包钢高炉结瘤原因机理及防治途径研究

D0I:10.13374/j.issm1001-053x.1981.02.002 北京钢铁学院学报 1981年第2期 包钢高炉结瘤原因机理及防治途径研究 炼铁教研室杨永宜蓝一诚宋建成贾荫隆沈苏 摘 要 包钢高炉结瘤的历史及为害。1980年在两座大高炉上治理炉瘤的经验和经济效 果以及在55立方米高炉上试验和研究结瘤的结果。碱金属及氟在高炉内循环富集动 力学及影响因素。包钢高炉结瘤原因分析及机理探讨，与一般高炉结瘤的共性和特 性。治理包钢高炉结瘤的途径， 一、前 言 包钢高炉1958年投产后长期带瘤操作，严重影响全公司技术经济指标，仅1979年因处理 结瘤浪费焦炭就达600多万元之多。过去许多人认为结瘤是包钢高炉风口大量损坏休风频繁 引起的，但1978年风口问题解决后结瘤反而更加严重。与国内五十年代其他高炉经验相反， ··1966年使用烧结矿后，结瘤不但没有减轻，反而加剧刷。78年开始改自熔性烧结矿为强度更好 的高碱度烧结矿，结瘤并未缓和。 对结瘤原因的认识分歧防碍着从何着手进行治瘤。归纳本次试验前大致还有三种看法： (1)包钢含氟高炉渣是一种熔化温度区间很窄的易熔短渣。炉温稍有波动，刚开始熔化的炉渣 就会凝固，粘附炉墙的就形成瘤根。凝固后的炉渣中出现大量枪晶石(3CaO.CaFz·2SiO,) 特别支持了这种论点。按这种意见，应当从选矿去氟或在高炉配料中配加某种能使短渣变长 渣的氧化物以及提高矿石软化温度来防治炉瘤。(2)包钢高炉过去取出的炉瘤试样中早发现 含有较多的碱金属化学物〔1)、〔2〕；近年来国外高炉渣量不断减少，对生铁要求含硫更严， 因而采取碱性渣操作导至结瘤，许多报导认为是碱金属作崇。为此，1978年我们建议包钢对 矿山、选矿和高炉碱金属收支进行全面调查，作为研究问题的依据〔3)、〔4)。包钢赵国治等 的研究(5)证明，该厂高炉碱负荷已超过外国一些高炉认为的安全水平。但也有争议，例如苏联 有一学派〔6)就认为结瘤与碱金属无直接关系。日本和国内高炉解剖〔7)、〔8〕表明，几乎任何 高炉都有程度不同的碱金属富集现象，但不是必然结瘤。(3)包钢原料成份波动太大，基本 工艺制度选择不合理，如风口风速过低，边缘煤气流过于发展等等一般高炉结瘤的原因。 到1979年底，高炉频繁结瘤使整个包钢生产陷于瘫痪。为此，冶金部及包钢公司决心组 织护瘤攻关科研组，一方面对大高炉进行治理，另方而鉴于包钢矿石的特殊性确定在中国稀 本文1981年1月21日收到。 ,参加试验工作的还有周取定、郭学信、王树桐、毕学工、高徵维、任允芙、蔣烈英等 11

业 京 钢 铁 学 院 学 报 1 9 5 1 年 第 2 期 包钢高炉结瘤原因机理及防治途径研究 炼铁 教研 室 杨永 宜 羞一 诚 宋 建成 贾 荫 隆 沈 苏 摘 要 包钢高炉 结瘤 的历史及 为害 。 1 9 8 0年在两 座大 高炉上 治理 炉瘤 的经验 和经 济 效 果 以及 在 5 立 方米 高炉上试 验 和研 究结 瘤 的结 果 。 碱 金属 及 氟在 高炉 内循环 富集动 力学及 影 响因素 。 包钢 高炉结 瘤原 因分 析及 机 理探 讨 , 与一 般高炉 结瘤 的共性和特 性 。 治理 包钢 高炉结瘤 的途径 , 一 、 前 一飞一 口 包钢 高 炉 19 5 8年投产后长 期带 瘤操 作 , 严 重影 响 全公 司技 术经 济指标 , 仅 1 9 7 9年因处理 结瘤浪费焦炭就达 60 0多万元 之 多 。 过去许多人 认为结 瘤 是 包钢 高炉风 口 大量 损 坏休风频 萦 引起的 , 但 19 7 8年风 口 问题解决 后 结瘤反 而更 加严 重 。 与 国内五十 年代 其他 高炉经验 相反 , 19 6 6年使用 烧结矿 后 , 结 瘤不但没 有减轻 , 反而 加 剧 。 78 年开 始改 自熔 性 烧结矿 为强度更好 的高碱度烧 结矿 , 结 瘤并 未 缓和 。 对结瘤原 因的认识 分 歧防碍 着从何着手 进 行治 瘤 。 归 纳 本次 试验 前大致 还有三种 看 法: ( l) 包铜含氟高炉渣是 一种 熔 化温 度区 间很 窄的易熔 短 渣 。 炉温 稍有波动 , 刚 开始熔化 的炉渣 就会凝固 , 粘附炉墙 的就形 成瘤 根 。 凝 固后 的炉渣 中出现大 量枪 晶石 ( 3 C a O · C a F : · 2 5 10 : ) 特 别 支持了这种论点 。 按这 种意见 , 应 当从 选矿 去氟或在 高炉配 料中配加 某种 能 使短 渣 变长 渣 的氧化物以 及 提高 矿石软化 温度 来 防治炉瘤 。 ( 2) 包 钢高 炉过 去取 出 的炉瘤试 样 中早发 现 含有较多的碱金 属化学 物 〔1 〕 、 〔幻 ; 近 年来 国外高炉渣量 不断减少 , 对生 铁 要求 含硫 更严 , 因而 采取 碱性渣操作导 至结 瘤 , 许 多报 导认为是碱金属作 崇 。 为此 , 1 9 78 年我们 建议 包钢 对 矿 山 、 选 矿和高炉碱金 属收 支进行 全 面调 查 , 作 为研究 问题 的依 据 ( 3〕 、 〔4 〕 。 包 钢赵 国 治等 的研 究 ( 5 〕证 明 , 该厂 高炉碱 负荷 已超过 外国一 些高炉 认为 的安 全水 平 。 但 也 有争议 , 例 如苏 联 有一学派 〔6〕就 认为结瘤 与碱 金 属 无 直接 关系 。 日本 和国 内高炉 解 剖 〔7 〕 、 〔8 〕表 明 , 几乎任何 高炉都有程 度不 同 的碱 金属 富集现 象 , 但不是 必 然 结 瘤 。 ( 3) 包 钢原 料 成份 波 动 太大 , 基本 工艺 制度选 择不 合 理 , 如风 口 风 速 过低 , 边缘煤气流 过于 发展 等等一般 高炉结瘤 的原 因 。 到1 9 7 9年底 , 高炉 频繁结瘤 使整个包钢生产陷于 瘫痪 。 为此 , 冶 金部及 包钢公 司决 心组 织护瘤攻关科研 组 , 飞 、 一 方 面对大 高 炉进行 治理 , 另方 而鉴 于包 钢矿 石 的特殊 性 确定在 中国稀 怜本文 1 9 8 1年l 月 2 1 日 收到 。 ’. 参加试验工 作的还 有周取 定 、 郭学信 、 王 树桐 、 毕学工 、 高微 超 、 任 允 芙 、 拜 烈英等 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1981. 02. 002

