爐料結(jié)構(gòu)

20世紀(jì)50年代前，天然富塊礦是高爐冶煉的主要原料。由于天然礦的脈石大部分是酸性的，冶煉時要往高爐內(nèi)加很多熔劑（石灰石和白云石），再加上天然礦的冶金性能差，高爐冶煉指標(biāo)差，最突出的是渣量大、產(chǎn)量低、焦比高。進(jìn)入50年代，燒結(jié)礦生產(chǎn)迅速發(fā)展，由原來僅是處理礦山粉末和鋼鐵廠含鐵粉塵的手段，發(fā)展成富礦粉和粗粒度磁精礦粉造塊的主要方法。特別是將本應(yīng)加入高爐的石灰石粉碎成<3mm的細(xì)粉配入燒結(jié)料中生產(chǎn)出自熔性燒結(jié)礦后，它成為高爐使用的主要含鐵爐料，因為它不僅解決了石灰石進(jìn)高爐使焦比升高的問題，而且其性能比普通燒結(jié)礦和天然富塊礦好，使高爐的冶煉指標(biāo)得到改善。所以發(fā)展到將冶金性能不好的富礦粉碎到8mm以下再進(jìn)行燒結(jié)。同時自熔性燒結(jié)礦還使高爐配料簡化到只有燒結(jié)礦和焦炭，為高爐上料自動化創(chuàng)造了很好的條件。

后來在生產(chǎn)中又發(fā)現(xiàn)自熔性燒結(jié)礦的強(qiáng)度差，還原性也不很好，限制了高爐強(qiáng)化和生產(chǎn)指標(biāo)的進(jìn)一步改善。這樣從60年代后期開始生產(chǎn)堿度為1.7～2.2的高堿度燒結(jié)礦，克服了自熔性燒結(jié)礦的缺點。尤其是進(jìn)入70年代后，用低溫?zé)Y(jié)法生產(chǎn)出以針狀鐵酸鈣為黏結(jié)相的低FeO高還原性的高堿度燒結(jié)礦進(jìn)一步改善了燒結(jié)礦的性能，為高爐冶煉提供了很好的含鐵爐料。但是這種燒結(jié)礦不能在高爐冶煉中單獨使用，因為完全使用高堿度燒結(jié)礦冶煉時，形成的終渣的堿度超過了冶煉允許的范圍，高爐冶煉提供不了高堿度燒結(jié)礦熔化性溫度所要求的高溫。所以這種高堿度燒結(jié)礦必須與酸性含鐵爐料配合使用形成合理的爐料結(jié)構(gòu)。球團(tuán)礦是處理極細(xì)精礦粉的另一種人造富礦，它是靠赤鐵礦再結(jié)晶和晶體長大固結(jié)的，可以使用很純的精礦粉，所以含鐵品位高而且強(qiáng)度很高。長期生產(chǎn)的是酸性（氧化）球團(tuán)礦，單獨使用它冶煉也需要往高爐內(nèi)加很多熔劑而影響了高爐冶煉指標(biāo)。近10余年來球團(tuán)礦生產(chǎn)技術(shù)有了很大進(jìn)步，能夠生產(chǎn)性能良好的半自熔性球團(tuán)礦和自熔性球團(tuán)礦，成為北美和北歐高爐冶煉的主要含鐵爐料。但是大部分球團(tuán)廠仍生產(chǎn)含MgO酸性球團(tuán)礦和半自熔性球團(tuán)礦作為高堿度燒結(jié)礦的配合料。

組織合理爐料結(jié)構(gòu)應(yīng)依據(jù)的原則有三：（1）高爐不加或少加石灰石，造出適宜堿度的高爐渣；（2）使?fàn)t料具有良好的高溫冶金性能，在爐內(nèi)形成合理、穩(wěn)定的軟熔帶，以利于高爐強(qiáng)化和提高冶煉效果；（3）礦種不宜過多，以2～3種為宜，因為復(fù)雜的爐料結(jié)構(gòu)將給企業(yè)管理和高爐生產(chǎn)帶來困難。合理的爐料結(jié)構(gòu)依具體情況有所不同，大致可歸納為6種，其中高堿度燒結(jié)礦配以適量的酸性爐料已成為舉世公認(rèn)的合理爐料結(jié)構(gòu)并得到了廣泛應(yīng)用，特別是對于沒有固定鐵礦石基地，具有多種外來礦源的工廠，這種爐料結(jié)構(gòu)形式更具廣泛的實用性和應(yīng)變性。

