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關(guān)鍵詞: 固態(tài)焦炭 渣鐵分離 爐料均勻 煤氣流分布
高爐是煉鐵的專用設(shè)備。雖然近代技術(shù)研究了直接還原、熔融技術(shù)還原等冶煉工藝,但它們都不能取代高爐,高爐生產(chǎn)是目前獲得大量生鐵的主要手段。近代來(lái)高爐向大型化發(fā)方向發(fā)展,目前世界上已有數(shù)座5000立方米以上容積的高爐在生產(chǎn)。我過(guò)也已經(jīng)有4300立方米的高爐投入生產(chǎn),日產(chǎn)生鐵萬(wàn)噸以上,日消耗礦石等近2萬(wàn)噸,焦炭等燃料5千噸。這樣每天有數(shù)萬(wàn)噸的原、燃料運(yùn)進(jìn)和產(chǎn)品輸出,還需要消耗大量的水、風(fēng)、電氣,生產(chǎn)規(guī)模及吞吐量如此之大,是其他企業(yè)不可比擬的。
1高爐煉鐵工藝技術(shù)參數(shù)研究
高爐冶煉過(guò)程是在一個(gè)密閉的豎爐內(nèi)進(jìn)行的。高爐冶煉過(guò)程的特點(diǎn)是,在爐料與煤氣逆流運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中完成了多種錯(cuò)綜復(fù)雜地交織在一起的化學(xué)反應(yīng)和物理變化,且由于高爐是密封的容器,除去投入(裝料)及產(chǎn)出(鐵、渣及煤氣)外,操作人員無(wú)法直接觀察到反應(yīng)過(guò)程的狀況,只能憑借儀器儀表間接觀察。為了弄清楚這些反應(yīng)和變化的規(guī)律,首先應(yīng)對(duì)冶煉的全過(guò)程有個(gè)總體和概括的了解,這體現(xiàn)在能正確地描繪出運(yùn)行中的高爐的縱剖面和不同高度上橫截面的圖像。這將有助于正確地理解和把握各種單一過(guò)程和因素間的相互關(guān)系。高爐冶煉過(guò)程的主要目的是用鐵礦石經(jīng)濟(jì)而高效率地得到溫度和成分合乎要求的液態(tài)生鐵。為此,一方面要實(shí)現(xiàn)礦石中金屬元素(主要為Fe)和氧元素的化學(xué)分離――即還原過(guò)程;另一方面還要實(shí)現(xiàn)已被還原的金屬與脈石的機(jī)械分離――即熔化與造渣過(guò)程。最后控制溫度和液態(tài)渣鐵之間的交互作用得到溫度和化學(xué)成分合格的鐵液。全過(guò)程是在爐料自上而下、煤氣自下而上的相互緊密接觸過(guò)程中完成的。低溫的礦石在下降的過(guò)程中被煤氣由外向內(nèi)逐漸奪去氧而還原,同時(shí)又自高溫煤氣得到熱量。礦石升到一定的溫度界限時(shí)先軟化,后熔融滴落,實(shí)現(xiàn)渣鐵分離。已熔化的渣鐵之間及與固態(tài)焦炭接觸過(guò)程中,發(fā)生諸多反應(yīng),最后調(diào)整鐵液的成分和溫度達(dá)到終點(diǎn)。故保證爐料均勻穩(wěn)定的下降,控制煤氣流均勻合理分布是高質(zhì)量完成冶煉過(guò)程的關(guān)鍵。
2高爐煉鐵上料系統(tǒng)
高爐供上料系統(tǒng)由貯礦槽、貯焦槽、槽下篩分、稱量運(yùn)輸和向爐頂上料裝置等組成。其作用是將來(lái)自原料場(chǎng),燒結(jié)廠及焦化廠的原燃料和冶金輔料,經(jīng)由貯礦槽、槽下篩分、稱量和運(yùn)輸、爐料裝入料車或皮帶機(jī),最后裝入高爐爐頂。隨著煉鐵技術(shù)的發(fā)展,中小型高爐的強(qiáng)化、大型高爐和無(wú)鐘頂?shù)某霈F(xiàn),對(duì)上料系統(tǒng)設(shè)備的作業(yè)連續(xù)性、自動(dòng)化控制等提出來(lái)更高的要求,以此來(lái)保證高爐的正常生產(chǎn)。
3高爐煉鐵燃料