土公司55米3高炉上增加测试手段，进行系统试验并配合试验室研究以求彻底弄清结瘤的原 因和机理，为彻底治瘤防瘤提供依据。本文系我们对参加这项工作取得第一手资料的分析和 提出的结论。大部分现厂工作是攻关组内特别是与共同负责小高炉试验的包钢炼铁厂，包钢 钢研所及稀土公司二厂有关科技人员、工人共同完成的。 二、试验高炉测试和研究方法，大高炉治瘤的技术措施 试验高炉有效容积55米3,6个风口，炉底炉缸炭砖砌衬，单料车上料，无旋转布料器。两 座考贝热风炉能提供950℃风温，最大送风量12000米/时，风压一般0.5~055公斤/厘米2。 炉型见图1，除配齐常规监测仪表外，为了研究炉内过程，沿炉身西南高度上增建了三层 取样平台及带水冷的电动取样装置。从水平取样孔可以取出固体料，测定煤气成分、温度和 压力。为测定炉内煤气K,Na含量设计了电加热和有滤尘装置的专用取样管防止气态碱金属 沉积在管壁上。另有垂直取样管可经炉顶探尺孔（新增一孔）插入炉料内，随炉料同等速度 下降以测量沿高度煤气成分、温度及压力变化，也可以取出固体炉料样。还有一种垂直多孔 管，管内装一定厚度矿石和焦炭，插入炉内一定深度以研究矿石的还原性和粉化性能。 18780y 垂直取样孔 17160里 垂直取样孔O点 -Φ1900 Y5760 炉喉电偶 13970。 第三层取样孔 713720 第三层电偶 20 119007 第二层取样孔 711730 第二层电偶 056- 9980g 第一尽取样孔 853605 里9130、 -中2900 第一层 电偶 08 59607 风口中心 中2100 渣口中心 铁口中心 图155米3试验高炉炉型及取样位置简图 取出的炉料样品（水平取样每点每次可到1公斤）先用手选分开可辨别的焦炭、矿石和石灰 石，巳在炉内软熔过的试样和混合了的粉未则用磁铁分成有磁和无磁两部份，分别化验或作 12

5 土公司 米 , 高炉上增加 测试手段 , 进行 系统 试 验并 配 合试验 室 研究 以 求彻底弄 清结 瘤的原 因和 机理 , 为彻底治瘤 防瘤 提供依据 。 本 文 系我们 对 参加这项 工作取得第一 手资料的分 析和 提出的结论 。 大部分现厂工作是 攻关组 内特别 是 与共同负责小高炉试 验 的包钢炼铁厂 , 包钢 钢研所及 稀土公 司二厂 有关科技人员 、 工人共同完 成的 。 二 、 试验 高炉测试和 研 究方法 , 大高炉治 瘤的技术 措施 试 验高炉有效 容积 5 米 , , 6个风 口 , 炉底炉缸炭砖砌衬 , 单料 车上料 , 无旋 转布料器 。 两 座考 贝热 风炉能 提供 9 50 ℃风温 , 最大送风量 1 2 0 0 0米 吕 /时 , 风 压 一般 0 . 5 一。 · 5 5公 斤 /厘 米 2 。 炉 型见 图 1 , 除配齐 常 规监 测仪 表外 , 为了研 究炉 内过程 , 沿 炉身西 南高度上增建 了三 层 取 样平台及 带水 冷 的电动 取样装置 。 从 水 平取样 孔可 以 取 出固体料 , 测 定煤气 成分 、 温度和 压 力 。 为测 定炉 内煤气 K , N a 含量设 计 了电加热 和 有滤尘 装 置的专用取 样管 防止 气 态碱金属 沉积在 管 壁上 。 另有垂 直取 样管可 经炉顶探 尺孔 ( 新 增一 孔 ) 插 入炉料内 , 随 炉料同等 速度 下降以 测量 沿高度煤 气成分 、 温度及压力变化 , 也可 以 取 出固体炉 料 样 。 还 有一 种 垂直 多孔 管 , 管 内装一 定厚 度矿 石和焦炭 , 插 入 炉内一 定 深度以 研究 矿石的还 原性和粉 化性 能 。 l 一 中 19 0 0e 1一 ~ 一 } 忆 } ( 1 _ !一 ` 飞 ) ” 一 } 尸了一 ’ 善 } . / 了 一 」一 { l “ 巾 2 、 l . , 图1 5 5米 3 试验 高炉炉型及 取样 位置 简图 取 出的炉 料 样品 ( 水 平取样每点每 次可 到 1公斤 ) 先 用手选 分开可 辨 别的 焦炭 、 矿石 和石灰 石 , 巳在 炉内软 熔过 的试 样和 混合 了的粉 末则 用磁 铁分 成有磁 和无磁 两部 份 , 分另lJ化验或 作 l 2

岩矿检查，对一部份块状矿石做了转鼓强度试验，炉内测温的铠装NiCr一C「AI热电偶及 直流电位计预先经过系统标定和条件试验，保证读数可信。取样管结构见图2。 圳： 冷却水套管 进水出水 固定拉周定环 拉杆 固体取样管示意图 插头： 冷却水套管 进水！水取气管 电 通气孔 瓜紧螺行 电偶套管 水平测温取气示意用 热钢 绝缘耐火纸电引丝 进气孔 过滤同 取气件 KNa落气取样管示意图 新头 石测温金篇板拉杆兼保符任 吊环 电傅管 取样留口愉口活门 取气测哌管 项汽收件普示意用 图？水平及垂直取样管结构 试验分五个阶段：(1)白云项广(1.2-.？)；(2)70%包倒烧结矿，206澳，10%白z 矿，模拟大高炉配料比(5.2c-.10):(3)包头高Mg○烧结矿及1006包：普通烧结矿(7.11~ 8.24),(4)包钢带式机球团广20%-100%(8.25-9.16)；(5)对1比试验期川太原钢铁公司烧 结矿(9.17-9.22)。 各时期原料化学成分见表1。 入炉前各种原料经过极严格的筛分。由表1看出，包矿不的特点是含有稀【元素，氟和 碱金属。每吨生铁炉料带入K2O+Na2()7.5~10公斤，吨炉流的碱负数15-20公斤。带入 的氯为碱金属氧化物的3一4倍（熟料）：或7~8倍（白矿）。「外-些厂报导的碱金属安 13

