《北京钢铁学院学报》：包钢炉瘤岩相学研究

D0I:10.13374/j.issm1001-053x.1982.01.001 北京钢铁学院学报 1982年第1期 包钢炉瘤岩相学研究 地质教研室任允英高征铠 摘 要 本文采用偏光、反光及高温显微镜的研究方法为主，并配合x射线分析和扫描 电子显徽镜分析等研究方法，较詳细地研究了包钢高炉炉瘤中的矿物组成及其显微 结构的特征。研究表明： (1)在包钢炉瘤中存在有大量的钾、钠硅铝酸盐矿物，如钾度石(KO· A12O3·2Si0,)、白榴石(K20·A1O3·4SiO2)、斜长石(Na20·A12· 6SiO2-Ca0·A1zO3·2SiOz)、氟云母(KA1.Si0:oF2一K(Fe,Mg) A1Si3O1。F:)等，还有氟硅钾石(K2SiF,)、冰晶石(Na3A1F。)、枪晶石 (3CaO.2SiOz.CaF2)萤石(CaFz)、碳酸钾(K2CO,)硅酸钾K.SiO,)、 硅铝酸钾(K2O.AI2O,.SiOz)及氟化钾(KF)、氯化钠(NaF)等。研究认 为钾、钠碱金属在炉内的循环富集，是高炉结瘤的根本原因。 (2)除钾、钠碱金属在炉内循环富集外，同时还存在着氟的缅环富集，研究 认为氟对高炉炉瘤的生成起到一定的促进作用。 （3)通过对高炉炉瘤以及高炉怒渣矿物组成的研究证明，防止高炉结瘤最根 本的措施是减少入炉原料中的碱金属含量。在当前入炉原料条件下，采用低碱度酸 渣治炼，以利在高炉终渣中生成碱金属硅酸盐矿物，提高格渣排碱率，减少碱金属 在炉内的富集，己为当前生产中防止结瘤的有效措施。 前 言 近两年来，我国在某些钢铁厂的高炉生产中，在炉身部位结瘤极为频繁，严重影响了高 炉的生产。包钢高炉结瘤尤为严重，为此，作者在冶金部组织的包钢高炉炉瘤攻关组和包钢 公司的领导下，对包钢55M3试验高炉炉瘤的矿物组成进行岩相学的研究。并同时对宜钢的 高炉炉瘤的矿物组成进行对比研究，对包钢高炉炉瘤的矿物相组成进行了分析研究，探讨了 高炉炉瘤形成的原因，从而对防止高炉结瘤提出可采用的措施。 一、炉瘤取样部位及外貌特征 1.高炉内型及炸炉瘤孔位置 试验高炉有效容积为55米3，有效高度为12200毫米。炉身部位设有三层取样平台，取样 孔位置分别为大钟降落下沿以下2.94米（置层），4.92米(I层)和6.93米(I层)。处理炉瘤 时，在I层和I层之间开600×600毫米2的炸瘤孔。高炉内型及炸瘤孔位置如图1所示。 ”参加此項工作的还有蒋烈英同志及炼铁教研室参加包钢炉瘤攻关组的同志 1

北 京 钢 铁 学 院 学 报 年第 期 包 钢 炉 瘤 岩 相 学 研 究 地质教研 室 任 允英 高征 艳 摘 要 本 文 采 用偏 光 、 反光 及 高温 显微镜 的研 究方 法 为主 ， 并配 合 射 线分 析 和 扫描 电子 显微镜分 析 等研 究方法 ， 较 祥 细 地研 究 了包钢 高炉炉瘤 中的矿物 组 成及 其 显微 结构 的特征 。 研 究表 明 在 包钢 炉瘤 中存在 有 大量 的钾 、 钠 硅铝 酸 盐矿 物 ， 如 钾 筱石 · · 、 白榴石 · · 、 斜 长 石 · · 一 · · 、 氟 云 母 ， 。 一 ， 。 等 ， 还 有 氟硅 钾石 。 、 冰 晶石 。 、 枪 晶石 萤石 、 碳 酸钾 硅 酸 钾 、 硅 铝 酸 钾 及 氟化 钾 、 氟化钠 等 。 研 究认 为钾 、 钠 碱 金 属在 炉 内的循 环 富集 ， 是 高炉结瘤 的根本原 因 。 除钾 、 钠碱 金属在 炉 内循 环 富集 外 ， 同时还 存在 着 氟的循 环 富集 ， 研 究 认 为 氟对 高炉炉瘤 的生成起 到一 定 的促进 作用 。 通 过对 高炉炉瘤 以及 高炉终 渣 矿物 组 成 的研 究证 明 ， 防 止 高炉结瘤最根 本 的措 施是 减 少入 炉原 料 中的碱 金属含量 。 在 当前入 炉原 料条件 下 ， 采 用低碱度 酸 渣 冶炼 ， 以利 在 高炉终 渣 中生成碱 金属硅 酸 盐 矿 物 ， 提 高终 渣 排碱 率 ， 减 少碱金 属 在 炉 内的 富集 ， 己为 当前 生产 中防 止 结 瘤 的有 效措 施 。 前 近 两 年来 ， 我 国在 某 些钢 铁厂 的高炉生产 中 ， 在 炉身部位 结瘤极为频繁 ， 严 重影 响 了高 炉 的生产 。 包钢 高炉 结瘤尤 为严 重 ， 为此 ， 作 者在 冶 金 部组织 的 包钢 高炉炉瘤 攻关 组和 包钢 公司 的领 导下 ， 对 包钢 试验 高炉 炉瘤 的矿物 组 成进 行 岩相 学 的 研究 。 并 同时对 宣钢 的 高炉炉瘤 的矿 物组 成进 行对 比研究 ， 对 包钢 高炉炉瘤 的矿 物相 组 成进 行 了分 析研 究 ， 探 讨 了 高炉炉瘤 形 成 的原 因 ， 从而对 防止 高 炉 结瘤提 出可 采用 的措施 。 一 、 炉瘤取样 部位 及外 貌特 征 高 炉 内型 及炸 炉密孔 位 试验 高炉有效 容积 为 米 ， 有效高度为 毫米 。 炉 身部位设 有三 层取样 平 台 ， 取 样 孔位 置 分别 为大 钟 降落下 沿 以 下 米 层 ， 米 层 和 米 层 。 处理 炉瘤 时 ， 在 层 和 层 之 间开 毫 米 的炸瘤孔 。 高炉 内型 及炸 瘤 孔位 置如 图 所 示 。 朴 参 加 此项 工 作 的还 有蒋 烈英 同 志及 炼铁教研 室参 加 包钢炉瘤攻 关 组 的 同 志 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1982．01．001