煉鐵的主要燃料是焦炭。煙煤在隔絕空氣的條件下,加熱到950-1050℃,經(jīng)過(guò)干燥、熱解、熔融、粘結(jié)、固化、收縮等階段最終制成焦炭,這一過(guò)程叫高溫?zé)捊梗ǜ邷馗绅s)。其作用是熔化爐料并使鐵水過(guò)熱,支撐料柱保持其良好的透氣性。因此,鑄造焦應(yīng)具備塊度大、反應(yīng)性低、氣孔率小、具有足夠的抗沖擊破碎強(qiáng)度、灰分和硫分低等特點(diǎn)。
焦炭是高溫干餾的固體產(chǎn)物,主要成分是碳,是具有裂紋和不規(guī)則的孔孢結(jié)構(gòu)體(或孔孢多孔體)。裂紋的多少直接影響到焦炭的力度和抗碎強(qiáng)度,其指標(biāo)一般以裂紋度(指單位體積焦炭?jī)?nèi)的裂紋長(zhǎng)度的多少)來(lái)衡量。衡量孔孢結(jié)構(gòu)的指標(biāo)主要用氣孔率(只焦炭氣孔體積占總體積的百分?jǐn)?shù))來(lái)表示,它影響到焦炭的反應(yīng)性和強(qiáng)度。不同用途的焦炭,對(duì)氣孔率指標(biāo)要求不同,一般冶金焦氣孔率要求在40~45%,鑄造焦要求在35~40%,出口焦要求在30%左右。焦炭裂紋度與氣孔率的高低,與煉焦所用煤種有直接關(guān)系,如以氣煤為主煉得的焦炭,裂紋多,氣孔率高,強(qiáng)度低;而以焦煤作為基礎(chǔ)煤煉得的焦炭裂紋少、氣孔率低、強(qiáng)度高。焦炭強(qiáng)度通常用抗碎強(qiáng)度和耐磨強(qiáng)度兩個(gè)指標(biāo)來(lái)表示。焦炭的抗碎強(qiáng)度是指焦炭能抵抗受外來(lái)沖擊力而不沿結(jié)構(gòu)的裂紋或缺陷處破碎的能力,用M40值表示;焦炭的耐磨強(qiáng)度是指焦炭能抵抗外來(lái)摩檫力而不產(chǎn)生表面玻璃形成碎屑或粉末的能力,用M10值表示。焦炭的裂紋度影響其抗碎強(qiáng)度M40值,焦炭的孔孢結(jié)構(gòu)影響耐磨強(qiáng)度M10值。M40和M10值的測(cè)定方法很多,我國(guó)多采用德國(guó)米貢轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)的方法。
4高爐煉鐵原理
煉鐵過(guò)程實(shí)質(zhì)上是將鐵從其自然形態(tài)――礦石等含鐵化合物中還原出來(lái)的過(guò)程。
煉鐵方法主要有高爐法、直接還原法、熔融還原法等,其原理是礦石在特定的氣氛中(還原物質(zhì)CO、H2、C;適宜溫度等)通過(guò)物化反應(yīng)獲取還原后的生鐵。生鐵除了少部分用于鑄造外,絕大部分是作為煉鋼原料。
高爐煉鐵是現(xiàn)代煉鐵的主要方法,鋼鐵生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)。這種方法是由古代豎爐煉鐵發(fā)展、改進(jìn)而成的。盡管世界各國(guó)研究發(fā)展了很多新的煉鐵法,但由于高爐煉鐵技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)良好,工藝簡(jiǎn)單,生產(chǎn)量大,勞動(dòng)生產(chǎn)率高,能耗低,這種方法生產(chǎn)的鐵仍占世界鐵總產(chǎn)量的95%以上。
高爐生產(chǎn)時(shí)從爐頂裝入鐵礦石、焦炭、造渣用熔劑(石灰石),從位于爐子下部沿爐周的風(fēng)口吹入經(jīng)預(yù)熱的空氣。在高溫下焦炭(有的高爐也噴吹煤粉、重油、天然氣等輔助燃料)中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳和氫氣,在爐內(nèi)上升過(guò)程中除去鐵礦石中的氧,從而還原得到鐵。煉出的鐵水從鐵口放出。鐵礦石中不還原的雜質(zhì)和石灰石等熔劑結(jié)合生成爐渣,從渣口排出。產(chǎn)生的煤氣從爐頂導(dǎo)出,經(jīng)除塵后,作為熱風(fēng)爐、加熱爐、焦?fàn)t、鍋爐等的燃料。
5高爐煤氣清洗系統(tǒng)