岩矿检 查 , 对一 部份 块状 矿石做 了转鼓 强度 试验 。 护 内测 温川 的艳 装 N i c ,一C r A ! 热 电偶 及 直流 电位 计预 先经 过 系统标 定 和条件 试 验 , 保 证 读 数可 信 。 取样 管结 构见 图 2 。 冷却水弃炸 主些水 固 定扣 固定环 固体取样 管示意 图 插头 冷 却水弃竹 进水 :lI 水 取 声 ( 竹 电偶 通 气孔 水平测温取气示意图 进气孔 过诊网 取 气 管 燕 气取样管示意 图 捅 失 K . N a 石母侧退盒 阴板 取样窗 口 窗 门 话 门 取 气测爪管 拉杆兼保竹江 电佩神 垂直取样管示意图 图 2 水 平 及 垂 直 取 样管 结 构 试验 分 丘个阶 段 : ( 1) 自云 原 护 ( 4 . , 一 飞 . ? 劝 ; ( 2 ) 7 0% 包钢烧 结矿 . 2 0% 澳 矿 . 10 % 自云 矿 , 模 拟大 高炉配料 比 ( 5 . 2 住一 1 0 、 , ( 3) 包头 高 M g O 烧 结矿 及 1 0 0 9石包 少; 冷i亚烧 结矿 ( 7 . 1 一 8 . 2 4 ) , ( 4 )包钢 带式 机 球团 犷 2 0 % 一 1 0 0% ( 5 . 2 5一 , . 1 6 ) ; (二 ) 又寸比 i式弓伪J勺川 j太丈; ;毛钊朴失公 ; J J烧 结矿 ( 9一 7一 9 . 2 2 ) 。 各时 期原料 化学 成分见 表 l 。 入 炉前 各种原 料 经 过极 严 格的 筛 分 。 山 一 农 l 石 出 , 包 少; 矿石 的特 报是 含有稀 ! 几元 素 , 氟和 碱金属 。 每 吨生 铁 炉料 带 入 K : O + N a Z ( ) 7 . 5 一 1妈日 子 , 称 吨 炉 洁 的碱 负数 19一 20 公斤 。 带 入 的氟为碱金 属氧化物 的3~ 4倍 ( 熟 料 ) 或 7一 8倍 ( 自云矿 ) 。 } 卜 }外 一 ” 一 性 厂厂 报 异 的碱 金属 安 13

0.85 50.70 56.83 欢狼牌接45：52.60 TFe ! 练承工坐分数：（升鞋）米线13.35、精制线0.88-50.7670.802 15.4544.461.462.85 1.P6 6:7612.60 53.3415.8ii7.kili2.852.342.04 :1 6.28/4.00 5.08-112.50 51-66/4.497.867.60 /52.02.26 2.80 1.30m 1.74 0.5 .FeoSiO:CaO Mgo MnOAl2O,RExO;.P 2.0 2.030 0-0230-024 2.1010.336/0.042l I4.0.0.277/0.221-4.70 n 1-90 19 2.0 1.40 1.90 42.58 0.18/-0.56 0.12.0.04 0.24-0.20 2.272.39 2.190.37 浓带一天OzO 1-05 0.16 0.51 0.66y 0.56 美 14

郊l 毋即界日 . 宗 、游、"?, 一 52 · 。 祥图一界家 . 巴 酬灿产难 1 海敬稗 。 汁如 晰句创 爵敬料 油赚渝津 TF e . F e 4 O . 49 ùOS 。 7 . 5 86 . 0 08 . 82 介和 7 O . 60 12 . 4 50 . 90 一50 . 03 ǔ 15 . 8 ǔ5 . 一50 051 . 一4513 .鲤一054912 器竺 一 冬鑫l I J we 应七亏冷七匡-lm 徽渝皿印剑 淤敬料 珠猫炸冷日垮 二 6 . 76120 四斌O 1 . 一9052 . 0 . 4 . 一64 . 2 . 95 . 远田泪巷之510 ǎ申解沁幸è凑 . 尸3 咖其爆浑姆落油娜州产帐冷哥ǎ%à 写, 0 O . ù6 竺 2 . 04 淤一 2 0 . ! RE x 吃O · P 742 . 0 } i , . . 曰 ` . ~ 一 ~ - _ { 户 口 , 目4 . 0 沁牢兹尸O,o 05 . 。9" 2 0 . 72 - O · 一。8 一 2 · 一。1 363 0 . 0 21 . 042 月二 , 月二 二心: .二 , 口 ) 、 J 0 0 0 ) 0 . 0 23 . 39 沪 一 添勤 4 . 卜曰 t 心 70 雪 委 访 匕 1 急 · : 一 { 42 . 85 洲 。 O ,一 - { (: — — { 一 C , 己当 } C N ZaO 尸90 . 270 37 . 4一20 一30 . 回02 30 . 4 0 . 49 0 . 56 刁男卜2 N a O+ 。 O 0 . 0 56 . 06 . 0 . 0 54 .闪O 孚 14

全允许范围见表2。 表2 经验安全碱负荷极限 因家 公司 公斤/吨铁水 公斤/吨炉渣 加拿大 Dofasco 2.8 14.5 加拿大 Stelco 3.0 16.5 美国 JandL 5.0 17.0 美 国 Aland Wood 5.5 20.0 瑞典 Granges Steel 7.5 25.0 在此期间，大高炉采取了以下措施：(1)改善了精矿粉混匀，使烧结用精矿含铁波动由 年初55%合格率提高到6月份的93%，从而减小了烧结矿成份波动的幅度。(2)烧结矿在烧结 厂增加二次过筛，到高炉车间又加强槽上过筛，使入炉烧结矿10毫米的块子含K201.73%,<3毫米粉末为6.15%，提高10一23倍。9月15日全用球团 矿，粉末含K2O高到10.45%，提高43倍；5月22日使用白云矿比入炉前提高18~30倍。值得 注意，9月19日使用太原矿，取出烧结矿和磁粉分别含K2O最高2.31%和4.73%，比入炉前 提高19~39倍。 15