2.高炉结瘤位量及取样部位和外观特征（本文照片均见图版） 试验期间，第一次结瘤在I层及置层之间 垂盘取样孔 的部位取到瘤根、瘤内粘结物及瘤皮。瘤根生 ◆：1900 长在耐火砖上，如照片1所示。瘤内是由部分 h:1000 还原的矿石碎块和焦欧等被低熔点的瘤内粘结 h:6500 物粘结在一起的物质所组成，如照片2所示。 2869 瘤皮外观致密并光滑。结瘤位置及剖面轮廓如 图2所示。第二次炉瘤结在炉内一侧。如图3 炸瘤孔下沿 水平取孔 所尔。此‘溜结构比较疏松瘤样多取自1层取 样孔处。第三次取出的炉貔为炉身上部和中部 本￥2900 h:900 瘤，炉瘤内有大量的孔隙，其中很多白色碳酸 h:2300 鉀和橙色，白色须状硅酸鉀(K:O.A1,O,. 中2100 SiO2)、灰白色枪品石及白色萤石等结晶矿 h:1500 物。如照片3及4所示。炉身中部瘤是由焦 碳、矿石及烧结矿被灰色粘结物粘结在一起的 图1 55M3试验高炉内型及炸擂孔位量 物质所组成。质坚硬，并在缝隙中有大量沉积烟炭。 包钢大高炉炉瘤以及宣钢炉瘤均较坚硬致密，瘤中粘结物为黑灰色，其中均有烟炭沉 积，孔洞处有白色结晶物。宜钢炉瘤中烟炭沉积更为严重。如照片5及6所示。 西北 800 西 东北 A一A剖而东 东南 图2第一次结痛剖面轮廓 图3第二次结瘤剖面轮师 二、高炉炉瘤的矿物组成 高炉炉瘤中主要矿物组成有：六方钾霞石(K2O.A12O32SiO2)、斜方钾霞石(K,O. AIzO3.2Si02)、白榴石(Kz0.Al2O.4SiO2)斜长石(Na2O.A1zOg.6SiO2一CaO. A1zOs.2Si02)、氟云母(KAl:Si3O1aF2-K(Fe,Mg)3A1Si3O1oFz)、枪晶石 (3CaO.2SiO.CaF2)、萤石(CaF2)、氟硅钾石(K2SiF,)、冰晶石(NagA1F,)、 2

高炉 结启位 及取 样部 位和外观特征 试验 期 间 ， 第一 次 结瘤在 层 及 层之 间 的部位取 到瘤根 、 瘤 内粘 结物 及瘤皮 。 瘤根 生 长 在耐火砖上 ， 如照 片 所示 。 瘤 内是 由部分 还原 的矿石碎块 和 焦碳 等被低 熔点 的瘤 内粘 结 物粘结在一 起 的物质所 组成 ， 如 照片 所 示 。 瘤皮外观 致密 并光 滑 。 结瘤位 置及 剖面轮廓如 图 所 示 。 第二 次 炉瘤 结在 炉 内一 侧 。 如 图 所示 。 此 炉 扁 结构比 较疏松瘤样 多取 自 层取 样 孔处 。 第三 次取 出 的炉瘤 为炉身上部和 中部 瘤 ， 炉瘤 内有大 量 的孔 隙 ， 其 中很 多 白 色碳 酸 钾和 橙 色 ， 白色须状 硅 铝 酸钾 、 灰 白色枪 品石 及 白色 萤石 等结 晶 矿 物 。 如 照 片 及 所示 。 炉身中部 瘤是 由焦 碳 、 矿石及 烧 结 矿被灰 色粘 结物粘 结在一 起 的 本文照 片均见 图版 垂 直取样孔 炸瘤孔下沿 一 砂 仁习 民 写 水平取孔 卜 …… 一 图 试 验 高炉 内型及 炸 瘤孔位 里 ‘护，‘，月一 物质所 组 成 。 质坚 硬 ， 并 在 缝 隙 中有大 量沉 积 烟 炭 。 包钢大 高炉炉瘤 以 及 宣 钢炉瘤均较坚 硬 致 密 ， 瘤 中粘结物为黑灰 色 ， 其 中均有烟 炭沉 积 ， 孔洞 处有 白色结 晶物 。 宣 钢炉瘤 中烟 炭沉 积 更为严 重 。 如 照 片 及 所 示 。 ‘践，卜卜 召习的曰 厂 口口口 霎 二 日 二上一雇尸 一 口 甲 坦 心 心勺 】 ‘ 二 ‘ ， 创 件 弓 飞 西豁巍 步北 东南 图 第一 次结 瘤剑面 轮 廓 图 第二 次结 瘤剖面 轮廓 二 、 高 炉妒瘤 的矿 物组成 高炉炉瘤 中主要 矿物 组 成有 六方钾 霞石 。 、 斜 方钾 霞石 。 、 白榴 石 。 斜 长石 一 、 氟 云 母 。 ， 。 。 一 ， 。 。 、 枪 晶石 、 萤石 “ 、 氟硅钾 石 。 、 冰 晶石 。

碳酸钾(KzCO3)、碳酸钠(Na2CO3)、硅酸钾(K2SiO,)硅铝酸钾(KzO.A1zO3. SiO2)氟化钾(KF)、氟化钠(NaF)、铅粒、烟炭、金属铁、富氏体(FexO)、磁铁矿 (FeO,)等。 现将上述物的特征简述如下： 1.钾霞石(K2O.A12O3.2SiO2)此矿物在炉瘤中普遍存在，出现于炉瘤的各部 位。它在高温下能与霞石(NazO.A12O3,2SiO2)形成连续类质同象系列，通常在钾霞石 中均含有5~70%NaA1SiO.分子。在炉瘤中发现的钾霞石有斜方钾霞石及六方钾霞石。斜 方钾霞石呈柱状晶体{001}解理明显，低负突起，二轴晶负光性。如照片7所示。六方钾 霞石晶体呈短六方柱状，有时呈针状。柱面解理及低面解理发育不好，在薄片中常呈长方形 或近于正方形或六方形断面出现。折射率近于树胶，极低负突起。正交偏光间是暗兰灰干涉 色。一轴晶负光性。如照片8所示。 2.白榴石，在炉瘤中常与钾霞石、云母共生，并在炉瘤中普遍发现有白榴石。在薄片 中为无色透明，常呈不具棱角的圆形粒状。折射率较萤石高，可与萤石加以区别，低负突起 (Np=1.503,Ng=1.509)。在正交偏光镜间观察几乎呈现均质性。但仔细观察有极微的 干涉色（暗灰），有时出现纵横交错的聚片双晶。 钾霞石及白榴石在瘤内的生成，是由于碱金属在炉体上部循环富集，并'炉料和炉墙中 的硅、铅相结合形成低温共熔物，在炉温下降时，即可结晶为碱金属的硅铝酸盐矿物一钾 霞石或白榴石〔1)。 3.氟云母在炉瘤中发现有两种，一种在薄片中为谈褐色至谈黄色，具有多色性，纵 切面多呈条状，其上具有细而直的解理，但也有呈平行{001}的片状。另一种在薄片中具 有无色到淡兰色的多色性。其成分为含氟金云母与含氟白云母之固溶体。 氟云母的生成是由于炉内气态氟化物与钾霞石和白榴石结合生成。即： KA1SiO.+KAISi2O。+A1F3→KA1aSiO1aF2+KF 因此，氟云母在炉瘤中普遍出现，并普遍与钾霞石及白榴石共生，并大分布于气孔周 围。如照片9及10中鉀霞石、白榴石及氟云母在炉瘤粘结物中的分布。 4.萤石在炉瘤内发现的萤石也较普遍，在上部、下部瘤中均有出现，并在瘤样的表 面及孔洞处均有发现，有高福下再结品形成的萤石出现（即CaO+2HF=CaF2+H2O)。 折射率为1.434，正交偏光镜下显均质性。 5.枪品石在试验高炉的炉瘤中枪晶石普遍出现，但其在炉瘤中的含量一般少于碱金 属的硅铝酸盐矿旷物。品体呈柱状，板状，中正突起，二轴正品(2V=63°)，具有矛头或聚 片双晶在炉身中部瘤样的表层沉积矿物中也发现枪晶石的结晶体。 6,斜长石在瘤根中易出现，在薄片中呈板状，具有聚片双晶，微斜消光，二轴晶正 光性，光轴角中等，为富含钠的斜长石。 7.氟硅鉀石一般晶体细小，无色透明，折射率为1.340，为均质性矿物。一般多出 现于瘤样的表层沉积物中。 8.冰晶石在油浸薄片中无色透明，呈假立方体状，粒状，折射率1.369。正交偏光 间干涉色极低。一般出现于炉身上部潮表层沉积物中。 9.碳酸卸、碳酸钾钠以及碳酸钙在瘤样表层结晶物中普遍存在。在油浸薄片中无色透 明，闪突起及双晶非常明显，正交偏光间干涉色高。 10,硅酸鉀在炉瘤中普遍发现于瘤样表层或孔洞中。在油浸薄片中折射率大于1.534小 3