從高爐爐頂排出的煤氣一般汗CO2 15-20%,CO 20-26%,其發(fā)熱值大于3200KJ/m3,裝入高爐的焦炭等燃料的熱量約有三分之一通過(guò)高爐煤氣排出。因此將高爐煤氣作為鋼鐵廠的一部分充分加以利用,在經(jīng)濟(jì)上十分重要。一般是將高爐煤氣單獨(dú)使用,或者和焦?fàn)t煤氣摻合使用,作為熱風(fēng)爐、焦?fàn)t、加熱爐、發(fā)電廠鍋爐的燃料。但從爐頂排出的高爐粗煤氣含有10-40g/m3的粉塵,具體數(shù)值取決與爐料中的粉塵率和爐頂壓力、煤氣流速,使用富氧等情況。
高爐工作者應(yīng)努力防止各種事故的發(fā)生,保證聯(lián)合企業(yè)的生產(chǎn)進(jìn)行。目前上料系統(tǒng)多采用皮帶上料,電子計(jì)算機(jī),工業(yè)電視等,但必須保證其可持續(xù)作業(yè)。高爐從開(kāi)爐投產(chǎn)到停爐中,此期間連續(xù)不間斷生產(chǎn),僅在設(shè)備檢修或發(fā)生時(shí)候是才停產(chǎn)。那么我們必須保證各個(gè)環(huán)節(jié)都步步到位,要不必然會(huì)影響整個(gè)高爐冶煉過(guò)程,甚至停產(chǎn),給企業(yè)造成巨大損失。
參考文獻(xiàn);
1. 李士玲主編 煉鐵工藝
關(guān)鍵詞:高爐煉鐵;配料;計(jì)算;技術(shù)
中圖分類號(hào): TF561文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
高爐煉鐵配料的科學(xué)性與合理性對(duì)鐵的性能與質(zhì)量的影響非常重要,必須進(jìn)行嚴(yán)格的管理與控制。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速推進(jìn),對(duì)鋼鐵質(zhì)量的要求也越來(lái)越高,因此,做好高爐煉鐵配料的研究對(duì)推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展具有非常重要的意義。
1高爐煉鐵技術(shù)的發(fā)展
近幾十年,世界上很多國(guó)家的高爐數(shù)量減少了30%,平均容積大幅度上升。我國(guó)的鋼鐵工業(yè)是從90年代開(kāi)始發(fā)展的,隨著國(guó)家對(duì)鋼鐵產(chǎn)業(yè)的重視,在高爐噴煤等技術(shù)上取得重大進(jìn)展。進(jìn)入21世紀(jì),我國(guó)的高爐大型化也開(kāi)始快速發(fā)展,到2012年,大型高爐已有110座左右,大型高爐比如寶鋼、馬鋼等也開(kāi)始投產(chǎn)大型化高爐,標(biāo)志著我國(guó)高爐大型化開(kāi)始進(jìn)入領(lǐng)先地位。
鋼鐵廠對(duì)產(chǎn)品的定位和確定生產(chǎn)規(guī)模,需要根據(jù)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,結(jié)合本區(qū)域?qū)︿撹F的需求情況,然后進(jìn)行科學(xué)的決策,最終做出決定。確定高爐的產(chǎn)能、數(shù)量和容積的時(shí)候,也要根據(jù)鋼鐵廠整體流程結(jié)構(gòu),全面考慮鋼鐵廠的產(chǎn)能,并結(jié)合企業(yè)的投資和企業(yè)發(fā)展的最終目標(biāo),不能隨便興建大型化的高爐。鋼鐵廠流程結(jié)構(gòu)優(yōu)化下的高爐大型化,也是高爐煉鐵技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。一個(gè)鋼鐵廠要根據(jù)自身的發(fā)展,做好市場(chǎng)調(diào)研,選擇兩三個(gè)高爐,而不能盲目選擇大型化高爐。