全允 许范围 见 表 2 。 表 2 国 家 公 司 经验 安 全碱 负荷 极限 公 斤 / 吨 铁水 …公 斤 /吨 炉渣 加 拿大 加拿大 D o f a s e o 5 t e l e o J a n d L A l a n d W o o d G r a n g e s S t e e l 2 . 8 3 . 0 1 4 . 5 16 _ 5 美瑞美 典国 一一 一 . 一 . . . . . . . 涪~ ~ 一- 5 · o … ` 7 · o 5 · 5 { “ 0 · 0 一二趾一匕兰望 在 此 期 间 , 大 高炉采 取 了以 下措施 : ( 1) 改善了精矿 粉 混匀 , 使 烧 结用精矿 含铁 波动 由 年初 5 % 合 格率 提高到 6月 份 的 93 % , 从而减小了烧 结矿 成份 波 动的 幅度 。 ( 2) 烧 结矿在 烧 结 厂增 加二次 过筛 , 到高炉车间 又加强 槽 上过筛 , 使 入炉烧结 矿 10 毫米 的块 子 含 K 2 0 1 . 7召% , < 3毫米粉 末为6 . 15 % , 提 高 10 一23 倍 。 9 月 15 日全 用 球团 矿 , 粉末含 K : O 高到 1 0 . 45 % , 提高 43 倍 ; 5 月 2 日使 用 白云矿 比入 炉前 提 高 18 一 30 倍 。 值得 注意 , 9月 19 日使 用太 原 矿 , 取 出 烧结矿 和磁 粉 分 别含 K Z O 最高 2 . 3 1% 和 4 . 7 3% , 比 人炉前 提离19~ 3 9倍

(3)焦炭入炉后，9月10日用球团矿阶段，第I层边缘含K204.92%,Na2O1.33%,分 别提高100和24倍。 (4)粉末中碱金属无例外比块矿高，软熔过的熔团含碱金属也比较高。矿粉多的地点沉 积烟炭比较多。 (5)煤气从第I层上升到第【层碱金属浓度不断减少，炉料从第【层下降到第I层碱金屈 合量不断升高（个别取样有反常），说明在炉内下部高温区碱金属从炉料转入煤气，到上部 则是从煤气转入炉料。 (6)结瘤时炉料中碱金属进一步提高，这是因为炉瘤中的物料在炉内停留时间长，从煤 气中不断吸收碱金属的结果。 (7)沿高炉半径方向，炉料碱金属含量不等，图5是9,15全部球团矿上下三层取样分析。 I剧 K:O矿 K煤气 I阳 下煤气 KO Na煤 2315678 炉料中K,0,Na:0,F206010010180 % 250300340380420 煤气中K.Na.F毫克/米3 图39月10日，70%包头烧结，30%球团，炉料及煤气 中K,Na,F的变化。 ·第1点靠炉墙，第5点在高炉中心，第3 原矿 点在半径中点。边缘气流发展与边缘含 K2O高相对应，再次说明煤气流是碱金 属循环的媒介和运载体。 (8)图6，图7是几个阶段取出炉料和 煤气含氟量的变化。白云矿入炉前含氟 4.7%,炉内最高7.9%，增加68%，炉内包 原 ●白云矿(5.22) 头烧结矿含氟最高6.02%，比入炉前提高 o球1闭矿(9,15) ●包头高碱度烧结矿(9,10) 2.8倍。吸收氟化物能力最强的仍是球团 包：绕结矿(6.3) 矿，炉内最高8.8%，增加5.3倍，吸收能力 △高Mg门烧结矿(8.1) 最弱的是白云矿。冶炼太原矿，理论上煤 气不应含氟，图中数据显然是前期冶炼包 头矿炉衬受污染残留有氟化物的影响。 4 681012141618 图4矿石中K2O+Na2O%变化；上图 10毫米块矿。 16

( 焦炭入炉后 ) 3 , 9月 2 0 日用球团矿 阶段 , 第 I 层 边缘 含 K 2 0 4 . 9 2 % , N a Z O x . 3 3% , 分 别 提 高1 0 0和 2 4 倍 。 ( 4) 粉末中碱金属 无例外比块矿 高 , 软 熔 过的 熔团 含碱金 属也比 较高 。 矿 粉 多的地 点沉 积 烟 炭比较多 。 ( 5) 煤气从 第 I 层上 升到 第 l 层碱金属 浓度不断 减 少 , 炉料从第 I 层 下降 到第 I 层碱 金 属 含量不 断升高 ( 个别取 样有反 常 ) , 说 明在炉内下 部高温 区碱 金属从炉料转入 煤气 , 到 上 部 则是 从煤气转入炉料 。 ( 6) 结瘤时炉料 中碱 金属 进品 步提 高 , 这是 因为炉瘤 中的 物料在炉 内停留时间长 , 从煤 气中不断 吸收碱 金属 的结果 。 ( 7) 沿 高炉半径方向 , 炉料碱金属 含量不 等 , 图 5 是 9 . 15 全 部球团矿上下三 层 取样分析 。 } { L {仪衬应红二一一 仙 图3 9月1 0 日 , 7 0 % 包 头烧结 , 3 0 % 球团 , 炉料及 煤气 中K , N a , F 的变化 。 第 1点 靠炉 墙 , 第5点 在 高 炉 中心 , 第 3 点在 半 径 中点 。 边 缘 气流 发 展 与边 缘 含 K : O 高相 对应 , 再次说 明 煤气流是 碱 金 属循环的媒介和运载体 。 ( 8) 图 6 , 图 7 是几 个阶段取 出炉料 和 煤气 含氟量 的 变化 。 白云 矿 入炉 前含氟 4 . 7 % , 炉内最 高7 . 9 % , 增加 68 % , 炉内包 头 烧 结矿含氟最 高6 . 02 % , 比入炉前 提 高 2 . 8倍 。 吸 收氟化 物能 力最 强 的仍 是球 团 矿 , 炉 内最高 8 . 8 % , 增 加 5 . 3倍 , 吸收 能力 最 弱 的是 白云 矿 。 冶炼太原矿 , 理论 上煤 气不应 含氟 , 图 中数 据 显然是 前期冶炼包 头 矿炉 衬 受 污染残 留有氟化物 的影响 。 原矿 . 自云 矿(5 . 2幻 o 球 l刃矿 ( 9 . 1 5 ) . 包 头高破 度烧结矿 ( 9 . 1。 ) 包 J : 饶结矿 ( 6 . 3 ) 高 M 晓9 烧结矿 ( 8 . U 2 4 6 5 1 0 2 2 2 4 -i6 一几 图4 矿石 中艺 K Z O + N a Z O % 变化 ; 上 图 10 毫米块矿