碳 酸钾 、 碳 酸钠 、 硅 酸钾 硅 铝 酸钾 氟化钾 、 氟化钠 、 铅 粒 、 烟 炭 、 金 属 铁 、 富 氏体 、 磁 铁矿 ‘ 等 。 现 将上述 矿 物 的特 征简 述如下 钾霞 石 。 此 矿物 在炉瘤 中普遍 存在 ， 出 现于炉瘤 的 各部 位 。 它在 高温下 能 与霞石 形成连 续 类质 同象 系列 ， 通 常在钾 霞石 中均含有 ‘ 分 子 。 在 炉瘤 中发 现 的钾霞石有斜方钾霞石 及六 方 钾霞石 。 斜 方钾霞石 呈柱 状 晶 体 解理 明显 ， 低 负突 起 ， 二 轴 晶 负光性 。 如照 片 所 示 。 六方钾 霞石晶 体呈 短 六方 柱状 ， 有时 呈针 状 。 柱面解理及低 而 解 理发 育 不 好 ， 在 薄片 中常呈 长 方形 或近于正 方 形或 六方形断 面 出现 。 折 射 率 近 于树 胶 ， 极低 负突起 。 正 交偏 光问 呈 暗 兰灰 干 涉 色 。 一 轴 晶 负光 性 。 如 照 片 所示 。 白榴 石 ， 在 炉瘤中常与钾 霞石 、 云 母共生 ， 并在 炉瘤 中普遍 发现有 白榴 石 。 在薄片 中为无 色透 明 ， 常呈 不具 棱 角 的圆形 粒 状 。 折射率 较萤石高 ， 可 与萤石加 以 区 别 ， 低 负突起 二 ， 。 在 正 交偏 光 镜 间观察几 乎呈现 均质性 。 但 仔 细 观察有 极 微 的 干 涉 色 暗 灰 ， 有 时 出现 纵横交错 的聚 片双 晶 。 钾 霞石 及 白榴 石在瘤 内的生成 ， 是 由于碱 金 属 在炉 体上部循 环富 集 ， 并 与 炉料 和 炉墙 中 的硅 、 铝相 结合形 成低 温共熔物 ， 在 炉 温 下 降时 ， 即可 结 晶为碱 金属 的 硅 铝 酸 盐 矿物－ 钾 霞石或 白榴 石 〕 。 氟云 母 在 炉瘤 中发 现有 两种 ， 一 种 在 薄片 中为淡褐 色至淡黄 色 ， 具 有多 色性 ， 纵 切 面 多呈 条状 ， 其 上具 有 细而 直 的解 理 ， 但 也有 呈 平行 的片状 。 另一 种 在 薄片 中具 有无 色到淡 兰 色的多色性 。 其成分为 含氟金云母 与 含氟 白云 母 之 固溶 体 。 氟云 母 的生 成是 由于炉 内气态 氟化物 与钾 霞石和 白榴 石结合 生 成 。 即 ‘ 。 一今 一。 因此 ， 氟云母 在 炉瘤 中普遍 出现 ， 并 普遍 与钾霞石 及 白榴 石共生 ， 并大 鼠分布于气孔 周 围 。 如 照 片 及 中钾 霞石 、 白榴 石及氟云母在 炉瘤粘 结物 中的分 布 。 萤石 在 炉瘤 内发现 的萤石 也 较普遍 ， 在 上部 、 下 部瘤 中均有 出现 ， 并 在瘤 样 的 表 面 及孔 洞处均有发现 ， 有高温下 再 结 晶形成 的萤石 出现 即 。 折射 率为 ， 正 交偏 光 镜下 显 均质性 。 枪 晶石 在 试 验 高炉 的 炉 瘤 中枪晶石 普遍 出现 ， 但 其在 炉瘤 中的 含量一 般 少 于碱金 属 的硅 铝 酸盐 矿物 。 晶 体呈 柱状 ， 板 状 ， 中正 突起 ， 二 轴正 晶 二 “ ， 具 有矛 头 或聚 片双 晶在炉身中部瘤样 的表 层 沉积 矿 物 中也 发现枪 晶石 的 结 晶 体 。 斜长石 在瘤根 中易 出现 ， 在 薄 片 中呈板状 ， 具 有聚片 双 晶 ， 微斜 消光 ， 二 轴 晶正 光性 ， 光轴 角中等 ， 为富 含钠 的斜 长 石 。 氟硅钾石 一般 晶体细小 ， 无 色透 明 ， 折射 率 为 。 ， 为均质性矿 物 。 一 般 多 出 现于 瘤样 的表层 沉积 物 中 。 冰 晶石 在 油浸 薄片 中无 色透 明 ， 呈假立 方 体状 ， 粒 状 ， 折射 率 。 正 交偏 光 间干涉 色极低 。 一 般 出现于 炉身上 部瘤 表层 沉 积 物 中 。 碳 酸钾 、 碳 酸钾钠 以 及碳 酸钙 在 瘤 样表 层 结 晶物 中普遍 存在 。 在 油浸 薄片 中无 色透 明 ， 闪突起及双 晶 非 常 明显 ， 正 交偏 光 问干 涉 色高 。 硅 酸钾 在 炉 瘤 中普遍 发现 于 瘤样 表层 或孔 洞 中 。 在 油浸 薄片 中折射 率大 于 小

于1.528，平行柱状解理明显。正交偏光间干涉色较低，平行消光。 11.其它在上部炉瘤瘤样表层沉积结晶物中还发现有须状硅铝酸钾(K2O.A【2O3. SiO,)、K,Si:Os、KF及NaF等矿物。并在瘤样的孔隙中常发现有金属铅粒。 三、不同部位瘤样的矿物组成及化学成分， 1,瘤样表面及其孔洞中的矿物相组成及扫描电镜分析 采用油浸法测定瘤样表面及孔洞中的结晶矿物相的折射率、晶形和其它光学性质以及x 射线分析和扫描电镜分析确定有下列矿物组成：枪晶石、萤石、硅铝酸钾(K2O.A12O,. SOz)(照片3)钾霞石、氟云母、硅酸钾、方解石、碳酸钾、碳酸钾钠、冰晶石、氟硅钾石、 硫酸钾(K2SO,)氟化钾、氟化钠等。1高炉炉瘤孔洞（编号8一1,8一2)表而结晶 的矿物主要有长柱状的枪晶石、碳酸钾及碳酸钾钠（少）、硅酸钾、及萤石等。如照片4所 示。 以上所述各瘤样表面及其孔洞中的结晶物相在实体显微镜下分选后，扫描电镜分析结果 见表1 表1 瘤样表面及其孔洞中结晶矿物相扫描电镜分析 扫描电镜分析元素相对含量(%) 扫描 编号 矿物名称 K Al Si Ca S 电镜照片 白色须状结晶物(K20.A120,.Si02)45.79831.35722.843 照片11 6-1 Kz0.A1z03.SiO2理论值 48.7533.7517.50 灰白色粒状或针状结晶物 6-8 (K20,Al203.2Si02) 51.57825.13923.282 K0.A1203.2SiO:理论值 41,4928.7229.79 包钢1高炉瘤样表面 8-1 柱状白色结晶物(3CaO.2SiO2.CaF2) 29.69970.300 3CaO.2Si02.CaF,理论值 25.9274.08 焦灰表而黄色沉积物(K2SO) 72.119 27.880 11-1 K2SO理论值 70.90 29.10 注：扫描电镜分析值与矿物理论值的偏差，主要是由于上述结晶物相中还固溶有其他元 素造成的。6-8样品误差较大，系因其中有K,O.SiO,存在。 2.喜根的矿物组成及化学成分 (1)耐火砖的侵蚀带主要矿物有：莫来石(3A12O3,2SiO2)、钾霞石、刚玉(B-A【2○3)、 富钠斜长石、枪晶石及铝酸钾等。 在靠近耐火砖侵蚀带以及瘤根中钾霞石及烟炭的生成量较多，这是由于炉内的钾、钠蒸 气及CO与耐火砖中的莫来石和二氧化硅起作用而生成，这些矿物的生成产生体积膨胀导致 炉衬破坏。如照片12所示。其反应为〔2)： 4K+2C0+号(3Al,0,2Si0,)+85i0=2(K,0.A1,025i0,)+2C 4

