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鐵生產基本知識問答一、什么叫生鐵？
答：生鐵是含碳1.7%以上并含有一定數量的硅、錳、磷、硫等元素的鐵碳合金的統稱，主要用高爐生產。二、生鐵有哪些種類？
答：生鐵一般分為三大類：即供煉鋼用的煉鋼鐵，供鑄造機件和工具用的鑄造鐵(包括制造球墨鑄鐵用的生鐵)，以及特種生鐵，如作鐵合金用的高爐錳鐵和硅鐵等。此外，還有含特殊元素釩的含釩生鐵。
三、高爐生產有哪些產品和副產品？
答：高爐生產的產品是生鐵。副產品是爐渣、高爐煤氣和爐塵(瓦斯灰)。
四、高爐生產用哪些原料？
答：高爐生產的主要原料是鐵礦石及其代用品、錳礦石、燃料和熔劑。鐵礦石包括天然礦和人造富礦。一般含鐵量超過50%的天然富礦，可以直接入爐；而含鐵量低于30%～50%的礦石直接入爐不經濟，須經選礦和造塊加工成人造富礦后入爐。
鐵礦石代用品主要有：高爐爐塵、氧氣轉爐爐塵、軋鋼皮、硫酸渣以及一些有色金屬選礦的高鐵尾礦等。這些原料一般均加入造塊原料中使用。
錳礦石一般只在生產高爐錳鐵時才使用。
五、高爐常用的鐵礦石有哪幾種?各有哪些特點？
答：工業用鐵礦石是以其中含鐵量占全鐵85%以上的該種含鐵礦物來命名的。含鐵礦物分為氧化鐵礦(Fe2O3、Fe3O4)、含水氧化鐵礦(Fe2O3.nH2O)和碳酸鹽鐵礦(FeCO3)。高爐煉鐵使用的鐵礦石也就分為赤鐵礦（紅礦）Fe2O3、磁鐵礦（黑礦）Fe3O4、褐鐵礦Fe2O3nH2O和菱鐵礦FeCO3。
赤鐵礦的特征是它在瓷斷面上的劃痕呈赤褐色，無磁性。質軟、易破碎、易還原。含鐵量最高是70%。但有一種以γ－Fe2O3形態存在的赤鐵礦，結晶組織致密，劃痕呈黑褐色，而且具有強磁性，類似于磁鐵礦。
磁鐵礦在瓷斷面上的劃痕呈黑色，組織致密堅硬，孔隙度小，還原比較困難。磁鐵礦可以看作是Fe2O3和FeO的結合物，其中Fe2O369%，FeO31%，理論含鐵量為72.4%。自然界中純粹的磁鐵礦很少見到，由于受到不同程度的氧化作用，磁鐵礦中的Fe2O3成分增加，FeO成分減少。磁鐵礦具有磁性，這是磁鐵礦最突出的特點。
褐鐵礦是含有結晶水的氧化鐵礦石，顏色一般呈淺褐色到深褐色或黑色，組織疏松，還原性較好。褐鐵礦的理論含鐵量不高，一般為37%～55%，但受熱后去掉結晶水，含鐵量相對提高，且氣孔率增加，還原性得到改善。
菱鐵礦為碳酸鹽鐵礦石，顏色呈灰色、淺黃色中褐色。理論含鐵量不高，只有48.2%，但受熱分解放出CO2后，不僅提高了含鐵量，而且變成多孔狀結構，還原性很好。因此，盡管含鐵量較低，仍具有較高的冶煉價值。
六、高爐為什么要用熔劑？常用的熔劑有哪幾種？對熔劑的要求是什么？
答：由于高爐造渣的需要，高爐配料中常加入一定數量的助熔劑，簡稱熔劑。其目的是使脈石中高熔點氧化物(SiO21713℃、Al2O32050℃、CaO2570℃)生成低熔點化合物，形成流動性良好的爐渣，達到渣鐵分離和去除有害雜質的目的。
根據礦石中脈石和燃料灰分成分不同，以及冶煉生鐵品種和質量的要求，高爐使用的熔劑有堿性的石灰石(CaCO3)、白云石[(Ca、Mg)CO3]；酸性的硅石(SiO2)。還有兼作含MgO和酸性熔劑的鎂橄欖石和蛇紋石(3MgO·2SiO2·2H2O)，以及洗爐用的瑩石(CaF2)等。近年來也有用轉爐鋼渣代替石灰石和白云石作為熔劑調爐渣堿度的。
隨著精料技術的進步，高堿度燒結礦加酸性料(天然塊礦、球團礦和酸性燒結礦)的爐料結構的普遍推廣，熔劑直接加入高爐的可能性越來越小，目前少量入爐的熔劑只是作為穩定爐況調節爐渣堿度的手段。