高爐大型化不是簡(jiǎn)單的擴(kuò)大高爐容積,而是應(yīng)該考慮鋼鐵廠整體流程結(jié)構(gòu),要考慮鋼鐵廠的功能,及其結(jié)構(gòu)和效率等多種因素,要顧及原燃料的條件,鋼鐵廠生產(chǎn)操作流程和鋼鐵廠管理水平等因素,只有綜合考慮下的高爐大型化才能最終達(dá)到想要的結(jié)果,產(chǎn)生更多優(yōu)質(zhì)的煉鋼煉鐵。
2高爐煉鐵精料技術(shù)的應(yīng)用
精料是高爐煉鐵工藝中很重要的技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)高爐生產(chǎn)的減量化目標(biāo)。在資源短缺的情形下,高爐煉鐵通過(guò)實(shí)施減量化的精料技術(shù),有效的提高了資源的利用效率,降低了能源的消耗,有利于我國(guó)資源節(jié)約型社會(huì)的建立。
高爐煉鐵技術(shù)的持續(xù)發(fā)展需要經(jīng)濟(jì)科學(xué)合理的爐料結(jié)構(gòu),這是必要條件。因?yàn)槟壳暗膰?guó)際形勢(shì)下,爐料結(jié)構(gòu)中使用球團(tuán)礦和塊礦的比例越來(lái)越大,降低了燒結(jié)礦的使用頻率,從而降低了爐料成本。不過(guò),現(xiàn)實(shí)中合理爐料結(jié)構(gòu)的選擇要依賴于資源是否可以方面獲取,依賴于技術(shù)是否可行等條件,要選擇適合企業(yè)發(fā)展的爐料結(jié)構(gòu),不能一味的降低爐礦石的質(zhì)量,而是通過(guò)新技術(shù)和高科技實(shí)現(xiàn)品質(zhì)資源的最佳利用。
3高爐煉鐵的合理配礦
3.1燒結(jié)礦的配料
燒結(jié)礦在我國(guó)所占的比重很大,大部分燒結(jié)礦的原料都是采用的赤鐵礦。這種原料的粒度適合燒結(jié),而且它的氧化鋁、二氧化硅含量比較高,可以和國(guó)內(nèi)的磁選精礦粉搭配使用,從而保證高爐爐渣內(nèi)的氧化鋁保持適當(dāng)?shù)暮俊A硗膺€有一種楊迪礦,這種原料含有60%左右的鐵,但是氧化鋁、二氧化硅的含量很低,它屬于褐鐵礦,不適合使用。
巴西鐵礦資源很多,而且燒結(jié)的性能很好,適合用來(lái)燒結(jié)。但是巴西距離我國(guó)很遠(yuǎn),運(yùn)費(fèi)很貴。但是焦炭的供需越來(lái)越大,價(jià)格也漸漸增加,這使得高爐用高品位的原料更加的有理,而且我國(guó)對(duì)礦石的需求是非常大的,巴西礦粉能夠極大的提高燒結(jié)礦品味。除此之外,我國(guó)已經(jīng)從其他很多國(guó)家進(jìn)口鐵礦石。國(guó)產(chǎn)精礦的一部分仍然是燒結(jié)的原料,大多數(shù)都和進(jìn)口的礦粉相結(jié)合使用,從而使內(nèi)部的氧化鋁、二氧化硅達(dá)到平衡。我國(guó)生產(chǎn)的精礦中,含鐵品位太低,大概在60%左右。應(yīng)該采用合理的方法來(lái)提高含鐵精礦的品位。根據(jù)我國(guó)當(dāng)前的實(shí)際情況、燒結(jié)技術(shù),燒結(jié)礦中的氧化鋁應(yīng)該高于5%,高爐的渣量必須在300千克左右,爐渣中的氧化鋁必須在16%以上。
3.2球團(tuán)礦的配料
我國(guó)的球團(tuán)礦占的比重比較小,應(yīng)該提倡和鼓勵(lì)礦山改善選礦的工藝,提高精礦的品位,在礦山生產(chǎn)球團(tuán)礦。這樣不但能夠節(jié)約一部分礦資源,還能給生產(chǎn)機(jī)構(gòu)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益。進(jìn)口精礦一般都是從巴西運(yùn)進(jìn),經(jīng)過(guò)高壓輥磨機(jī)磨,表面積達(dá)到了1800平方厘米/克,這非常符合造球工藝的需要。巴西的精礦基本都是鏡鐵礦,結(jié)構(gòu)是片狀的,比較難磨。我國(guó)一些企業(yè)將巴西的精礦和國(guó)內(nèi)的磁精礦進(jìn)行結(jié)合,用來(lái)造球,這樣的方式能夠提高球團(tuán)礦的含鐵品位,但是對(duì)溫度的要求卻很高。如今的煉鐵原料供應(yīng)非常緊張,進(jìn)口球團(tuán)礦非常的昂貴。必須盡快地將國(guó)內(nèi)的優(yōu)質(zhì)精礦制成球團(tuán)礦,這會(huì)耗費(fèi)一定的燒結(jié)原料,但是也可以用價(jià)格稍低的進(jìn)口燒結(jié)礦粉來(lái)彌補(bǔ)一部分。