于 ， 、 平行柱 状 解理 明显 。 正 交偏 光 间干 涉色较低 ， 平 行消光 。 其它 在 上部炉瘤瘤样表层 沉积 结晶物 中还 发现有须状硅 铝酸钾 ， 。 、 及 等矿 物 。 并在瘤样 的孔 隙中常发现有金属铅 粒 。 三 、 不 同部 位瘤样 的矿 物组 成 及化学成分 ， 瘤样 裹面 及其孔 洞 中的矿 物相组成 及扫 描 电镜分 析 采用 油浸 法 测定瘤样表 面 及孔 洞 中的结 晶矿物相 的折射率 、 晶 形和 其 它光学性质 以 及 射 线分析和扫 描 电镜分析确定有下列矿物组成 枪 晶石 、 萤石 、 硅 铝 酸钾 照 片 钾霞石 、 氟云母 、 硅 酸钾 、 方解石 、 碳 酸钾 、 碳 酸钾钠 、 冰晶石 、 氟硅钾石 、 硫 酸钾 ‘ 氟化钾 、 氟化钠 等 。 甘 高炉炉瘤孔 洞 编号 一 ， 一 表面 结晶 的矿物 主要 有长柱状 的 枪晶石 、 碳 酸钾及碳 酸钾 钠 少 、 硅 酸钾 、 及萤石等 。 如照片 所 示 。 以 上所述 各瘤样 表面 及其孔 洞 中的结 晶物相在实体显微镜下分选后 ， 扫 描 电镜分析结果 见表 表 瘤样 表 面及 其孔 洞 中结晶矿物相 扫描 电镜分析 晋瞥鹦等瞥 编 号 ’ 矿 物 名 称 扫 描 一 一电镜照 片 白色须状 结晶物 ， 一 、 白色须状 结晶物 ， … · ‘ 理论值 一 注 扫描 电镜分 析值 与矿 物理 论值 的偏差 ， 主 要是 由于 上 述 结 晶物相 中还 固溶 有其他元 素 造成 的 。 一 样 品 误 差较 大 ， 系 因其 中有 存在 。 瘤根 的矿 物组 成 及化学成 分 耐火砖的侵 蚀带 主要矿 物有 莫来石 。 ， 、 钾霞石 、 刚玉 日一 、 富钠 斜 长石 、 枪 晶石及 铝 酸钾等 。 在靠近 耐火砖侵 蚀带 以 及瘤根 中钾 霞石 及 烟 炭 的生成量较多 ， 这 是 由于炉 内的钾 、 钠 蒸 气 及 与耐火砖 中的 莫来 石和二氧 化硅 起作用 而 生成 ， 这 些矿 物 的生成产 生体积 膨 胀 导致 炉 衬 破坏 。 如 照 片 所示 。 其反 应 为 〔 〕 。 ， ‘ ，、 。 ， 、 、 艺七 曰 了 ‘ 石 八 ” ‘ 艺。 ‘ 曰 ， ， ， ， ‘ ， 。 八 、 ， 。 曰 艺叹人 口 · 八 口 · 洛 口 艺七

(2)瘤根靠近耐火砖侵蚀带的炉墙粘结物。瘤根中主要矿物相为钾霞石、白]榴石、枪 晶石、斜长石及少量的氟云母、萤石和金属铁以及缝隙之间的沉积炭等。如照片13及14所 示。 耐火砖侵蚀带及瘤根的化学成分见表2。 表2 耐火砖侵蚀带及瘤根的化学成分 编号 名 称 TFe i Na2O K2O F2 CaO MgO SiO2Al:O 1 耐火砖侵蚀带 4.71 2.06 17.45 5.15 26.6 1.20 瘤 根 14.70 3.49 12.12 5.70 23.01.90 13.65 5.48 3 瘤 根 7.39 2.5715.75 5.40 16.7 1.61 12.43 7.61 3,瘤内粘结物的矿物组成及化学成分 炉瘤内粘结物的主要矿物相为：钾霞石、白榴石、萤石、氟云母（多分布于气孔处或钾 霞石的周围)、枪晶石含量很少。此外，还有少量的金属铁、焦炭等。如照片15及16所示。 瘤内粘结物的化学成分见表3。 技3 瘤内粘结物的化学分析 编号 名 称 TFe FeO Na,O K2O CaO SiO2 Al2O3 BaO 2-3 南瘤面内部粘结物 23.88 30.04 2.17 8.91 10.00 13.921.1012.560.473 2-3 南瘤面粘结物 29.40 2.00 7.58 7.60 4. 瘤皮的矿物组成及化学成分 瘤皮中主要的矿物有：钾霞石、白榴石、氟云母、枪船石、萤石、黄长石等。榴皮化学 成分见表4。 表4 瘤皮化学成分 编号 名称 TFe Na2O K2O F2 CaO Si02 A12O3 Bao MgO 1-1 瘤皮 17.24 2.95 7.27 13.20 16.0 20.45112.80 0.731 瘤皮 0.65 1.48 21.82 5.13 <0.1 0.12 从以上两个瘤皮的矿物组成及化学成分可明显看出其中枪晶石的含量不同。这可能是由 于炉瘤生成府，熔渣的浸入冠不同所造成，”熔渣的浸入量多时，瘤皮中的枪品石含量就] 显增乡。 从以上瘤根、内粘结物以及榴皮的矿物相组成来看，可明显看出：其矿物成均以碱金 属的硅铝酸盐甜矿物为主，其次则为枪品万及萤石等。对各瘤样巾同矿物组成量仪作目佔 比较（见表5）。 5