對直接入爐的熔劑的要求是：
1、有效的熔劑性要高。2、有害雜質S、P含量愈少愈好。3、粒度要均勻。
七、高爐用哪些燃料？各有何優缺點？
答：木炭。木炭由木材在足夠溫度下干餾而成，是最早使用的高爐燃料。它固定碳含量高，灰分低；幾乎不含硫；氣孔度高。但木炭機械強度差，價格高，因此作為高爐燃料已被淘汰。
無煙煤(或稱白煤)。它的化學成分能基本滿足煉鐵的要求；低溫強度好，可遠距離運輸；但它的氣孔度很低，熱穩定性差，在高爐內受熱后碎裂成粉末，而且含硫一般也較高。現已不再使用。
焦炭。由煤在高溫下(900℃～1000℃)干餾而成。它的成分完全能滿足高爐煉鐵的要求；機械強度大大高于木炭；熱穩定性比白煤好；氣孔度雖不如木炭，但比白煤大得多。焦炭是現代高爐理想的燃料，也是目前高爐的主要燃料。
噴吹用燃料。為了降低焦比，目前世界各國普遍采用從高爐風口噴入部分燃料以代替部分焦炭。噴吹燃料有煤粉、重油和天然氣。
型焦。作為代用燃料，目前國內外都在研究用無煙煤、貧煤、褐煤等非結焦煤的成型技術，按工藝生產流程可分為熱壓成型和冷壓成型兩類。(在高爐上使用型焦目前尚處于冶煉試驗階段)
八、焦炭在高爐生產中的作用？
答：1、提供高爐冶煉所需要的大部分熱量。2、提供高爐冶煉所需的還原劑。
3、焦炭是高爐料柱的骨架。
4、生鐵形成過程中滲碳的碳源。
九、高爐冶煉過程中對焦炭質量提出哪些要求？
答：1、為了保證高爐冶煉過程的順利和獲得良好的生產指標，焦炭質量必須滿足以下幾個方面的要求：
固定碳含量要高，灰分要低。一般經驗是，焦炭灰分增加1%，焦比升高2%，產量降低3%。
2、含S、P雜質要少。高爐冶煉過程中的S，80%以上來自焦炭，因此，降低焦炭含S量對降低生鐵含S量具有重大意義。焦炭中含P較少，對生鐵質量無大影響。我國焦炭含P一般都低于0.05%。
3、焦炭的機械強度要好。焦炭在高爐下部高溫區作為支撐料柱的骨架隨著上部料柱的巨大壓力，如果焦炭的機械強度不大，則形成大量碎焦，惡化爐缸透氣性，破壞高爐順利運行，嚴重時無法進行正常生產。另外，強度不好的焦炭，在運輸過程中產生大量的粉末，造成損失。
4、粒度要均勻，粉末要少。氣體力學研究表明，大小粒度不均勻的散料，空隙度最小，透氣性差。而粒度均勻的散料，空隙度大，煤氣阻力小。因此，為了改善高爐透氣性、保證煤氣流通合理和高爐順利運行，不僅要求焦炭粒度合適，而且要求粒度均勻，粉末少。一般高爐使用40～60mm大塊焦。
5、水分要穩定。焦炭中水分是濕法熄焦時滲入的，通常達2%～6%。水分對高爐冶煉無影響，但由于焦炭是按重量入爐的，水分波動必然要引起干焦量的波動，從而引起爐況波動。
6、焦炭的反應性要低，抗堿性要強。焦炭反應性指的是焦炭在高溫下與CO2反應形成CO(C焦+CO2=2CO)的能力。焦炭在與CO2反應過程中會使焦炭內部的氣孔壁變薄，從而降低焦炭的強度，加快焦炭破損對高爐冶煉產生如下不得影響：鐵的直接還原發展，煤氣利用變壞，焦比升高；同時焦炭破損產生的焦粉惡化了高爐料柱的透氣性，影響高爐順行。降低焦炭反應性的措施是：煉焦配煤中適當多用低、中揮發性煤；提高煉焦的終了溫度；悶爐操作；采用干熄焦；降低焦炭灰分等。
焦炭抗堿性是焦炭在高爐內抵抗堿金屬鉀、鈉及其鹽類作用的能力。鉀、鈉是C+CO2=2CO瓜的催化劑，還能與焦炭反應生成C8K、C36K等所以堿侵蝕會降低焦炭強度，給高爐生產造成危害。提高焦炭抗堿能力的措施有：配煤中適當配用低變質程度弱黏結性氣煤，采取措施降低焦炭的反應性等。