2、碱金属循环富集的动力学及机理 包头白云矿带入炉内的碱金属主 要是硅铝酸盐，如霓石〔NaFeSi2O), K0% A MFe/TFe 跪辉，石〔m NaFe S i 2O。·nCa 204 (MgFcA1)(SiA1)2O。),金云母 比品 12 12 〔KMg3(A1SiaO:o)(F,OH)2〕， 8 8 微斜长石，〔KA1Si,O。)等等。烧结 100r91 球团及焦炭煤灰份中的碱金属也是硅 0叶3 酸盐。白云矿巾的氟主要是萤石和氟 碳铈矿(Ce〔CO,)F),烧结矿中主要 403 是CaF2。 20叶1 硅酸盐中的K,O,NazO比FeO 1点 3点5点 热力学更为稳定和难还原，而高炉炉 图5沿半径煤气流速不同K,O含量及还原速度 料中最主要的氧化物是氧化铁。故只 也不同，1、3、5点舞炉墙、半径中心、高炉中心 有到软熔带以下，初成渣中FO已基本还原完毕，钾钠才可能较快还原，且为直接还原： ·(K2O)渣+C=2K(气)+CO (1) 或(KSiO,)渣+C=2K(气)+CO+SiO2 (2) AF°{2)=298000-158.5T卡/克分子 K()=（pk)Pcoas1o: ak2s103ac 原 ●白云矿(5.22) 影响还原的主要因素是炉渣碱度 9球团矿(9.15) {包头绕结矿(6.3) 和炉温以及渣中K:O的浓度及CO分 a高MgO烧结矿 压。提高碱度可以提高ako和减小 as1o,提高炉温有利于吸热反应，降 低p:。均能增加钾的还原，渣中KO 浓度越高还原速度越快。高炉内煤气 速度很高，反应达不到化学平衡，但 每点可以达到动态的稳定状态。 10老米矿石 △H=-62.5千卡/克分子(4) 34F86789 一F% (3)、(4)虽是放热反应，但如果 和(1)、(2)综合迭加，则炉内净增了 图6矿石中含氟量变化 17

2 、 碱 金属循环 , 绍的动 力学及 机理 包头 白云 犷带 入炉 内 的碱 金属 主 要是 硅 侣酸盐 , 如 霓石 〔N a F e is , O 〕 , 霓 辉 . 石 〔 m N a F e s i Z O 。 · n C a ( M g F e A I ) ( S I A I ) 2 0 。 〕 , 金云母 〔K M g 3 ( A I S i 3 O : 。 ) ( F , O H ) 2 〕 , 微 斜 长石 , 毛K A I S 爪3 0 。 ) 等 等 。 烧结 球团 及焦 炭煤 灰份 中的碱 金属 也是 硅 酸盐 。 白云矿 中 的 氟主要 是萤石 和 氟 碳饰矿〔C e 〔C O 。 ) F 〕 , 烧 结矿 中主要 是 C a F 。 。 硅 酸 盐中的 K Z O , N a : O 比 F e O 热力学更为稳 定 和 难还 原 , 而高炉炉 料 中最 主 要 的氧化 物 是氧化 铁 。 故 只 。 K : U % 飞 匕 / 、 、 图5 沿 半 径煤气 流 速不 同 K : O 含 爱及还 原 速度 也不 同 , 1 、 3 、 5 点靠 炉墙 、 半 径 中心 、 高 炉中心 有到 软熔 带 以下 , 初 成渣 中 F e O 已基 本还原完 毕 , 钾 钠 才可 能 较快还原 , ( K 2 0 ) 渣 + C = Z K ( 气 ) + C O 或 ( }又 。 5 10 3 ) 渣 + C = Z K ( 气 ) + C O + 5 10 : 且为直接还原 : ( 1) ( 2 ) 八 F 。 川 = 2 9 5 0 0 0 一 zs s . S T 卡 /克分 子 K , 、 = ( p k ) 匕 ’ p 〔 o ` 住 5 1 0 ; a k 么 s } 0 5 . a 仁 影 啊 还 原 的主 要 因素是 炉渣碱 度 和 护温 以 及渣 中 K : O 的浓 度 及 C O 分 压 。 提高碱 度 一 f , I 以 提 高 a k : 。 和 减 小 a : , 。 2 , 提 高炉 温有利 于吸 热 反应 , 降 低 p 。 。 均 能增 加钾 的还原 , 渣 中 K Z O 浓 度 越高还原 速 度越快 。 高炉内煤气 速 度 很高 , 反 应达 不 到 化学 平衡 , 但 每 一 点 一 可以 达 到 动 态的 稳定状 态 。 钾 蒸 汽是 很 活 泼的还 原 剂 , 随煤 气 上升 过程 中遇 到 最 容易被 他还 原且 数 量最 多 的是 氧化 铁 , 首 先是 初渣 和 软 熔带 的 F c O , 于 是发 生反 应 , 被炉 料吸 收 : 2 1又 ( 气 ) + F e O 二 l 犷 e ( 固 ) + K : O ( 固 , 液 ) 杏 △ H = 一 2 3 . 2 千卡 /克 分 子 ( 3 ) K : O + 5 10 2 = K : 5 10 3 ( 液 ) △ H 二 一 6 2 . 5 千 一 长/ 克分 子 ( 们 ( 3 ) 、 ( 魂) 鼓是 放 热反 应 , 但 如果 和 ( 1 ) 、 ( 2) 综 合 迭 加 , 则炉 内净 增 了 原矿 . 白云矿 ( 5 . 2 2 ) 0 球团矿 (9 . 1的 包头烧结矿 ( 6 . 3) ` 高 M g o 烧结矿 10 毫 米矿石 3 4 5 6 7 - F % 图6 矿 石 中含 氟量 变化 8 9