3.3高爐使用塊礦
熟料率和高爐的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有很大的關(guān)系,但是,熟料率不一定越高越好。一般情況下,熟料率只要達(dá)到了80%左右,就能夠使冶煉的效果達(dá)到要求。如果要進(jìn)口天然的塊礦,需要花費(fèi)很多的資金,但是進(jìn)口球團(tuán)礦會(huì)比較的便宜。所以,可以采用進(jìn)口的塊礦來(lái)減少原料的成本。
4高爐配礦的計(jì)算
4.1方案比較
我國(guó)的一家大型鋼鐵企業(yè)每年生產(chǎn)礦石4500萬(wàn)噸,用單一磁選工藝,每年產(chǎn)磁選鐵精礦1600萬(wàn)噸,鐵的品位平均值在67%左右,成本為每噸300元。采用科學(xué)的軟件對(duì)下面的幾個(gè)方案進(jìn)行計(jì)算和驗(yàn)證。
第一個(gè)方案:全部都采用磁、浮選工藝,磁和浮選精礦的鐵含量為69.2%,二氧化硅為3.44%。有640萬(wàn)噸來(lái)用生產(chǎn)球團(tuán)礦,其他的全部用來(lái)生產(chǎn)燒結(jié)礦。第二個(gè)方案:全部采用單一磁選工藝,600萬(wàn)噸磁選精礦用來(lái)生產(chǎn)球團(tuán)礦,其鐵含量為66.52%,二氧化硅的含量為6.44%。1000萬(wàn)噸磁選精礦生產(chǎn)燒結(jié)礦,其中球團(tuán)礦和燒結(jié)礦的比例大概在4:6左右。
第三個(gè)方案:采用240萬(wàn)噸的巴西礦精礦粉,這種精礦分的鐵含量為66.58%,二氧化硅的含量為0.85%,不再使用該企業(yè)年產(chǎn)之磁、浮選精礦,配加自產(chǎn)磁選精礦445.71萬(wàn)噸,用來(lái)生產(chǎn)球團(tuán)礦。剩下的900.83萬(wàn)噸的磁選精礦用來(lái)生產(chǎn)燒結(jié)礦。第四個(gè)方案:用360萬(wàn)噸澳大利亞燒結(jié)粉來(lái)取代360萬(wàn)噸的磁選精礦,澳大利亞燒結(jié)粉的鐵含量為63.64%,二氧化硅的含量為4.5%。配以545萬(wàn)噸的磁選精礦,用來(lái)生產(chǎn)燒結(jié)礦,剩下的658.11萬(wàn)噸磁、浮流程選的鐵精礦則用來(lái)生產(chǎn)球團(tuán)礦。
4.2計(jì)算結(jié)果
對(duì)以上的四個(gè)方法進(jìn)行分析和比較,得出這樣的結(jié)果,第一個(gè)方案的效果是最好的,通過(guò)對(duì)一個(gè)方案進(jìn)行實(shí)踐,提高了礦石的品位,增加了經(jīng)濟(jì)效益。燒結(jié)礦的二氧化硅含量?jī)H僅只有3.66%,堿度也達(dá)到了1.8,但是強(qiáng)度卻不能保證。剩下的第三個(gè)方案和第四個(gè)方案所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于第二個(gè)方案。因?yàn)槲覈?guó)的鐵礦資源非常的緊缺,每年選的礦,以及生產(chǎn)的精鐵礦遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足煉鐵的需要,所以需要從別國(guó)進(jìn)口鐵礦石。同時(shí)這也需要花費(fèi)較多的資金,所以我們需要進(jìn)行技術(shù)革新,提高鐵精礦的品位,并且重視配料這個(gè)問(wèn)題。
5結(jié)語(yǔ)