高爐使用的天然富礦和球團(tuán)礦按它們脈石的性質(zhì)分為酸性礦、半自熔性礦（CaO/SiO₂在0.5左右）和自熔性礦（CaO/SiO₂在1.0～1.2）；而燒結(jié)礦則分為酸性燒結(jié)礦、自熔性燒結(jié)礦（CaO/SiO₂在1.15～1.35）和高堿度燒結(jié)礦（CaO/SiO₂在1.6以上）等3種。長期的生產(chǎn)實踐表明，還沒有哪一種含鐵爐料在單一使用時，能夠完全滿足高爐強(qiáng)化冶煉的要求。生產(chǎn)廠要根據(jù)自己的礦石供應(yīng)情況和各種礦石的特性，確定它們的合理配比，以使高爐獲得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益。這種合理搭配稱為合理爐料結(jié)構(gòu)。

高爐的爐料結(jié)構(gòu)沒有唯一的固定模式。世界各國的高爐生產(chǎn)實踐表明，各種類型的爐料結(jié)構(gòu)均可能獲得良好的冶煉效果，其關(guān)鍵是精料，要特別重視入爐礦的含鐵品位、粒度和強(qiáng)度。合理的高爐爐料結(jié)構(gòu)是一個技術(shù)和經(jīng)濟(jì)結(jié)合的綜合概念，與高爐所在地區(qū)的資源條件、經(jīng)濟(jì)環(huán)境密切相關(guān)。合理的爐料結(jié)構(gòu)取決于礦石資源和煉鐵成本?，F(xiàn)在許多企業(yè)努力增加球團(tuán)礦配比，也有些企業(yè)在增加塊礦配比，這些都要根據(jù)各企業(yè)的資源條件、經(jīng)濟(jì)效益最大化來決定?？傮w來說，中國高爐的合理爐料結(jié)構(gòu)應(yīng)該是高堿度燒結(jié)礦配加酸性球團(tuán)礦，或高堿度燒結(jié)礦配

加酸性球團(tuán)礦和塊礦，或高堿度燒結(jié)礦配加塊礦。目前我國高爐的爐料結(jié)構(gòu)趨向于高堿度燒結(jié)礦65%～85%，球團(tuán)礦10%～25%，天然塊礦5%～10%。

高堿度燒結(jié)礦配加酸性球團(tuán)礦

這種形式的爐料結(jié)構(gòu)已為許多國家廣泛采用。高堿度燒結(jié)礦與酸性球團(tuán)礦的最佳入爐配比取決于礦源和高爐冶煉的綜合經(jīng)濟(jì)效益。一般以高堿度燒結(jié)礦為主，酸性球團(tuán)礦為輔。中國鞍山鋼鐵公司、本溪鋼廠、杭州鋼鐵廠等都有這種爐料結(jié)構(gòu)。如杭州鋼鐵廠3號高爐（255m），采用50%～55%高堿度燒結(jié)礦（TFe44.5%，CaO/SiO₂=2.3），配加45%～50%酸性球團(tuán)礦（TFe56%，CaO/SiO₂=0.3），取得了增鐵節(jié)焦的顯著效果。美國鋼鐵聯(lián)合公司紹姆森鋼廠的高爐爐料結(jié)構(gòu)是：55%高堿度燒結(jié)礦（TFe54.34%，CaO/SiO₂=2.03，MgO2.13%），配加30%酸性球團(tuán)礦（TFe63%，SiO₂ 5.5%）和15%塊礦。高爐不加石灰石，渣量為246kg/t。日本一些高爐也采用這類爐料結(jié)構(gòu)。

高堿度燒結(jié)礦與酸性燒結(jié)礦配合

這是取酸性燒結(jié)礦強(qiáng)度好的優(yōu)點而組合的一種爐料結(jié)構(gòu)形式，前蘇聯(lián)下塔吉爾鋼鐵廠采用堿度2.2和0.9兩種高、低堿度燒結(jié)礦相配合的爐料結(jié)構(gòu)，比單用堿度1.15的自熔性燒結(jié)礦效果好。高爐增產(chǎn)2.8%，焦比降低1.5%。中國酒泉鋼鐵廠等也成功地采用了這種爐料結(jié)構(gòu)進(jìn)行生產(chǎn)。