FO,被C直接还原的热量及炭素消耗，使焦比升高和炉缸热量向上转移。本次试验和国内外 高炉解剖都证明，软熔带是吸收碱金 属最多的料层18'。在软熔带未吸收完 9.20太原矿 的鉀蒸汽到上部将首先由CO2,其次 8.1 9,10低碱度排碱试验 在较低温度下也可以由CO氧化成层次 7.28结前 8.结腐时 K2CO,而沉积： 7.28 2K(气)+2CO2=KzC03+C0 9.20 △H=-1123千卡/克分子(5) 9.10 2K(气)+3C0=K2CO,+2C △H=-194.7千卡/克分子(5). 101214、161820 碱金属在高温区一部份还可能生 图7煤气中含氟量×102克毫/米3 成氰化物： K(气)+C(固)+N2=KCN个（气） (6) KCN熔点622℃，沸点1625℃，故高温区同时存在KCN的液相和气相。气态KCN到高 炉上部也能还原FeO和COz而使碱金属沉积。 2KCN(气)+FeO=K2O(固、液)↓+Fe(固)+N2z (7) 2KCN(气)+4C02=K,C03(固)↓+Nz+5C0 (8) 上部炉料吸收煤气中碱金属后使总含碱量提高，到高温区必然还原进入煤气的碱金属也 增多，含碱金属多的煤气到上部必然沉积又增多，如此互为因果逐步形成很高的循环积累。碱 金属大量循环还不仅消耗焦炭而且破坏矿石和焦碳的结构和强度，增加二次粉末和生成低熔 点粘结物，破坏料柱透气性和煤气正常分布，侵蚀炉衬，如失去控制.必然导至结瘤。 应该指出，吸收于焦炭中的碱金属.一部分可能以KC。、NaC。等插入式化学物存在【·)， 在上部不存在氧化反应。但到高温区最迟到风口前仍将再次挥发进入煤气增加循环的总碱金 属量是没有区别的。 包钢高炉渣是一种氧化物和氟化物的混合熔体，氟化物虽不如氯化物易挥发，但挥发性 高于氧化物。根据1.11热化学数据和包钢高炉渣内阳离子种类，算出各种纯态氟化物的 平衡蒸汽压如表4.由表4可以看出： 表4 从包钢高炉渣可能生成氟化物平衡蒸汽压(atm) 物质 熔点 沸 点 平衡 蒸汽压atm ℃ 1000°K 1200°K 1400°K 1600°K KF 850 1500~1505 3.54×10-5 1.385×10-1.66×10-2 1.03×10 NaF 980~1040 1705 4.06×10-6 3.746×10-4 7.67×10-3 7.33×10-2 AIF, 1040 一 5.47×10-7 3.96×10-4 6.71×10-2 2.07 MgF2 1225 2260 1.342×10-10 1.05×10-7 1.06×10-5 3.23×10-4 CaF2 1418 2500 9.73×101 1.94×10-13.21×10。 6.41×10-4 CeF2 1.355×10-14 2.56×1011 5.89×10-9 3.48×107 SiF. 178 18

F e O , 被 C 直接还原的热量及炭素消耗 , 使焦比升 高和炉缸 热量 向上转移 。 本次试验和 国 内外 . 1 | l厂|曰、认、、 高炉解 剖都证 明 , 软熔带 是吸 收碱金 属 最多的料层 8[ J 。 在 软熔 带未吸收完 l 的钾蒸汽到 上部将首 先 由 C O Z , 其次 l 在 较 低温 度下 也 可 以 由 C O 氧 化 成 层次 K : C O : 而 沉积 : , Z K (气 ) + Z C O : = K : C O : + C O △ H = 一 1 2 ’ 3千 卡 /克分 子 ( 5) 1 ZK (气 ) + 3 C O = K : C O : + ZC △ H 二 一 19 4 . 7千 卡 /克分子 (5 ) : 。 2 4 ’ 6 ` ’l ’ ’lz ’l 、 r「 存一扁 碱 金属在 高温 区一部份还 可能生 图 7 煤气中含氟量 x l 护克毫 /米 。 成 氛化 物 : K (气 ) + C ( 固 ) + 士 N : = K C N个 (气 ) ( 6 ) K C N熔点 6 2 ℃ , 沸点 1 6 25 ℃ , 故高温区 同时存在 K C N 的液相 和气相 。 气态 K C N 到高 炉 上部也 能还 原 F e O 和 C O : 而使碱 金 属沉 积 。 Z K C N ( 气 ) + F e O = K : O ( 固 、 液 ) 咨+ F e ( 固 ) 、 + N Z Z K C N ( 气 ) + 4 C O : = K : C O 。 ( 固 )杏+ N : + S C O ( 7 ) ( 8 ) 上部炉 料吸收煤 气 中碱金属后 使总 含碱量提高 , 到高温 区必 然还原 进入 煤气 的碱 金属 也 增 多 , 含碱 金属 多的煤 气 到上 部必然沉积 又增 多 , 如 此互为因果 逐 步形成 很高的循 环积累 。 碱 金 属大量循 环还不仅 消耗 焦炭而且破坏矿 石和焦碳 的结构 和 强度 , 增 加二次粉 末和生 成低 熔 点粘结 物 , 破坏 料柱 透气 性和煤气正常分 布 , 侵蚀 炉衬 , 如失 去控 制 . 必 然导 至结瘤 。 应 该指 出 , 吸收 于焦炭 中的碱 金 属 一部分 可能 以 K C 。 、 N a C . 等插 入式 化学 物存 在 l。 、 在 上部不存在 氧化 反应 。 但 到 高温 区 最迟 到风 口 前仍将再次 挥发进入 煤气增 加循环 的总碱 金 属 量是 没有 区 别的 。 包钢 高炉渣是 一种 氧 化物和氟化 物的混 合熔 体 , 氟化物虽不如氯化物易挥 发 , 但挥发 性 高 于氧 化物 。 根 据 ! ’ “ 曰 ’ ` !热 化学数 据 和包钢高 炉渣 内阳 离 子种 类 , 算出各种纯 态 氟化物的 平 衡蒸汽压 如表 4 . 由表 4可 以 看 出 : 表 4 从 包钢 高炉 渣可 能生 成氟化物 平衡蒸 汽压 (a t m ) ’ — { — 一 一一一- 片一一一一一一一一一一一一一一 物 质 { 熔 点 ` , 沸 点 平 衡 蒸 、 汽 压 at m 1 0 0 0 o K } 12 0 0 O K 1 4 0 0 “ K 1 1 6 0 0 O K K F N a F A I F : M g F : C a F : C e F Z 5 i F ` 8 5 0 9 8 0 ~ 1 0 4 0 1 0 4 0 1 2 2 5 1 4 18 1 5 0 0 ~ 1 5 0 5 17 0 5 2 2 6 0 2 5 0 0 3 . 5 4 x 1 0 一 ` 4 . 0 6 x 1 0一 6 5 . 4 7 x 1 0一 7 . 3 4 2 x 1 0 一 1 0 9 . 7 3 x 10 一 1 4 _ 3 5 5 x 1 0一 1 ` 3 8 5 x 1 0一 3 7 4 6 x 1 0一 ` . 9 6 x 1 0一 ` . 0 5 x 1 0一 , 9 4 x 10一 1 0 5 6 x 1 0一 1 )):::到: : : :;) :二; 羚 薰{ 一635-71 : 口,1 1 一 。. 八门O . 白0

