高爐煉鐵的主要原料,可以歸納為三大類:含鐵原料、燃料和熔劑。它們各有各的活兒,互相配合,才能讓高爐順順當(dāng)當(dāng)?shù)責(zé)挸鲨F來。下面詳細(xì)說說它們都是什么、有什么特性和作用。
一、含鐵原料
這是煉鐵的根本,鐵元素就來自這里?,F(xiàn)在高爐主要吃的是燒結(jié)礦和球團(tuán)礦,有時也會配一些鐵粉來調(diào)整品位。
燒結(jié)礦
這算是高爐的“主食”。它是用鐵粉、燃料(比如焦粉)和熔劑(像石灰石、白云石)按比例混好,在燒結(jié)機(jī)上用1200-1350℃的高溫?zé)鰜淼摹?/p>
特性與作用:它最大的特點(diǎn)就是“抗壓”——結(jié)實(shí),不怕壓。因?yàn)榧恿藟A性熔劑,它本身是堿性的,正好能和原料里酸性的雜質(zhì)起反應(yīng)。燒的時候,靠熔化的無機(jī)鹽像“膠水”一樣把顆粒粘在一起,這樣燒結(jié)礦塊本身有足夠的孔隙,能讓高爐里的煤氣順暢通過,保證了料柱的透氣性。
球團(tuán)礦
這可以看作是“精糧”。它是把非常細(xì)的鐵粉(-200目的要占到80%以上)加上粘合劑(常用膨潤土),加水滾成小球,再用鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯燒制而成。
特性與作用:它的優(yōu)點(diǎn)是品位高、孔隙多、還原性好(容易被一氧化碳奪走氧),而且有害元素少。這里特別說一下細(xì)粒鐵粉的關(guān)鍵作用:鐵粉顆粒越細(xì),表面積就越大,加水后表面張力強(qiáng),容易把顆粒聚攏成球;而且細(xì)顆粒能堆得更密實(shí),這樣生球(沒燒前的球)的強(qiáng)度和耐磨性就好,為后續(xù)焙燒和進(jìn)高爐冶煉打下了好基礎(chǔ)。
鐵粉
這是所有含鐵原料的根本,是鐵的最終來源。它在高爐里經(jīng)過高溫冶煉,被還原、熔化,最終變成生鐵。
特性與作用:鐵粉的質(zhì)量,尤其是鐵品位(含鐵量),直接決定了冶煉的效率。品位越高,煉出來的渣量就越少,消耗的焦炭(焦比)也越低,同時高爐的產(chǎn)量還能提上去。所以說,它是控制成本和生產(chǎn)能力最關(guān)鍵的指標(biāo)之一。
二、燃料(主要是焦炭)
焦炭在高爐里頂梁柱,三樣核心工作離了它都不行:
提供熱量:它是高爐里最主要的“燃源”,靠燃燒放出巨大熱量,維持爐內(nèi)的高溫環(huán)境,確保還原、熔化這些反應(yīng)能順利進(jìn)行。
生成還原劑:在高爐下部缺氧的環(huán)境里,焦炭要么不完全燃燒,要么和二氧化碳反應(yīng),能大量生成一氧化碳。正是這個一氧化碳,把鐵礦石中的氧奪走,完成了最核心的還原反應(yīng),把鐵給“解放”出來。
支撐料柱:焦炭塊在高爐料柱里,能形成穩(wěn)定的空隙骨架。這個骨架作用太重要了,它保證了整個料柱有良好的透氣性。高爐需要不斷從下面鼓入熱風(fēng),這些空隙就是熱風(fēng)的通道,讓風(fēng)能均勻穿過料層,和礦石、焦炭充分接觸,確保反應(yīng)高效、均勻。
三、熔劑
常用的熔劑是石灰石、白云石這類堿性物質(zhì)。它們主要干兩件事:優(yōu)化爐渣和凈化鐵水。
降低爐渣熔點(diǎn):鐵礦石自帶的灰分(雜質(zhì))單獨(dú)存在時很難熔化。熔劑里的氧化鈣、氧化鎂等在高溫下能跟這些雜質(zhì)反應(yīng),生成熔點(diǎn)更低的化合物體系,讓爐渣更容易形成熔融狀態(tài)并順利排出,不耽誤高爐連續(xù)生產(chǎn)。
吸附去除雜質(zhì):利用自身的堿性,熔劑能與鐵礦石里硅、硫、磷等酸性雜質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成不溶于鐵水的化合物,然后隨著爐渣一起被排掉。這樣就大大減少了雜質(zhì)進(jìn)入生鐵,提高了生鐵的純度,保證了最終產(chǎn)品的質(zhì)量。
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