作為國(guó)家的支柱性產(chǎn)業(yè),鋼鐵行業(yè)的能夠反映出國(guó)家工業(yè)化水平的程度。在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)如此激烈的情況下,鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)要想在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地,就必須降低生產(chǎn)的成本、走低消耗、高品質(zhì)的發(fā)展路線。所以,必須采取科學(xué)的方法來(lái)合理配礦,優(yōu)化配料。
參考文獻(xiàn)
[1]馬錫民.現(xiàn)代高爐煉鐵[J].華東科技,2013(12).
[2]孔令壇.高爐煉鐵合理配礦研究[J].中國(guó)冶金,2005(1).
1、煉鐵過(guò)程實(shí)質(zhì)上是將鐵從其自然形態(tài)——礦石等含鐵化合物中還原出來(lái)的過(guò)程。這種方法生產(chǎn)的鐵仍占世界鐵總產(chǎn)量的95%以上。
2、高爐生產(chǎn)時(shí)從爐頂裝入鐵礦石、焦炭、造渣用熔劑(石灰石),從位于爐子下部沿爐周的風(fēng)口吹入經(jīng)預(yù)熱的空氣。在高溫下焦炭(有的高爐也噴吹煤粉、重油、天然氣等輔助燃料)中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳和氫氣,在爐內(nèi)上升過(guò)程中除去鐵礦石中的氧,從而還原得到鐵。煉出的鐵水從鐵口放出。鐵礦石中不還原的雜質(zhì)和石灰石等熔劑結(jié)合生成爐渣,從渣口排出。產(chǎn)生的煤氣從爐頂導(dǎo)出,經(jīng)除塵后,作為熱風(fēng)爐、加熱爐、焦?fàn)t、鍋爐等的燃料。
(來(lái)源:文章屋網(wǎng) )
關(guān)鍵詞:高爐煉鐵生產(chǎn);傳統(tǒng)教學(xué);現(xiàn)狀;方向;措施
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.21.209
0 前言
國(guó)際經(jīng)濟(jì)與貿(mào)易發(fā)展迅猛,我國(guó)各行各業(yè)也越來(lái)越朝著國(guó)際化方向發(fā)展和前進(jìn),作為我國(guó)重要產(chǎn)業(yè)之一的鋼鐵行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)代化程度也不斷提升,與此同時(shí),鋼鐵企業(yè)對(duì)專業(yè)人才需求數(shù)量逐年提升,對(duì)人才質(zhì)量要求也日益嚴(yán)格,不僅要求畢業(yè)生有扎實(shí)的專業(yè)知識(shí),更要求他們能夠在一線工作基礎(chǔ)上沉下心學(xué)習(xí)和鍛煉,充分發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì),逐步提升自己的專業(yè)實(shí)踐技能。在傳統(tǒng)教學(xué)中,對(duì)工科類學(xué)生培養(yǎng)缺乏特色,教育同質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重,很多學(xué)生難以適應(yīng)激烈的人才競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境,而出現(xiàn)就業(yè)難的問(wèn)題。因此,對(duì)鋼鐵類專業(yè)傳統(tǒng)教學(xué)進(jìn)行分析和研究,尋找更好的優(yōu)化策略就顯得非常重要。
1 《高爐煉鐵生產(chǎn)》在傳統(tǒng)教學(xué)中的現(xiàn)狀