十、什么叫精料？它的目標是哪些？
答：精料是指原燃料入高爐前，采取措施使它們的質量優化，成為滿足高爐強化冶煉要求的爐料，在高爐冶煉使用精料后可獲得優良的技術經濟指標和較高的經濟效益。做好精料工作的內容提法很多，例如“高、熟、凈、小、勻、穩”，也就是入爐品位要高，多用燒結礦和球團礦，篩除小于5mm的粉末，控制入爐礦的上限，保證粒度均勻，化學成分穩定等。較全面的提法是“潭渣量小于300kg/t；成分穩定、粒度均勻；具有良好的冶金性能；爐料結構合理。”
十一、什么是含鐵礦粉燒結？
答：廣義的燒結是一定溫度下靠固體聯結力將散狀粉料固結成塊狀的過程。煉鐵領域內的燒結是指把鐵礦粉和其他含鐵物料通過熔化物固結成具有良好冶金性能的人造塊礦的過程，它的產生物就是燒結礦。鐵礦粉燒結生產有何意義？
答：首先，燒結生產是一種人造富礦的生產過程，有了這種造塊方法，自然界中大量存在的貧礦便可通過選礦和燒結成為能滿足高爐冶煉要求的優質人造富礦，從而使自然資源得到充分利用。
其次，燒結過程中可以利用富礦粉、高爐爐塵、轉爐爐塵、軋鋼皮、鐵屑、硫酸渣等其他鋼鐵及化工工業的若干廢料，使這些廢料得到有效利用，做到變“廢”為寶，變“害”為利。
經過燒結生產制成的燒結礦，與天然礦相比，粒度合適，還原性和軟熔性好，成分穩定，造渣性能良好，保證了高爐生產的順利進行。
最后，燒結過程可以除去80%～90%的S和部分F、As等有害雜質，大大減輕了高爐冶煉過程中的脫硫任務，提高了生鐵質量。
十二、燒結礦生產中使用哪些熔劑？對它們有什么要求？
答：燒結礦生產中使用的熔劑有：石灰石、生石灰、消石灰、白云石、輕燒白云石、蛇紋石等。對它們總的要求是有效成分高，有害成分少，粒度合適(1～3mm)。
十三、燒結礦有哪些質量指標？
答：1、燒結礦品位。是指燒結礦含鐵量高低，一般指扣除燒結礦中的堿性氧化物含量以后的含鐵量。2、燒結礦堿度。
3、燒結礦還原性。燒結礦轉鼓指數，它是指燒結礦在常溫下抗磨剝和抗沖擊能力的指標。
4、燒結礦落下強度：表示燒結礦抗沖擊能力的指標。
5、燒結礦熱還原粉化率。系指燒結礦在400～600℃還原條件下的機械強度。
6、軟熔性能。
十四、什么是球團礦？它有何特點？
答：球團礦是細精礦粉(－200目，即粒度0.074mm的礦粉占80%以上、比表面積在1500cm2/g以上)加入少量的添加劑混合后，在造球上加水，依靠毛細力和旋轉運動的機械力造成直徑8～16mm的生球，然后在焙燒設備上干燥，在高溫氧化性氣氛下Fe2O3再結晶的晶橋鍵固結成的品位高、強度好、粒度均勻的球狀煉鐵原料。它有以下特點：
1、使用品位很高的精礦粉生產，酸性氧化球團礦的品位可達68%，SiO2在1%～2%；
2、無燒結礦具有的大氣孔，所有氣孔都以微氣孔形式存在，有利于氣－固相還原；
3、FeO含量低(一般在1%左右)，礦物主要是Fe2O3，還原性好；
4、冷強度好，每個球可耐2800～3600N(300～400kg·f)的壓力粒度均勻，運輸性能好；
5、自然堆角小在24°～27°，在高爐內布料易滾向爐子中心；
6、含硫很低，因為在強氧化性氣氛下焙燒，可以去除原料中95～99%的硫；
7、具有還原膨脹的缺點，在有K2O、Na2O等催化的作用下會出現異常膨脹；
8、酸性氧化球團礦的軟熔性能較差，即它的軟化開始溫度低，軟熔溫度區間窄，但它仍比天然富塊礦的好，仍是合適爐料結構中高堿度燒結礦的最佳搭配料。
十五、精礦粉是怎樣成為8～16mm的生球的？