(1)最容易挥发的是SiF4,最稳定的是稀土氟化物如CeFa,其次稳定的是CaFz。 包头矿石中稀土元素与结瘤无关。 (2)KF比NaF的蒸汽压高出一个数量级，故KF的挥发高于NaF。 (3)A1F,很特别，低温下挥发少，但随温度升高挥发增加很快，1600°K远远大于 KF的平衡蒸汽压。 鼓风中水份或其他来源水份高温下将与氟化物发生水解反应 CaF2+H,O=2HF(气)CaO (9) HF是很活泼的氟化剂，将促进其他氧化物的挥发，例如： SiO2(固渣)+4HF=SiF,(气)+2H,O (10) 炉料和炉瘤样品中发现有A,MX,型络合物晶体氟硅钾石(K2SiF,)及钾冰晶石 (K2A1F。NaF),说明氟化物在高炉内重新组合。图7煤气中的氟化物都计算成HF,一 般分压为10-4-10-5atm,实际应是多种氟化物的混合物。 近代研究证明碱金属与其卤化物熔盐能相互一定程度溶解【1」，例如K在KF中的熔解 度为0.019（分子分数），Na在NaF中的熔解度为0.03，用这个理论可以解释几个现象：(1) 统计大高炉排碱规律，渣中含氟越高，排碱率升高【5)，(2)包钢高炉渣脱硫能力比普通高 炉渣强很多，(3)包钢高炉渣不能造水渣，见水就“放炮”。此外，在垂直取样管插到炉腹 以后，管端沉积一层像金属箔一样的薄皮。 原料中硅酸？ 炉尘及选气水 1978年我们曾在两座高炉试炼稀土硅铁合金，炉渣 含氟高到15一20%，因采用富氧高风温操作渣温高达 1700~1800℃【121。物料平衡计算发现，入炉原料中 AIz0gCaO,SiO2,MgO,Fz等有50%以上挥发由 KCN KF 氧化成KiCO 煤气带出炉外，上升管及除尘系统极易堵塞，接近无渣 沉 操作。上升管壁上沉积粘结物含F约10%，含K2O约 .Co 2%。所以，冶炼包头含F矿石采用高炉温操作是不利 西体 的。 CN KF KF 气 3.破金属循环富集的模型及分析 液固 碳酸盐还原 氧化成硅酸盐 碱金属在高炉内的循环富集过程可用图8的示意图 来说明。 固，液 碱金属的为害程度既与积累量成比例，人们自 程发 然迫切需要建立一个能预测积累量的模型公式， 硅酸盐还原 W-K,Lu13和K.Li1us11980年曾发表过积累过 程模型，但只限于定性.无法定量。作者总结前人及自已 炉淡巾K,C 硅酸盐还原 的研究，提出以下碱金属循环积累模型，并初步与一些 图8 碱金属（钾）在高炉内 实际高炉（包括解剖）数据相比较，符号意义：（参看图9） 循环富集过程 Qk°一原料带入高炉的碱量，K2O+NazO公斤/吨铁水， α一从炉渣中还原气化碱金属的比率% ?B一一煤气中总碱量（包括K,KCN,KF等）被上面炉料吸收的部份 %, C始，C终，C一初渣，终渣或任何炉渣中碱的浓度，% t一时间，分， s一一相对渣量，公斤/吨铁水 19

( 1 ) 最容 易挥 发的是 S I F ` , 最 稳 定 的是 稀土 氟 化物 如 C e F 3 , 其 次稳 定 的是 C a F : 。 包头矿 石中稀 土元 素与结 瘤无 关 。 ( 2 ) K F 比 N a F 的蒸 汽压 高出一个数 量级 , 故 K F 的 挥发 高于 N a F 。 ( 3 ) A I F 3 很特 别 , 低 温 下挥发 少 , 但随 温 度 升高 挥 发增加 很 快 , 1 6 0 0 “ K 远远大于 K F 的 平衡 蒸汽压 。 鼓 风中水份 或 其他 来 源水份 高 温下将 与氟化 物发 生 水解反应 C a F Z + H : O = Z H F ( 气 ) C a O ( 9 ) ’H F 是 很 活 泼的 氟化剂 , 将促 进 其他 氧化物的挥 发 , 例 如: 5 10 : ( 固 渣 ) + 4 H F = S I F ` ( 气 冲 + Z H Z O ( 1 0 ) 炉 料 和 炉瘤 样品 中发 现 有 A Z M X 。 型 络 合 物 晶 体 氟 硅 钾 石 ( K : S I F 。 ) 及钾 冰晶 石 ( K Z A I F 6 N a )F , 说 明氟化 物在 高炉内重 新 组 合 。 图 7 煤 气 中的 氟化物都 计算成 H F , 一 般分 压为 10一 ` 一 1 0一 s at m , 实际应是 多种 氟化物 的混 合物 。 近 代研 究证 明碱 金属 与其 卤化 物熔 盐能 相互 一定 程 度 溶解 [ ’ ` ! , 例 如 K 在 K F 中的熔解 度 为。 . 0 均 ( 分 子 分数 ) , N a 在 N a F 中 的 熔解 度为。 . 03 , 用这 个理 论可 以 解释几 个现象 : ( 1 ) 统计 大 高炉排碱 规律 , 渣 中含 氟越 高 , 排 碱 率升 高 f “ 〕 , ( 2 ) 包钢 高炉 渣脱 硫能 力 比普通 高 炉 渣强 很 多 ; ( 3 ) 包钢 高炉 渣不 能造水 渣 , 见水 就 “ 放炮 ” 。 此外 , 在垂 直取 样 管插 到炉腹 以 后 , 管端 沉积 一 层像 金属 箔一 样的 薄皮 。 19 7 8年 我们 曾在 两座 高炉 试炼稀土 硅铁 合 金 , 炉渣 含氟 高到 15 一 20 % , 因 采用富 氧 高 风 温操 作 渣温 高达 1 7 0 0~ 18 0 0 ℃ [ ’ “ ] 。 物 料平 衡 计 算发 现 , 入 炉 原 料 中 A I : O 矿, C a O , 5 10 2 , M g O , F : 等有 5 0 % 以 上 挥 发 由 煤 气带 出炉外 , 上升 管及 除尘 系统 极 易堵塞 , 接近无 渣 操作 。 上 升管壁 上沉 积 粘结 物 含F 约 10 % , 含 K : O 约 2 % 。 所 以 , 冶炼 包头 含F 矿 石 采用高炉 温操 作是不 利 的 。 3 . 碱 金属循环 , 粼的模 型及分析 碱 金属在 高炉 内 的循环 富 集过 程可 用图 8 的示意图 来说 明 。 碱 金属 的 为害 程 度 既 与 积 累 量成 比 例 , 人 们 自 然 迫 切 需 要 建 立 一 个 能 预 测 积 累量 的 模型 公式 , W 一 K , L u 川 “ 和 K . L i l u s 【“ ] 1 9 8 0 年曾发 表过 积 累过 程模 型 , 但 只 限于 定性 . 无 法定 量 。 作 者总 结前 人 及 自己 的研究 , 提 出 以 下碱 金属循环积 累模 型 , 并 初步 与一些 实际 高炉 ( 包括解 剖 下数 据相 比较 , 符 号意 义 : ( 参看 图 g ) … 石仁敌 盐还原 图 8 碱 金属 ( 钾 ) 在 高炉 内 循 环 富集过 程 Q ` 。 — 原料 带入 高 炉的碱 量 , K Z O + N a ` O 公斤 / 吨 铁水 , a 一从 炉 渣 中还 原 气 化碱 金属的 比率 % 、 评 日— 煤 气 中总碱量 ( 包括 K , K C N , K F 等) 被 上面炉 料吸 收 的部份 % C 始 , C 终 , C — 初渣 , 终 渣或 任 何炉 渣中碱 的 浓度 , % t — 时间 , 分 , 、 — 相对 渣 量 , 公斤 / 吨 铁水