高堿度燒結(jié)礦配加天然富鐵礦

在有天然富鐵礦資源或來源的地區(qū)，適宜采用這種爐料結(jié)構(gòu)模式。它工藝流程簡化，只需組織高堿度燒結(jié)礦的生產(chǎn)和天然富鐵礦的整粒（見鐵礦石整粒）和混勻（見礦石中和混勻）處理。日本由于大量進(jìn)口天然富鐵礦，其礦粉用于生產(chǎn)高堿度燒結(jié)礦，常配加15%～20%塊礦入爐。中國寶山鋼鐵（集團(tuán)）公司，上鋼一廠，梅山冶金公司等廠因進(jìn)口澳大利亞等國的天然富鐵礦，也采用這種爐料結(jié)構(gòu)。

高堿度燒結(jié)礦配加硅石

這種結(jié)構(gòu)主要用于生產(chǎn)鑄造生鐵和高爐硅鐵合金。在使用高品位低SiO₂鐵精礦生產(chǎn)高堿度燒結(jié)礦的條件下，為了增加鐵中易還原的硅源和調(diào)節(jié)爐渣堿度，生產(chǎn)中配加一定量的硅石（含SiO₂ 90%以上）。本溪鋼鐵公司一煉鐵廠，梅山冶金公司高爐冶煉鑄造生鐵時都采用過這種爐料結(jié)構(gòu)。

酸性球團(tuán)礦為主配加高堿度燒結(jié)礦

這在美國使用過細(xì)鐵燧巖精礦大量生產(chǎn)酸性球團(tuán)礦的特定條件下，是一種很流行的爐料結(jié)構(gòu)形式。如伯恩斯港廠3000m級高爐曾使用100%酸性球團(tuán)礦冶煉，在無噴吹燃料條件下，獲得利用系數(shù)1.7t/（m·d），焦比575kg/t的效果。后來采用60%酸性球團(tuán)礦配加40%高堿度燒結(jié)礦（（CaO MgO）/（SiO₂ A1₂O₃）=2.0～3.0）的爐料結(jié)構(gòu)，使高爐利用系數(shù)達(dá)到2.0t/（m·d）左右，綜合焦比降低到456kg/t（入爐焦比405kg/t）。印第安納廠7號高爐（4200m）采用75%酸性球團(tuán)礦和25%高堿度燒結(jié)礦的爐料結(jié)構(gòu)，獲得了利用系數(shù)1.815t/（m·d），綜合焦比513kg/t（入爐焦比491kg/t）的良好指標(biāo)。中國一些中、小型高爐也采用這種以酸性球團(tuán)礦為主的爐料結(jié)構(gòu)。

酸性球團(tuán)礦和自熔性球團(tuán)礦配合

以前北美的一些高爐單純使用酸性球團(tuán)礦冶煉，除帶來石灰石大量入爐，焦比升高等弊端外，還因其在高爐內(nèi)產(chǎn)生還原膨脹粉化，導(dǎo)致爐況不順。近年來隨著半自熔性球團(tuán)礦和自熔性球團(tuán)礦的生產(chǎn)，酸性球團(tuán)礦已部分或全部被取代。加拿大多發(fā)斯柯廠（Dofasco）2號高爐（906m），使用CaO/SiO_2=0.8～1.0，含MgO1.5%～1.7%的這種自熔性球團(tuán)礦，增產(chǎn)2.6%，焦比降低12%，澳大利亞懷阿拉廠2號高爐（1543m）使用80%的CaO/SiO₂=1.19、含MgO1.93%的自熔性球團(tuán)礦冶煉，同使用80%酸性球團(tuán)礦冶煉相比較，利用系數(shù)提高12.4%，綜合焦比降低5.2%，煤氣利用率提高3.4%。日本加古川廠通過加入MgO提高球團(tuán)礦氣孔率并使球團(tuán)堿度（CaO/SiO₂）從1.25提高到1.5。這種球團(tuán)礦膨脹率低于14%，冶金性能近于熔劑性燒結(jié)礦。因此采用酸性球團(tuán)礦同含MgO的自熔性或熔劑性球團(tuán)礦相配合是一種正在發(fā)展、很有前途的新型爐料結(jié)構(gòu)。