瘤根 靠近耐火砖侵 蚀 带 的炉墙 粘结物 。 瘤 根 中主要矿 物相 为钾霞石 、 白榴 石 、 枪 晶石 、 斜长石及少 量 的氟云母 、 萤石 和 金属 铁 以 及缝 隙之 间 的沉积 炭等 。 如 照 片 及 所 示 。 耐火砖侵蚀带 及瘤根 的化 学成 分见 表 。 表 耐 火砖侵 蚀带及瘤根 的 化学成 分 ， · … ‘ … 一八︸孟 一 编 号 名 称 ’ 。 … 旧 。 ” ‘ … 耐火砖 侵蚀带 … ‘ · ‘ … · … ‘ · ‘ ’ · ‘ … … 瘤 根 … 。 … · 。 ‘ 。 一 瘤 根 · … · 。 ’ … 和 内粘结 物 的矿 物组 成 及 化 学成 分 炉瘤 内粘结物 的主 要 矿物 相 为 钾霞石 、 白榴 石 、 萤石 、 氟云 母 多分 布于 气孔 处或钾 霞石 的周 围 、 枪 晶石 含量很 少 。 此 外 ， 还 有少 量 的金属 铁 、 焦炭等 。 如 照 片 及 所示 。 瘤 内粘结物 的 化学成 分 见 表 。 表 瘤 内粘 结物 的 化学 分析 编 号 一 南 瘤 面 内部 粘结 物 一 南瘤 面 粘结物 竺尘竺些业竺匕全竺全竺兰业竺 … · ” ‘ … ‘ 。 · “ ‘ · ‘ · ‘ 。 ’ ‘ · · ‘ 兰竺… · ” 了夕产 · … “ 一一二 瘤皮 的矿 物组 成及 化 学成 分 瘤 皮 中主 要 的矿 物 有 钾霞石 、 白榴 石 、 氟云母 、 枪 品石 、 萤石 、 黄长石 等 。 瘤 皮 化学 成 分 见 表 。 表 瘤 皮 化学成 分 编号 名称 瘤皮 瘤皮 …‘ · 一 一 · 从 以 上 两个 瘤皮 的矿 物组成 及化学 成 分可 明显看 出 其 中枪 晶石 的 含量不 同 。 这可 能是 由 于 炉瘤生成后 ， 熔 液 的浸入 量 不 同所造成 ， 当熔 济 的浸入 量 多时 ， 瘤皮 中的枪 品石 含最就 明 显 增多 。 从 以 上瘤 根 、 瘤 内粘结物 以 及瘤皮 的矿 物相 组成 来 吞 ， 可 明显 石 出 其矿 物组成 均 以 碱 金 属 的 硅铝 酸盐矿 物为主 ， 其次 则为枪 钻石 及萤 石 等 。 对 各瘤 样 中 了同矿 物 组成 含 脸仅 作 目估 比较 见 表

表5 不同部位炉瘤中矿物组成含量分布 名 钾 *萤 沉 金* * 铝 氟云母 斜长石 薯 硅钾石 黄长石 属铁 酸钾 酸钾 称 石 石 石 石 钾玉 氟化钾 霧 玻璃相 方解石 难铝酸钾 瘤 + 少 少 + 少 少 少 少 少 么 少 根 + 粘瘤 少 少 少 少 结 少 少 少 + 少 有 中 瘤 X 少 少 少 么 少 少 + 少 皮 初高 少 成炉 少 渣内 十 注： 具有◆号的矿物常分布于瘤样表面及其孔洞表面，为瘤样表面结晶矿物。 四、包钢1高炉及宣钢高炉炉瘤矿物组成与包钢试验高炉炉瘤矿物组成的比较 1,1“高炉炉瘤的矿物组成 1#高炉炉瘤的矿物组成主要有：枪晶石、钾霞石、霞石及氟云母和白榴石、萤石等。与 试验高炉溜样比较，1高炉瘤样外观很致密，而试验高炉的瘤样则比较疏松。从矿物组成看 1#高炉炉瘤中枪晶石含量较多，这可能是由于1“高炉炉瘤生成时期较久，属老年瘤，并长期 受熔渣浸入，因而导致枪晶石含量较多。如照片17所示。 2. 寶钢高炉炉瘤的矿物组成 宜钢高炉炉瘤中的矿物组成主要为钾霞石（包括斜方钾霞石及六方钾霞石)及白榴石， 其次则为少量橄榄石、金属铁、磁铁矿、沉积烟炭和石墨炭等所组成等。如照片18所示。 包钢1高炉炉瘤及宣钢高炉炉榴化学成分见表6 表6 包钢1高炉炉瘤及宣钢高炉炉瘤化学成分 编号 名 称 TFe Na2O K2O 分 CaO SiOx A120g 8-3 包钢1“高炉炉瘤粘结物 3.95 1.78 6.23 7.60 28.60 8.92 9.07 8-4 包钢1*高炉炉榴粘结物 37.28 1.46 4.20 7.20 24.90 11.73 3.88 001 宣钢高炉炉瘤粘结物 1.52 16.28 1.79 20.40 30.42 13.74 五、炉内粘结物（初成渣）的矿物组成及化学成分 试验高炉炉内粘结物的矿物组成以枪晶石为主，其次为黄长石及钾霞石。钾霞石多分布 于枪晶石大品粒中，并发现渣相与aFe已开始分离。如照片19、20及21所示。化学成分见表 6

表 不 同部位 炉瘤 中矿物 组成 含量分布 方 豁 、 屁 目 ， 力 、 ， 偏 味 国 引二碗 流 … 口 偏引， 。 ， 川、 卜硅 ’ 豁 ‘ … ‘ 一‘ … ‘ … “ 少 ，少 … 少…幸“ … 少 … 少 … 少…少 … 少 … 少 … 少… 少 卜 馨…… 幸… ‘ …丰 ‘ …… 少 ，少 … 少 ……州 …… · … · …… 少 … · 万… 一 百…平… ‘ 幸… …子 口…引 二 …万万 …可万匹下下 鬓餐… ‘ … 」少 ，少 …… ，少 … 少 …’ 少 … 幸… 少 少 ……… · … · … 十 … 少… 注 具 有 号 的矿物 常分 布 于瘤样表面 及 其孔 洞表面 ， 为瘤样表面 结 晶矿物 。 四 、 包 钢 ” 离炉及宜 钢高炉炉容矿 物组成与包 钢试 验商炉炉疤矿 物组成 的 比较 “ 离炉炉翻 的矿 物组成 “ 高炉炉瘤 的矿 物组成 主 要有 枪 晶石 、 钾 霞石 、 霞石 及氟云母 和 白榴石 、 萤石 等 。 与 试验 高炉瘤样 比 较 ， “ 高炉瘤样外 观 很 致密 ， 而试验 高炉 的瘤样 则 比 较疏松 。 从矿 物组成 看 “ 高炉炉瘤 中枪 晶石 含量较多 ， 这可 能 是 由于 高炉炉瘤生成 时 期较久 ， 属老年瘤 ， 并长 期 受 熔渣浸 入 ， 因而导 致枪 晶石 含量较多 。 如照 片 所示 。 宜 钢商 炉 炉瘤 的矿 物组成 宣钢 高炉炉瘤 中的矿 物组 成 主 要为钾霞石 包括斜 方 钾霞石 及 六方钾霞石 及 白榴 石 ， 其次 则为少量橄 榄石 、 金属 铁 、 磁铁矿 、 沉积 烟 炭和 石墨炭等所组成 等 。 如照 片 所示 。 包钢 高炉炉瘤 及 宣钢 高炉炉瘤 化学成 分见表 表 包钢 井 高炉炉瘤 及宣钢 高炉炉瘤 化学成 分 编 号 一 名 称 之 一 · ” ‘ · 」“ · … · “ · ” · ” · 。 … 。 … 〕 包钢 “ 高炉炉瘤 粘 结物 包钢 书 高炉炉瘤 粘 结物 宣钢高炉炉瘤 粘结物 ‘ · … ‘ · ‘ … ‘ ， · · 〕 】 · ‘ ” · ‘ … ‘ · ‘ · · · … · ‘ · · ‘ ” 五 、 炉 内粘结物 初成渣 的矿 物组成 及 化学成 分 试验 高炉炉内粘 结物 的矿 物 组成 以 枪 晶石为 主 ， 其次为黄长石及钾霞石 。 钾霞石多分 布 于 枪 晶石 大 品粒 中 ， 并发 现 渣相 与 ‘ 已开 始分 离 。 如照 片 、 及 所示 。 化学成 分 见 表

