王筱留有害元素对高炉的危害含量和有效预防措施资料说课材料.ppt

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1、王筱留有害元素对高炉的危害含量和有效预防措施资料1碱金属对高炉的危害主要表现1）提前并加剧CO2对焦炭的气化反应，缩小了间接还原区，扩大了直接还原区，进而引起焦比升高；降低焦炭的粒度和强度，从而降低料柱特别是软熔带气窗的透气性，引起风口破损。2）使烧结矿中温还原粉化率升高；导致球团矿产生异常膨胀（甚至产生灾难性膨胀），使其强度降低，粉化率剧增，给高炉冶炼带来不利的影响。3）引起硅铝质耐火材料异常膨胀，热面剥落和严重侵蚀，从而大大缩减了高炉内衬寿命，严重时还会涨裂炉缸炉底钢壳。4）在碱金属积累严重的高炉内，由于矿石的软熔温度降低，

2、焦炭破损严重、气流分布失常或冷却强度过大，从而引起高炉中、上部结瘤。5）使高炉料柱透气性恶化，压差梯度升高，引起高炉崩、悬料。2高炉冶炼对焦炭质量的要求1）碱的吸附首先是从焦炭的气孔开始，然后向焦炭内部基质慢慢扩散，随着焦炭在碱蒸气里曝露时间的延长，焦炭吸附碱量也越加增多。2）向焦炭基质扩散的碱金属还会使石墨晶体内部受到侵蚀。碱金属侵蚀到石墨内部破坏了原有的层状结构而生成了一种层间化合物，将会产生较大的体积膨胀。例如生成KC：和KC6。时，两种层间化合物会分别产生61％，12％的体积膨胀，最终的后果使焦炭慢慢生成裂纹而崩裂。3）

3、在石墨晶格上形成使碳的边界连接变弱的一种放电体，这是焦炭反应性增加的另一个原因。综上所述，无论用哪一种方法增碱，焦炭增碱后的结果都大致一样，即随着含碱量的增加，焦炭的反应性相应升高，焦炭的体积膨胀，强度明显降低，易粉化。3高炉碱金属对铁矿石冶金性能的影响1）碱金属能明显促进烧结矿的还原，对降低焦比有利。2）少量碱金属能够提高烧结矿的软熔温度，使得高炉软熔带下移，有利于铁矿石间接还原的进行，对焦比的降低有利。但烧结矿含碱量过高又会产生负影响，即会变宽软熔温度区间，而对高炉冶炼不利。3）碱金属会增加烧结矿的中温粉化率，从而影响到料柱

4、的透气性。4高炉中碱金属对球团矿冶金性能的影响1）在试样中加入少量的碱金属碳酸盐（0.5％K2CO3或Na2CO3），球团矿就会发生灾难性的膨胀，膨胀后的球团矿呈疏松的海绵状结构，强度很差。2）在试样中加入Na2SiO3也会使球团矿发生很大的膨胀。当加入0.5％的Na2SiO3时，球团矿还原膨胀率就大于100％膨胀后的球团矿出现龟裂。3）在试样中加入钾板岩石和霓石，球团矿发生较小的体积膨胀，但也会出现细小裂纹。5高炉结瘤1）碱金属氰化物处于氧化气氛中是炉瘤形成的主要原因。碱金属氰化物在不缺氧如炉身上部时易被氧化并使炉衬渣化，使炉

5、衬表面逐渐形成碱金属渣。这种碱金属渣具有一定的粘稠性，容易粘附炉料中的一些细小颗粒，最后形成一种粘稠的渣相吸附更多的碱金属，并与砖衬作用结晶出硅铝酸钾。碱金属蒸气也易与炉料渣化形成稠化物，可以附着在形成的薄的铁层上促进了炉瘤的长大。2）煤气中所携带的矿物微粒如方镁石、钾镁铝硅酸盐以及钙钦矿等是富硅酸盐炉瘤形成的缘由。聚集在砖衬上的这些微粒和小颗粒矿石，形成沉积物。这种沉积物在熔渣液相的作用下粘结的更加紧密，进而促使炉瘤的形成。63）重碳酸盐与耐火砖衬作用形成的一种初渣是炉瘤生长的起因。碱金属氧化物在高炉环境中容易形成重碳酸盐，如

6、每1％的K20和Na20可以分别形成2.5％和3.3％的重碳酸盐。重碳酸盐在780-00℃熔化，并能溶解石英和赤铁矿而生成碱金属硅酸盐和铁酸盐。由重碳酸盐和耐火砖衬反应形成的初渣在重碳酸盐熔体的作用下将高炉炉料粘结在一起，随着熔融的重碳酸盐在800-820℃发生热分解作用而使高炉层状炉瘤生成。从上述三种高炉结瘤的不同机理中可以看出，碱金属对高炉结瘤起到中心环节作用，是高炉结瘤和长大的最主要的原因。为了减小高炉结瘤的可能性，应该采取措施，尽量减少入炉碱负荷以及提高高炉的排碱能力。高炉结瘤会严重影响高炉生产，如上世纪60年代包钢结瘤

7、对其高炉冶炼的影响可见一斑。炉瘤形成和长大的原因很复杂，如炉体的冷却形式、炉料的构成和理化性能、以及高炉操作过程的影响等；而且炉瘤形成的部位、形状及组成也是多种多样的。大量高炉结瘤结果表明，碱金属跟高炉结瘤有着密切的关系，是炉瘤形成和长大的最主要的原因。7碱金属及碱化物的性质化学元素周期表中第玖族元素中的Li，Na，K，Rb，Cs，Fr，其氢氧化物都是易溶于水的强碱，故称为碱金属。由于对高炉冶炼有重要影响的碱金属元素主要是钾（K）和钠（Na）。表1碱金属单质的性质元素价电子层结构熔点（℃）沸点（℃）密度g/cm3钾3S197.8

8、38830.97钠4S163.257580.82厂名包钢鞍钢武钢杭钢宣钢苏钢矿石种类白云矿烧结矿球团矿烧结矿球团矿球团矿烧结矿烧结矿烧结矿K2O，％0.180.220.200.350.250.300.180.630.51Na2O，％0.370.260.230.0