爐料是指加入冶煉爐的礦石和其他催化材料。 鐵礦石，鋼坯，生鐵，廢鋼鐵，礦粉，焦煤，焦炭，鐵合金都屬于爐料。

爐料是指加入冶煉爐的礦石和其他催化材料，例如，鐵礦石，鋼坯，生鐵，廢鋼鐵，焦煤，鐵合金。將精礦或礦石、熔劑和煙塵等按冶煉要求配制成具有一定化學(xué)組成和物理性質(zhì)的爐料的過程，為現(xiàn)代火法冶金流程的重要組成部分。爐料準(zhǔn)備一般包括貯存、配料、混合、爐料干燥、爐料制粒、爐料制團(tuán)、煅燒及焙燒等。

配合料的充分混合，也是爐料準(zhǔn)備的一個不可缺少的環(huán)節(jié)。混合的目的是使配合料的成分均勻。混合可以在圓筒混合機(jī)進(jìn)行，也有在輪式混合機(jī)內(nèi)進(jìn)行的?；剞D(zhuǎn)圓筒作圓周運(yùn)動時，爐料靠它自身與內(nèi)壁產(chǎn)生的摩擦力被帶到一定高度，然后在重力作用下離開內(nèi)壁被拋落到筒底，如此往復(fù)運(yùn)動。在拋落過程中物料相互沖擊混合攪拌，成分逐漸均勻。物料在輪式混合機(jī)中混合的過程是：當(dāng)輪子轉(zhuǎn)動時，物料從一定高度落到混合輪上，被旋轉(zhuǎn)的鋼棒打成散亂狀態(tài)，得到混勻。

爐料是指加入冶煉爐的礦石和其他催化材料，例如，鐵礦石，鋼坯，生鐵，廢鋼鐵，焦煤，鐵合金。將精礦或礦石、熔劑和煙塵等按冶煉要求配制成具有一定化學(xué)組成和物理性質(zhì)的爐料的過程，為現(xiàn)代火法冶金流程的重要組成部分。爐料準(zhǔn)備一般包括貯存、配料、混合、爐料干燥、爐料制粒、爐料制團(tuán)、煅燒及焙燒等。

將精礦或礦石 、熔劑和煙塵等按冶煉要求配制成具有一定化學(xué)組成和物理性質(zhì)的爐料的過程，為現(xiàn)代火法冶金流程的重要組成部分。爐料準(zhǔn)備一般包括貯存、配料、混合、爐料干燥、爐料制粒、爐料制團(tuán)、煅燒及焙燒等。除煅燒及焙燒使?fàn)t料發(fā)生化學(xué)變化外，其他過程一般只發(fā)生物理變化。

由精礦、返料、煙塵、熔劑等組成的爐料，其物理狀態(tài)、化學(xué)成分、含水量以及數(shù)量，不一定能滿足冶煉工藝的要求。為了保證正常生產(chǎn)，就需要貯存足夠一段時間使用的原料和熔劑等。冶煉廠常處理多個礦山或選廠的礦石及精礦，必須進(jìn)行配料將各種精礦按一定比例配合使用，并混合成化學(xué)成分、物理性比較一致的原料。進(jìn)廠精礦一般含水8%～15%，而煉前爐料準(zhǔn)備、冶煉過程及其煙氣處理都要求精礦含有較低的水分而需經(jīng)過干燥處理。某種原料，對于作為某一冶煉過程來說，其粒度可能太細(xì)需要配入粘結(jié)劑制粒，或其透氣性不夠好，必須配入粘結(jié)劑制成團(tuán)塊。氧化物常比硫化物易于還原，金屬的硫酸鹽、氯化物或氧化物更易從原料中浸出，因而常需要通過煅燒與焙燒的化學(xué)方法，將原料中的礦物轉(zhuǎn)變成所需要的形式。例如：借助煅燒使CaCO3轉(zhuǎn)變成CaO和CO2；通過焙燒，使金屬硫化物轉(zhuǎn)變成金屬氧化物或金屬硫酸鹽。對于某一具體原料而言，究竟需要經(jīng)過哪些準(zhǔn)備過程，則視原料本身情況和冶煉工藝要求而定。