表7 试验高炉炉内粘结物的化学成分% 样号 部位 原料条件 TFe MFe FeONa,O K,O F CaO SiO2 SP-34 I-1 70%烧结矿 31.88 30.06 1.98 2.60 7.14 5.1517.08 11.59 SP-48 I-1 同上 60.71 43.58i14.1 0.54 4.42 2.42 9.60 8.41 软0610M⊥管100%白云矿 34.17 43.101.28 5.009.60 12.21 从以上矿物组成及化学成分可明显看出在炉内粘结物中主要矿物组成为枪晶石，而钾钠 硅铅酸盐矿物则明显减少，这是炉内粘结物与炉擅内粘结物在矿物组成上的主要区别。 六、熔点测定 采用光学高温计对炉瘤中粘结物及初成渣进行了熔点测定〔1)，测定结果见表8。 表8 炉瘤粘结物与初成渣的熔点测定结果 名 称 初熔温度℃ 熔点℃ 终熔温度℃ 试验高炉靠炉样粘结物 980 1130 1150 试验高炉上部瘤内粘结物 1030 1140 1160 试验高炉中部瘤内粘结物 1050 1120 1140 试验高炉L取熔渣(10M) 1060 1260 1300 从熔点测定结果，香出试验高炉炉身部位炉瘤的粘结物初熔温度较低，1熔化区间较 窄，只有90℃一170℃，表明这些粘结物主要由低熔点粘结物组成。而初成渣的初熔温度则 较高，熔化区间达20℃，说明其中高熔点的物质较多。 七、炉瘤形成原因的初步分折 通过对包钢炉瘤进行岩 相学研究的初步结果，可认 为炉瘤形成的原因有下列几 点： K:0 1.根据对炉瘤不同部 K:0+Na:O K:0 位的矿物组成研究表明，在 八0 炉瘤内含有大量钾、钠的硅 铝酸盐矿物，如钾霞石、门榴 10 石、拟云母等矿物。化学分 203040060708090 (K:∩+aa0)96-- 析也表明在炉榴中积累了人 ◆炉瓶中白石矿碱金腐餐 量的碱金属。如在瘤根、瘤 一一口炉料中白云矿含碱金属最 内粘结物及瘤皮中碱金属台 图4炉瘤和炉料中白云矿含碱金属量 7

。 表 样号 …部位 试验 高炉炉 内粘结物 的化学成 分 原 料 条件 块月︸ ，﹄ ，曰 一 … ，一 ‘ 烧 结矿 一 一 … 。 软。 上 管一 。 白云矿 ，。 … 。 。 … … · ” 。 … 从 以 上矿 物 组成 及化学成 分可 明 显看 出在 炉内粘结物 中主 要矿 物组成为枪 晶石 ， 而钾钠 硅 铝 酸盐矿物 则 明显减 少 ， 这 是 炉内粘 结物 与炉瘤 内粘 结物在矿 物组成 上 的 主 要 区 别 。 六 、 熔 点测 定 采 用 光 学 高温计对 炉瘤 中粘结物 及 初成 渣进 行 了熔点 测定 〔 〕 ， 测定 结果 见 表 。 表 炉瘤 粘结物 与初成 渣 的熔点 测定 结果 名 稍 … 初 熔 温 度 ℃ 熔 点 ℃ 终 熔 温度 ℃ 试验 高炉 靠 炉样 粘结物 试验 高炉 上部瘤 内粘结物 试验 高炉 中部瘤 内粘结物 试验 高炉土 取 熔 渣 〕 从 熔点 测定 结果 ， 看 出试验 高炉 炉身部位 炉瘤 的 粘结物初 熔 温度较低 ， 而且 熔 化区 间较 窄 ， 只 有 ℃ 一 ℃ ， 表 明这 些 粘 结物 主 要 由低 熔点 粘 结物组成 。 而 初成 渣 的初熔温 度 则 较 高 ， 熔 化 区 间达 ℃ ， 说 明其 中高熔点 的 物质较多 。 七 、 炉瘤形成 原 因 的初 步分 析 卜 丫了 护 协曝 件 一 一 一 「 广－ 厂一 一一一丁一 一 ‘ 一 万一 溉 协 ’ 、 通过 对 包钢 炉瘤 进 行岩 相 学研究 的初 步结果 ， 可认 为炉瘤 形 成 的原 因有下 列几 点 根 据对炉瘤 不 同部 位 的矿 物 组成 研究 表 明 ， 在 炉瘤 内含有大 量钾 、 钠 的硅 铝 酸盐矿 物 ， 如 钾霞石 、 自榴 石 、 氟云 母 等矿 物 。 化学 分 析 也 表 明在 炉瘤 中积 累 一 ’ 大 量 的碱 金属 。 如 在瘤 根 、 瘤 内粘结物 及瘤 皮 中碱 金属 含 一 头 · 名 一 一 炉雇 中自云 石 矿 一 含碱 金属健 炉料中 白云 矿 含碱 金属 最 图 炉瘤 和炉 料 中 白云 矿 含碱 金 属 量

量高达10~25%。在炉瘤的孔隙结晶物中碱金属含量高达23~33%。因此，研究认为碱金属 在炉内的循环富集〔3)，是包钢高炉结瘤的根本原因。 2.炉瘤中的碱金属含量比一般炉内取出的炉料要高得多。从图4中可明显看出炉瘤中 碱金属含量比炉料中含量明显增高。这说明炉瘤是炉料在炉内停滞一段时间，碱金属大量积 累后才生成。 3,在各瘤样中都含有一定数量的氟矿物：枪晶石、萤石、氟云母、氟硅钾石、冰晶 石等。化学分析也表明炉瘤中氟的含量是很高的。如在瘤皮中含氟量高达13.2%。这说明在 高炉中同时存在着氟的循环富集，由于氟的存在加剧了K、Na、Si、A】等元素的循环积 累，使高炉中气相物质异常活跃。因此，研究认为氟对炉瘤的形成起到一定的促进作用。 4.在炉瘤中以及表面沉积物中，均有较多量钾钠的硅铝酸盐、硅酸盐、碳酸盐以及其 氟化物，从相图中可知这些物质可以组成一些低熔点物相。如K2O一A12O3一SiO,系统的 最低共熔温度为695℃（图5），KF一NaF一K,O一NazO一SiO,系统的最低共熔温度为 626℃，KF一NaF-K2CO,一Na2CO,系统的最低共熔温度为558℃及KF一NaF一CaF2 系统的最低共熔温度676℃。 SiO 17 方石英，1600 1400 石英 1200 1000 K:04Si0, 770° K2025i0, 1045 780. 六方钾石 K:0587 K,Q4l.0,2Si01 3Al:O:SiO KOAL:OSiO: 1850◆ K,OAL:O, K2011A,0Al:0, 2020 图5Kz0一A1203一Si0z系统三元相图 ?上述物质在炉料中积累到一定程度时，在较低的温度时就熔化了，随着炉料中其它物 质的加入，其成分发生变化，熔点也随着有所提高，最终成为炉瘤中的粘结物。 5.K、Na、F、对耐火材料的侵蚀及瘤根的生成。 8

