[科普中国]-低硅生铁

方法

目前，在实际生产中采用的降低高炉铁水Si含量的方法有三种：铁水炉外脱硅预处理、风口喷吹脱硅剂炉内预脱硅、高炉低硅冶炼技术。

铁水炉外脱硅预处理的方法是或在高炉出铁场将脱硅剂加入正在出铁的铁沟内，或将脱硅剂喷入盛满铁水的铁水罐（或鱼雷罐）中，在高炉外将Si氧化获得低硅铁水的方法。这种方法使用的脱硅剂主要有天然矿、烧结矿、球团矿、氧化铁皮和气态氧等。

风口喷入脱硅剂炉内预脱硅的理论基础是硅的再氧化理论。这种方法主要是从风口喷入氧化剂以增加渣中FeO含量，使铁水中Si的再氧化。该方法使用的喷吹剂有石灰石粉、烧结矿粉、铁鳞及炉尘，采用此法较多的是日本的高炉。

高炉低硅冶炼技术是指在认识高炉内硅还原理论基础之，通过改善高炉的操作条件，采用合适的操作手段，在高炉炉况稳定顺行的基础上，在整个高炉内造成一个抑制硅还原的环境，从而获得Si含量较低的铁水。该技术是从源头上减少高炉内硅的还原数量，对于炼铁工序降耗、提高企业竞争力有着重要意义。1

硅的来源及去向高炉内硅来源于焦炭和煤粉中的灰分、矿石中的脉石（炉渣）。

焦炭和煤粉随质量不同，大约含有百分之十左右的灰分，灰分中碱性氧化物含量很少，绝大部分为 ， 并且这部分 呈自由状态存在，其活性很高，与以硅酸盐形式存在 相比更为容易还原，是铁水中硅的主要来源。此外，焦炭灰分中的 和焦炭有均匀而紧密地接触，其发生还原反应的热力学和动力学条件均有利于硅的还原。

高炉使用烧结矿、球团矿或天然块矿中脉石所含的 绝大部分以硅酸盐形式存在，其稳定性很高， 与焦炭和煤粉中的 相比更难还原。但由于这部分 的入炉量很大，且由于还原生成的Si可与Fe生成多种稳定的化合物，使得这部分的还原反应也可发生，因此炉渣也是不可忽视的硅源，对铁水Si含量有重要影响。

进入高炉内的 其去向有三：绝大部分进入炉渣，约5%~7%的硅进入铁水，还有极少一部分随高炉煤气逸出，进入瓦斯灰，随着高炉炉顶压力的不断提高进入瓦斯灰的 比例越来越小。1

降硅原理1、控制 的产生量

硅经过还原迁移进入铁水，是从经随煤气上升的 经过还原迁移进入铁水，是从经随煤气上升的 在滴落带区域与渣铁接触并被进一步还原而实现的。 主要在风口燃烧区产生，其反应物主要来源于焦炭的灰份。 因此，控制焦炭的灰份含量，减少进入风口区域的 的量，降低 的发生量，有利于降低铁水的Si含量；高炉冶炼过程属于高温冶金反应， 的还原为强吸热反应，从化学反应平衡的观点分析，反应的环境温度升高，将进一步促进 的还原，为降低铁水Si含量，应适当控制风口区的理论燃烧温度在滴落带区域与渣铁接触并被进一步还原而实现的。 主要在风口燃烧区产生，其反应物主要来源于焦炭的灰份。 因此，控制焦炭的灰份含量，减少进入风口区域的 的量，降低 的发生量，有利于降低铁水的Si含量；高炉冶炼过程属于高温冶金反应， 的还原为强吸热反应，从化学反应平衡的观点分析，反应的环境温度升高，将进
一步促进 的还原，为降低铁水Si含量，应适当控制风口区的理论燃烧温度。

2、控制铁水吸硅量

铁水吸硅主要发生在含有的煤气穿过滴落带下的区域时，煤气经流此区域行程的长短，对铁滴吸收并反应的量有直接的正比关系，缩短这一行程，即降低软熔带的位置，将能有效制约下落铁滴吸收的量，进而降低铁水中的Si含量。

3、增加护缸的脱硅反应

风口中心线以上区域铁水的含Si量远远高于炉缸沉积的铁水，说明在风口中心线以下，存在硅的氧化（或脱硅）反应过程，即大部分铁中的Si在风口以下又被氧化进入炉渣。 降低炉渣中的活度，将更有利于促进脱硅反应的进行。 因此，保证适当高的炉渣碱度是必要的。2

技术措施一、贯彻精料原则，改善原燃料条件：

良好的高炉原燃料质量，不仅是高炉稳定顺行基础，同时也是高炉不断强化冶炼和改善经济技术指标 的先决条件。实现低硅生铁冶炼也不例外。原燃料维持稳定，减少波动，是炉况稳定顺行的基础，对于低硅冶炼尤为重要。保持烧结矿、球团矿化学成分稳定，加强筛分工作，减少入炉粉末；降低焦炭和煤粉的灰分含量，提高焦炭的高温反应性强度，改善煤粉的燃烧性能；优化炉料结构，提高矿石的软化开始温度， 降低软化温度区间，降低软熔带高度，缩小软熔带的厚度，这些都有利于实现低硅冶炼。

二、合理的炉缸热制度：

合理的炉缸热制度包括两个方面，一方面是炉缸要有足够高的温度，常用风口前理论燃烧温度来衡量， 另一个方面炉缸要有充沛的热量储备，这一点对于低硅冶炼尤为重要。 在高炉中， 发生还原反应的温度很高。但过高炉缸的温度，势造成SiO的大量挥发，不仅容易引起炉况难行甚至悬料，而且使得铁水含硅升高。因此冶炼低硅铁水时，应控制合理的理论燃烧温度。

三、合理的造渣制度：

实现低硅冶炼，必须有合理的造渣制度相适应。在低硅冶炼条件下，合适的造渣制度，不仅使炉渣有足够的脱硫能力，保证合格的生铁质量，而且可以提高炉渣的熔化性温度，保持炉缸具有充足的物理热， 同时还能降低渣中 的活度，抑制渣中硅的还原。较高碱度的炉渣可使表面张力增加，对焦炭的润湿性下降，使硅发生还原反应的面积减小；与此同时,可提高炉渣的软化温度，对降低软熔带高度和保证炉缸有良好的热储备都是有利的。

四、提高炉顶压力：

炉顶压力提高以后，CO分压相应得到提高，从而抑制了SiO的生成，从而降低了硅的生成量。此外炉项压力提高以后，有利于高炉热量的下部集中，软熔带滴落带的位置相对降低，减弱了硅生成的热力学和动力学条件，从而也有利于低硅冶炼的进行。提高炉顶压力，实现高压操作对低硅生铁的冶炼是非常有利的。

五、搞好上下部调剂：

采用合理的装料制度，优化炉料在高炉内的分布，对于高炉稳定顺行、控制适合的软熔带位置，提高煤气利用率具有重要意义。搞好下部调剂，控制适宜的鼓风动能，可以形成炉缸初始煤气流的合理分布， 保证炉缸工作均匀活跃。因此，上下部调剂相结合，维持中心和边缘煤气流的合理分布，保证高炉稳定运行，为实现高炉低硅强化冶炼的重要保证。1