t一冶炼周期，炉料在炉内平均停留时间，小时。 由文献13]，炉渣中碱金属还原为一级反应，所以： -e=kc,k-一反应速度常数，是温度，渣成份的函数；可以在实验室求得11111 d t 炉顶煤气 a(1-B。)Q's a(1-B)Q'. 加料 a(1-B )Qx" 1 QK Q'r Q BQ aB Q'x aBQ:" Q.K- Q. C=Q°.(1+aB) C=Q'(1+aB+(a)2t…+(aB)n-) (1-a)Q°aQ°g (1-a)Q'k aQ Q (1-a)Q.n 放渣 第一循环 第二循环 第n循环 图9碱金属循环富集及最大富集量模型图 当t=0,C=C始，当t=平均放渣时间（分)，C=C终 由此可以得出C终/C始=ek a=C始-C终=1-e-kt (11) C始 在炉渣成份，温度和放渣时间一定的条件下，k,t不变，所以α也可视为常数不变。 B与煤气中碱金属浓度，炉料比表面积及成渣带以上炉料总体积以及炉石和煤气的氧化 能力等有关。当高炉碱积累达到稳定时为方便也可以近似视作常数。 因此，经过一个冶炼周期（τ小时后），每吨铁的炉内碱负荷将由Q增加到Q{,且 Qk=(1+aB)QR。 这样不断循环积累，由Q,Q…Q。且 Q”=Q(1+aB+(dB)2+∴.+(aB)n),积累越来越多，Q"永远大于Qx-'。 但Q:不可能无限增大。当炉渣和炉顶煤气带出的碱量与碱输入Q?相等时即停止增 大，此时：… Q9=(1-a)Q:+a(1-β)Q?=(1-aB)Q 1imQ°=1-ab) Q2 即 (12) n◆cc .Q0×100 1imC始F(1-aB)s% (13) n-oc 1imC终=1a)Q8×100 (14) n-=0∝ (1-aB)S% 影响B的因素比a还要复杂。 煤气中碱蒸汽的沉积是一个复杂的物理化学传质过程。温度，浓度差，气固相之间传质 20

, — 冶炼周 期 , 炉料在炉内平均停留时间 , 小时 。 由文 献 「’ “ 〕 , 炉渣 中碱 金属还 原 为一级 反应 , 所以 : _ d 竺一 k c d t k - 一反应速 度常 数 , 是 温 度 , 渣 成份 的函 数; 可 以 在实验室求得 “ 川 ’ 。 ] 炉顶煤气 a ( l 一 日 。 ) Q 。 : a ( 1 , 日 ) Q , : 加料 Q 。 K Q , : Q 。 : } 。 。 Q , : Q ` : 一 C 二 Q o , ( z + d 日 ) Q , 价 · + : ( a 日) 一Q 口`p 口l ,. Q ùK 。 ù ( 1一 a ) Q 。 : a Q o : t ( 卜 a禹) Q ` : “ Q ` : 一i : - 放旅 第一栩环 第二 循环 第 n 循环 图 9 碱 金属循 环 富集及 最大 富集量 模型 图 当 t = o , C 二 C 始 , 当 t 二 平均放渣 时间 ( 分 ) , C = C 终 由此可 以得 出 C 终 / C蜻 = e 一 k ` _ C 始 一 C 终 _ C始 一 e 一 k t ( 1 1 ) 、 ` 在 炉 渣成份 , . 温 度 和 放渣时间 一定 的条 件下 , k , t不 变 , 所 以 a 也可视 为常数不 变 。 日与 谋 气中减 金属浓 度 , 炉料 比表 面积 及成 渣带 以 上 炉料 总体积 以 及炉 石 和煤 气的 氧化 能 力等有关 。 当高炉碱积 累达 到稳 定 时为方便 也可 以近 似视 作常 数 。 因此 , 经 过一 个冶 炼周 期 ( : 小 时后 ) , 每 吨 铁的炉 内碱负荷 将 由Q 只增 加到 Q簇 , 且 Q J 云 ( l + a 日) Q 分 。 这样 不 断循 环积 累 , 由Q 子 , Q 之… Q 旦 。 且 Q 叹= Q 分〔l + a 日+ ( 伏日) “ + . ’ . + ( a 日) “ 〕 , 积 累越 来越 多 , Q旦永远 大 于 Q 、 卜 ` 。 · 但Q : 不 可能 无 限增 大 。 当炉 渣和 炉顶 煤 气带 出的碱 量 与 碱 输入 Q 竺相 等 时即停止 增 大 , 此 时: Q几 = ( 1 一 a ) Q 竺+ a 吸1 一 日) Q 里= ( 1 一 a 日) Q 皿 m Q Q 2 ( 1 一 a 日) ( 1 2 ) n -」卜 O `二 m C 始 二 n , 一争 ( ) 口 Q Z x 10 0 ( i 一 a 日) s % ( 1 3 ) 1 1 m C 终 二 ( 1 一 a ) Q Z x 1 0 0 ( 14 ) n 一 卜 C , 二 ( 1二五 启) S % 影 响 日的 因素 比 a 还要 复杂 。 煤气 中碱 蒸 汽的 沉积是 一 个复 杂的物 理化 学传质过程 。 温 度 , 浓 度 差 , 气 固 相之 间传质