答：精礦粉的成球是由其在自然狀態下滴水成球的特性和在機械力作用下密集的能力造成的。在造球機上成球的過程按下列3個階段進行：
母球形成。裝入造球盤中的物料通常水分含量為8%～10%，處于比較松散的狀態，各個礦粉顆粒為吸附水和薄膜水所覆蓋，毛細水僅存在于各顆粒間的接觸點上，其余空間為空氣所充填，顆粒之間接觸不緊密，薄膜水還不能起作用。另外，由于毛細水數量太少，毛細孔過大，毛細壓力小，顆粒間結合力較弱，不能成球，為此，須進行不均勻的點滴潤濕，并通過機械力的作用，使部分顆粒接觸得更緊密，造成更細的毛細孔和較大的毛細壓力，將周圍礦粒拉向水滴中心，形成較緊密的顆粒集合體，從而形成母球。
母球長大。母球在造球盤上繼續滾動，母球進一步壓緊，內部毛細管變細，過剩的毛細水被擠到母球表面，這樣過濕的母球靠毛細力作用將周圍含水較少的礦粉粘結起來，使母球長大。當母球達到所需要的粒度，必須向母球表面補充噴水。但噴水量要適度，如果過大，顆粒完全為水所泡和而產生重力水，使顆粒脫離接觸，瓦解母球，對造球極為不利。
生球壓實。僅靠毛細力結合起來的生球，強度不大。為了提高生球強度，必須停止噴水，使生球在造球盤上滾動，將生球內部的毛細水全部擠出，為周圍礦粉所吸收；同時使生球內的礦粉顆粒排列得更緊密，使薄膜水層有可能相互接觸，形成眾多顆粒共有的水化膜而加強結合力，從而使生球強度大大提高。當生球達到一定粒度和密度后，由于造球盤的離心力作用，生球自動被拋出盤外。
從造球機出來的生球用瓷輥篩篩去粒度大于16mm和8mm的，生球抗壓強度要達到15～20N/個球，落下強度(單個生球從0.5m高處落到鋼板上反復跌落，直到生球破壞為止的次數)不4小于次，符合以上兩個指標即是合格生球。
十六、目前主要有哪幾種球團焙燒方法？
答：目前國內外焙燒球團礦的方法有3種：豎爐焙燒；帶式焙燒；鏈箅機－回轉窯焙燒。
豎爐是最早采用的球團礦焙燒設備。現代豎爐在頂部設有烘干床，焙燒室中央設有導風墻。燃燒室內產生的高溫氣體從兩側噴入焙燒室向頂部運動，生球從上部均勻地鋪在烘干床上被上升熱氣體干燥、預熱，然后沿烘干床斜坡滑入焙燒室內焙燒固結，在出焙燒室后與從底部鼓進的冷風氣相遇，得到冷卻。最后用排礦機排出豎爐。
豎爐的結構簡單，對材質無特殊要求；缺點是單爐產量低，只適用于磁精粉球團焙燒，由于豎爐內氣體流難于控制，焙燒不均勻造成球團礦質量也不均勻。
帶式焙燒機是目前使用最廣的焙燒方法。帶式焙燒的特點：1、采用鋪底料和鋪邊料以提高焙燒質量，同時保護臺車延長臺車壽命；2、采用鼓風和抽風干燥相結合以改善干燥過程，提高球團礦的質量；3、鼓風冷卻球團礦，直接利用冷卻帶所得熱空氣助燃焙燒帶燃料燃燒、以及干燥帶使用；只將溫度低含水分高的廢氣排入煙囪；4、適用于各種不同原料(赤鐵礦浮選精粉、磁鐵礦磁選精粉或混合粉)球團礦的焙燒。
十七、國產球團與進口球團相比有何差距？
答：1、比進口礦品位低3～5%、SiO2含量高3～4%；2、我國球團礦的精礦粉粒度0.074mm(－200目)的只有60～80%，比表面積小，大部分在1000cm2/g左右，造球困難，靠多加膨潤土來彌補，大部分廠家添加量在5%以上，而每多配加1%膨潤土，就使球團礦的品位降低0.6%。國外造球用精礦粉的比表面積達到1500～1700cm2/g，膨潤土添加量在0.5%左右；
3、球團礦焙燒不均勻，尤其是用豎爐焙燒的球團礦；
4、部分豎爐生產的球團礦的強度差，FeO含量高，冶金性能差。
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