量高达 。 在炉瘤 的孔 隙结 晶 物 中碱 金属 含量高达 。 因此 ， 研究认为碱金属 在炉 内的循 环富 集 〕 ， 是 包钢高炉 结瘤 的根 本原 因 。 炉瘤 中的碱金属 含量 比一 般炉 内取 出的炉料要 高得多 。 从 图 中可 明显看出炉瘤中 碱 金属 含量 比 炉料中含量 明显 增 高 。 这 说 明炉瘤是 炉料在炉 内停滞一 段 时 间 ， 碱金 属大量积 累后 才生成 。 在 各瘤样 中都 含有一定数量 的氟矿 物 枪 晶石 、 萤石 、 氟云母 、 氟硅钾石 、 冰 晶 石等 。 化学分析 也 表明炉瘤 中氟的 含量是 很高 的 。 如 在瘤 皮 中含氟量 高达 。 这 说 明在 高炉中 同时存在着 氟的循环富 集 ， 由于 氟 的存在加 剧 了 、 、 、 等元 素 的循环积 累 ， 使 高炉 中气 相物质异 常活跃 。 因此 ， 研 究 认为氟对炉瘤 的形成 起到一定 的促进 作 用 。 在炉瘤 中以 及 表面 沉积 物 中 ， 均有较多量钾钠 的硅 铝 酸盐 、 硅 酸盐 、 碳 酸盐 以 及 其 氟化物 ， 从相 图中可 知这些物质可 以 组成一 些低 熔点物相 。 如 一 一 系统 的 最 低 共熔 温 度为 ℃ 图 ， 一 一 一 一 系统 的最低 共熔 温度 为 ℃， 一 一 一 。 系 统 的最低 共熔温 度为 ℃ 及 一 一 系 统 的最低 共熔温 度 ℃ 。 郑 ‘ 翼篇趣 凡 了 兰孙『 峰 ， 黯 ， 立卯各 ，泛 认旅犷 斜方钾 盆 了 幻 旧 ‘ 飞 、 人 伙 ， 护 图 一 一 系统 三 元 相 图 当上述物质在炉料中积 累 到一定 程 度时 ， 在较低 的温度时就 熔化 了 ， 随着炉料 中其它 物 质 的加 入 ， 其成 分发生变 化 ， 熔点 也随着 有所提高 ， 最 终成 为炉瘤 中的粘 结物 。 、 、 、 对 耐 火 材料 的侵 蚀 及瘤根 的生成

高炉煤气中携带的含K、Na、F等的气态物质，不但在炉料中沉积，也在炉衬的砌缝和 耐火材料的孔隙中沉积，并与耐火砖发生作用，生成钾霞石、白榴石、舍钾的B一刚玉、铝 酸钾等物质。当钾霞石生成时体积膨胀40%，造成耐火材料破坏，并变得疏松，使气态物质 更容易侵入和沉积，如耐火砖侵蚀带中的碱金属含量(K2O+NazO)高达20%，F达5% 以上。这些物质大量富集同样导致低熔点矿物的生成，它们与炉料的碎粒和粉末粘结在一起 生成了瘤根，这就成为炉瘤生成的基础。 6.包钢高炉中、上部瘤的生成及其发展过程 通过对炉瘤粘结物与初成渣矿物组成及熔点测定等研究，认为在初成渣尚未生成的炉身 中上部炉瘤就能够生成。 包钢高炉炉瘤的特点是位置高，长得快，呈环形，体积大，处理困难。其形成原因除与 原料中K、N、F在高炉内循环富集有直接关系外，还与包钢烧结矿、球团入炉后强度不好 有关系。如烧结矿还原粉化率(<3mm)达25%左右，球团矿粉化率达30%以上。这些粉 末存在于炉料的缝隙中，由于其表面积很大，又含有大量的铁的氧化物，因而对煤气中K、 Na、KCN及NaCN等还原性气体吸附能力很强，在低温下氧化铁被还原为金属铁，碱金属 则沉积下来。炉料正常下降时，由于时间短，这些粉末中积累的碱金属只能达到一定程度。 当发生难行、悬料、特别是休风时，炉料停滞，温度随之降低，由于时间长，使得粉末中的 碱金属积聚量不断增加，以致产生低熔点矿物相，形成以高熔点的固体炉料为骨架，低熔点 的物相为粘结物相的烧结体。如果烧结体结在炉墙上就成为初生炉瘤。由于炉料和粉末的分 布是不均匀的，粉末多的地方形成团块，粉末少的地方是把炉料粘结在一起，因而整个烧结 体是疏松的，存在有大量的孔隙，并与炉内相通，这就造成结瘤后K、Na、F等元素能继续 沉积的空间，瘤内发现的大量结晶物证明了这一点。这种烧结体的生成温度不高，但不易于 熔化，由于高熔点骨架的存在使其熔点高达1250~1300℃以上。这就是包钢炉瘤易结难 熔的原因。 初生炉瘤形成后，引起炉况恶化，当边缘温度上升时，软融带随着上移，这时的软融带 生成的初渣就会沿着新生瘤的孔隙向其内部渗入，与孔隙中的沉积物熔为一体，在温度降低 时凝固下来，形成致密的瘤皮。以瘤皮为基础，上述结瘤过程在一定件下再次发生，如此 下去就生成包钢高炉中常见 1.6h 疏松体和致密体相间的层状 1.4 炉瘤。 花 a(0 1.2 八、防止结瘤的措施 1.0 1,防止结瘤的主要措 0.8 施就是降低碱金属在高炉内 的活动强度，最根本的办法 四 0.6 8。8 是减少入炉原料带入的碱金 B/A=110 属量。在目前原有原料条件 BA=117。 平均碱度=1,17 下，采川适宜的治炼别度， 平均碱金属含量=0.G9 0.0L 降低碱金属化合物的活度， 0.6010g106i0.d1.i81.2的1260 加强高炉的排碱能力，采用 s8908.具 CaO+Mgo 低碱度造渣，以促使碱金属 国6渣中碱金属含量与碱度的关系 0

高炉煤气中携带 的 含 、 、 等的气态 物质 ， 不 但 在炉料中沉积 ， 也在炉衬 的砌缝和 耐 火材料的孔 隙中沉积 ， 并 与耐火砖发 生作用 ， 生成 钾 霞石 、 白榴 石 、 含钾的 日一刚玉 、 铝 酸钾等物质 。 当钾霞石生成 时 体积 膨胀 ， 造 成耐 火材料破坏 ， 并 变得 疏松 ， 使 气态 物质 更容易 侵 入 和 沉 积 ， 如 耐火砖侵 蚀带 中的碱金属 含量 十 高达 ， 达 以 上 。 这 些 物质 大 量富 集同样 导 致低 熔点矿 物 的生成 ， 它们 与炉料 的碎粒 和 粉 末 粘结在一 起 生成 了 瘤 根 ， 这 扰成 为炉瘤 生成 的基 础 。 包钢 高炉 中 、 上 部瘤 的生成 及 其发展过 程 通 过对炉瘤粘 结物 与初成 渣矿 物 组 成 及熔点 测定等研 究 ， 认为在 初成 渣 尚未生 成 的炉身 中上部炉瘤 就能 够生成 。 包钢 高炉炉瘤 的特点是位 置 高 ， 长得 快 ， 呈环形 ， 体积 大 ， 处理 困难 。 其形成原 因除 与 原料 中 、 、 在 高炉 内循环富 集有直 接关 系外 ， 还 与包钢烧 结矿 、 球 团入 炉后 强度不 好 有关系 。 如 烧 结矿还原 粉 化率 达 左右 ， 球 团矿 粉 化率达 以 上 。 这 些 粉 末 存在 于炉料 的缝 隙 中 ， 由于 其 表面 积 很 大 ， 又 含有大 量 的铁 的氧化物 ， 因而对煤气 中 、 、 及 等还原性 气 体吸 附 能力很 强 ， 在低 温下氧 化铁被还原 为 金属 铁 ， 碱金属 则 沉积 下来 。 炉 料 正 常下 降时 ， 由于 时 间短 ， 这 些粉 末 中积 累 的碱 金属 只 能 达 到一定程 度 。 当发生难 行 、 悬 料 、 特 别是 休 风 时 ， 炉料停滞 ， 温 度随 之 降低 ， 由于 时 间长 ， 使 得 粉末中的 碱 金属 积 聚 量不断 增 加 ， 以 致产 生低 熔点矿 物 相 ， 形成 以 高熔点 的 固体炉 料为骨 架 ， 低 熔点 的物相 为粘 结物相 的烧 结 体 。 如 果 烧 结 体结在炉墙 上就成 为初 生炉瘤 。 由于炉料和粉末的分 布是 不 均 匀 的 ， 粉 末 多 的地方 形 成 团块 ， 粉 末少 的地方是把炉 料粘 结在一 起 ， 因而 整个烧 结 体是 疏松 的 ， 存在 有大 量 的孔 隙 ， 并 与炉 内相 通 ， 这就造成 结 瘤后 、 、 等元 素能 继 续 沉 积 的 空 间 ， 瘤 内发现 的大 量结晶物证 明了这一点 。 这 种 烧 结体的生成 温 度不 高 ， 但 不 易 于 熔 化 ， 由于高 熔点骨 架 的存 在使 其 熔点 高达 ℃ 以 上 。 这就是 包钢 炉瘤 易 结 难 熔 的原 因 。 初 生 炉瘤 形 成 后 ， 引起炉 况 恶化 ， 当边缘 温度 上 升时 ， 软融带随 着 上移 ， 这 时 的 软融 带 生 成 的 初 渣 就会沿着新 生瘤 的孔 隙 向其 内部渗入 ， 与孔 隙 中的沉积 物 熔为一 体 ， 在温 度降低 时凝 固下来 ， 形 成 致 密 的瘤皮 。 以 瘤 皮为基 础 ， 上 述 结瘤 过程 在一定 浪件下再 次发 生 ， 如 此 下 去就生 成 包钢 高炉 中常见 疏 松体和 致密体 相 间 的层 状 炉瘤 。 八 、 防止结 瘤 的措 施 防止 结瘤 的主要措 施 就是 降低 碱 金属在 高炉 内 的 活 动 强度 ， 最 根 本 的办 法 是 减 少入 炉原 料带入 的碱 金 属 量 。 在 目前原 有原 料条件 下 ， 采用适 宜 的 冶 炼制 度 ， 降低碱 金属化合 物 的 活 度 ， 加 强高炉 的排 碱 能 力 ， 采用 低碱度造 渣 ， 以 促 使碱 金属 一 鱼 子灭 飞石厂 国 渣 中碱 金 属含 量 与碱 度 的关 系

