的目的（1）渣铁分离各自的熔点都很高（SiO—1713℃，AlO—2232050℃左右），不可能在高炉中熔化。即使它们有机会组成较低熔点的化合物，其熔化温度仍然很高，（约1545℃），在高炉中只能形成一些非常粘稠的物质，造成渣、铁不分，难于流动。因此，必须加入助熔物质

3、，如石灰石、白云石等作为熔剂。3.3高炉造渣过程3/65国宏伟1造渣概述1.1造渣的目的（1）渣铁分离尽管熔剂中的CaO和MgO自身的熔点也很高（CaO—2570℃，MgO—2800℃），但它们能同SiO、AlO223结合成低熔点（<1400℃）化合物，在高炉内足以熔化，形成流动性良好的炉渣，按相对密度与铁水分开（铁水相对密度6.8～7.8，炉渣2.8～3.0），达到渣铁分离流畅，高炉正常生产的目的。3.3高炉造渣过程4/65国宏伟1造渣概述1.1造渣的目的（2）调节炉渣成分，完成某些物理化学反应，保证生铁质量要求

4、例如造碱性渣脱硫，调节炉渣碱度控制硅、锰的还原等。炉渣必须具有促进有益元素和抑制有害元素还原的职能。3.3高炉造渣过程5/65国宏伟1造渣概述1.2炉渣的来源炉料中不能被还原和部分未被还原(进入铁水)的组分，以及某些化学反应产物，进入炉渣。（1）不能还原氧化物：CaO、MgO、Al2O3、CaF2将100%进入炉渣（2）部分还原氧化物：MnO、SiO2、FeO、TiO2、V2O5、Nb2O5未还原部分进入炉渣（3）反应产物：①脱硫产物：S→CaS后S大部分进入炉渣②K2O、Na2O→循环富集部分进入炉渣3.3高炉造

5、渣过程6/65国宏伟1造渣概述1.3炉渣的性能要求①流动性好：在冶炼温度下，熔化性温度适宜，粘度小②化学反应能力强：渣焦固/液反应，渣铁耦合反应，脱硫反应③表面性质优良：表面、界面张力小，渣铁、渣气易分离顺畅④稳定性好：能适应冶炼条件在一定范围内的变化3.3高炉造渣过程7/65国宏伟1造渣概述1.4炉渣的作用①实现铁水与脉石分离；②完成渣铁间的脱硫：[S]→(S2)③调整铁水成分：炼制钢铁，造碱性渣；铸造铁，造酸性渣④促进高炉顺行：下部透气性良好，⑤保护高炉炉衬：炉腹部分砖衬开炉后1～2月即全部被侵蚀，仅靠炉渣来保

6、护，形成“渣皮”自我保护。⑥护炉：含TiO2炉料，使(TiO2)=2～3%，[Ti]=0.05～0.20%⑦洗炉：锰矿、萤石、高FeO均热炉渣等.3.3高炉造渣过程8/65国宏伟1造渣概述1.5炉渣的成分常规：CaO、SiO2、MgO、Al2O3为主(>95%)，少量MnO、FeO、CaS、TiO2(护炉)复合矿冶炼有：TiO2、V2O5(攀钢)，CaF2、Nb2O5、RExOy(包钢)3.3高炉造渣过程9/65国宏伟1造渣概述1.5炉渣碱度和渣量（1）炉渣碱度R2=%CaO/%SiO2(常用)R3=(%CaO+%

7、MgO%)/%SiO2(炼低硅铁时用)R4=(%CaO+%MgO)/(%SiO2+%Al2O3)(高Al2O3时用)（2）渣量由炉料中TFe及脉石含量来决定，采用进口矿渣量明显下降；我国一般300～400kg/thm，宝钢～280kg/thm3.3高炉造渣过程10/65国宏伟内容结构1造渣概述3炉渣的结构与性能5炉渣排碱1.1造渣目的3.1炉渣的结构5.1碱金属在高炉行为1.2渣的来源（分子、离子、共存）5.2碱金属走向1.3性能要求3.2炉渣的性能1.4渣的作用（熔化、流动、表面性质、5.3富集的危害1.5渣的成

8、分脱硫、稳定性）5.4降低危害的措施1.6碱度和渣量3.3对冶炼影响2炉渣形成过程4炉渣脱硫2.1炉渣形成过程4.1硫的简介4.2脱硫反应热力学2.2初渣的生成4.3影响热力学因素分析2.3中间渣的变化4.4脱硫反应动力学4.5提高脱硫速率的措施2.4终渣的形成4.6炉外脱硫3.3高炉造渣过程11/65国宏伟2造渣的形成过程2.1炉渣形成过程：初渣→中间渣→