(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 <3毫米粉末，下图>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 < 3毫米 粉 末 , 下 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。 <3老米矿石 钾蒸汽是很活泼的还原剂，随煤 原矿 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FO,于是发生反应，被炉 料吸收： 2IK(气)+FeO=Fe(固) +K2O(固，液)4 △H=-23.2千卡/克分子(3) K2O+SiO2=K2SiO3(液) >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 < 3 毫米矿石 原矿 > 10 毫 米矿石 3 4 5 6 7 - F % 图6 矿 石 中含 氟量 变化 8 9