的复杂化合物在渣中生成，减少碱金属在炉内的挥发量，提高炉渣的排碱率，渣中碱金属含 量与碱度的关系如图6〔4〕，此措施在目前的生产中已取得明显的效果。 2.防止炉料粉末入炉，减少烧结矿和球团矿的低温粉化率，保持冶炼顺行，是防止结 瘤的重要条件。 3,选用合理的耐火材料及炉衬结构。 九、结论 1,研究结果表明：包钢高炉炉瘤中的矿物组成主要为钾霞石、白榴石、氟云母、斜长 石、萤石、枪晶石、氟硅钾石、冰晶石、碳酸钾，硅酸钾、硅铝酸钾、氟化钾、氟化钠、沉 积炭、石墨炭等。研究认为K、Na、在炉内的循环富集是形成炉瘤的根本原因。F在炉内的 循环富集对炉瘤的形成起到促进作用。 2.研究证明：高炉煤气中的K、Na、F等气态物质，不仅在炉料中沉积，生成碱金属 硅铝酸盐矿物等。同时也在炉衬的砌缝及耐火砖的孔隙中大量沉积，并与耐火砖发生作用生 成多量的斜方钾霞石、六方钾霞石、白榴石、及沉积炭等矿物。因而造成炉衬疏松破坏，致 使大量碱金属更易富集，导致低熔点物相生成，并与炉料和粉末等粘结在一起，生成易结难 熔的烧结体，此烧结体结在炉墙上，便成为炉榴生长的基础。 3,研究表明：在炉瘤内存在有大量孔隙，其中出现多量含K、Na、F等元素的矿物 在其表面沉积结晶，这可证明在炉瘤生成后，炉内的K、Na等元素仍能在炉瘤内继续沉 积。 4,防止包钢高炉结瘤的根本措施为降低入炉料的碱金属入炉量。在工艺措施上选择适 宜的冶炼制度，采用降低炉渣碱度，提高炉渣的排碱率，在目前生产中已取得明显效果。 参考文献 4， 〔1〕包钢55M3试验高炉炉瘤矿物相组成的初步研究北京钢铁学院、包钢钢铁研究 所，任允芙、高征铠、王梅英 (2)Alkali reaction in Blast Furnace stack Lining as compared to the causes of scaffold formation.Louise Halm and Marie-Jacqueline (A- Ikalis in Blast Furnace.N.standish and W-K.Lu 1973 8-1~29) (3)Minerals science and Engineering.Vol.NO.2 (4)The influence of Alkalis on Blast Furnace performance.O.W.R.G- corge and J.A.Peart (Alkalis in Blast Furnace.N.standish and W-K.Lu1973.4-1~25) 10

的复杂化合物在渣 中生成 ， 减少碱 金属在炉内的挥发 量 ， 提 高炉渣 的排碱率 ， 渣 中碱金属 含 量 与碱度的关 系如 图 〕 ， 此措施在 目前 的生产 中已取得 明显 的效果 。 防止炉 料粉末入 炉 ， 减少烧 结矿 和球 团矿 的低温 粉 化率 ， 保持冶炼顺 行 ， 是防止 结 瘤 的重 要条件 。 选用 合 理 的耐 火材料 及炉衬 结构 。 九 、 结论 研究 结果 表明 包钢 高炉炉瘤 中的矿物组成 主要为钾霞石 、 白榴石 、 氟云 母 、 斜 长 石 、 萤石 、 枪 晶石 、 氟硅钾石 、 冰 晶石 、 碳 酸钾 ， 硅 酸钾 、 硅 铝酸钾 、 氟化钾 、 氟化钠 、 沉 积 炭 、 石墨炭 等 。 研究认为 、 、 在炉 内的循环富 集是形成 炉瘤 的根 本原 因 。 在 炉内的 循环富集对炉瘤 的形成 起到促进作用 。 研究证 明 高炉煤气中的 、 、 等气态 物质 ， 不 仅在炉料中沉积 ， 生成碱金属 硅铝酸盐矿 物等 。 同时 也在炉衬 的砌缝 及耐火砖 的孔 隙中大量沉 积 ， 并 与耐火砖发生作用 生 成 多量 的斜方钾霞石 、 六方 钾霞石 、 白榴 石 、 及沉积 炭等矿 物 。 因而造成 炉衬疏松破坏 ， 致 使 大量碱 金属 更易富集 ， 导致低 熔点物相 生成 ， 并 与炉料和 粉末 等粘结在一 起 ， 生成 易结 难 熔 的烧 结体 ， 此 烧 结体结在炉墙 上 ， 便 成 为炉瘤 生长 的 基 础 。 研究 表 明 在 炉瘤 内存在有大量孔 隙 ， 其 中出现 多量 含 、 、 等元 素 的矿 物 在 其表面 沉 积 结 晶 ， 这可证 明 在炉瘤 生成后 ， 炉 内的 、 等元 素 仍能 在炉瘤 内继 续沉 积 。 防止 包钢高炉 结瘤 的根本措施 为降低 入 炉料 的碱 金属入 炉量 。 在 工艺措施 上选择适 宜 的冶炼 制度 ， 采用 降低 炉渣碱度 ， 提 高炉渣 的排碱率 ， 在 目前生 产 中 已取得 明显效果 。 〔 〕 〔 〕 〔 〕 〔 〕 参 考 文 献 包钢 试验 高炉炉瘤矿 物相 组 成 的 初步研 究 北京 钢 铁学 院 、 包钢 钢 铁 研 究 所 ， 任允 芙 、 高征 恺 、 王梅 英 一 一 一 一 一 一 一