《高爐煉鐵生產(chǎn)》是高校教學(xué)中非常重要的一門學(xué)科,為國(guó)家煉鐵事業(yè)的發(fā)展培養(yǎng)人才。但是,就當(dāng)前的教學(xué)實(shí)際來(lái)看,我國(guó)高校普遍認(rèn)為冶金專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)方向?yàn)闊掕F、煉鋼,但是不是很重視造塊知識(shí)講授和造塊技能的培養(yǎng),因此很多學(xué)生畢業(yè)后難以滿足企業(yè)需求。加上當(dāng)前很多院校在實(shí)踐操作方面的局限性,也讓學(xué)生難以真正走進(jìn)一線進(jìn)行體驗(yàn)和實(shí)操,這就造成了學(xué)生缺乏一線工作的經(jīng)驗(yàn)的缺陷,需要在走上社會(huì)以后在進(jìn)行學(xué)習(xí)。院校在進(jìn)行專業(yè)分類上面也不盡合理,專門的分礦造塊專業(yè)生源少,院校對(duì)于此類課程的設(shè)置還有很大的提升空間,所培養(yǎng)人才難以滿足鋼鐵企業(yè)的需求。隨著高教改革的進(jìn)程,該專業(yè)的業(yè)務(wù)范圍也轉(zhuǎn)變?yōu)楦咪X煉鐵與鐵礦粉造塊雙方面,其逐漸受到了現(xiàn)代化企業(yè)的普遍認(rèn)可,已經(jīng)依照市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)對(duì)人才需求進(jìn)行逐漸轉(zhuǎn)變。
2 提升《高爐煉鐵生產(chǎn)》教學(xué)質(zhì)量的措施
2.1 傳統(tǒng)教學(xué)向現(xiàn)代教學(xué)轉(zhuǎn)變
隨著時(shí)代的發(fā)展,傳統(tǒng)教學(xué)模式已經(jīng)難以適應(yīng)現(xiàn)代化人才培養(yǎng)需求,高校課堂越來(lái)越重視多媒體教學(xué)技術(shù)的應(yīng)用,豐富教學(xué)手段,將“單向講授式教學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皫熒?dòng)教學(xué)”?!陡郀t煉鐵生產(chǎn)》專業(yè)性較強(qiáng),如果僅僅依靠教材和黑板講授,學(xué)生很難清晰的理解課程內(nèi)容。因此,教師應(yīng)當(dāng)用計(jì)算機(jī)投影代替黑板演示,用豐富多樣的文字、圖片、動(dòng)畫、音視頻等方式來(lái)引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考,營(yíng)造良好的師生、生生互動(dòng)氛圍。比如在對(duì)煉鐵生產(chǎn)流程進(jìn)行講授時(shí),教師一方面可以通過(guò)教材中的流程圖配以文字,給學(xué)生進(jìn)行概括的講解,然后還應(yīng)當(dāng)選擇合適的時(shí)間,把握多媒體教學(xué)時(shí)間,利用多媒體動(dòng)畫演示或者通過(guò)觀看生產(chǎn)實(shí)際視頻來(lái)幫助學(xué)生直觀的認(rèn)識(shí)和了解生產(chǎn)過(guò)程,并加深學(xué)生的記憶。
2.2 突出教學(xué)重點(diǎn)
《高爐煉鐵生產(chǎn)》理論性較強(qiáng),根據(jù)筆者教學(xué)經(jīng)驗(yàn),對(duì)該課程內(nèi)容進(jìn)行了分析、歸納、總結(jié)和篩選,并認(rèn)為應(yīng)當(dāng)從以下幾個(gè)方面來(lái)把握好教學(xué)重難點(diǎn),幫助學(xué)生循序漸進(jìn)的理解相關(guān)知識(shí):首先,煉鐵的原料和造塊部分。高爐煉鐵的核心環(huán)節(jié)就是在高溫環(huán)境下把鐵礦石冶煉成鐵水的過(guò)程,這是后續(xù)工作開(kāi)展的前提。優(yōu)質(zhì)的煉鐵原料非常重要,對(duì)于精料的要求應(yīng)當(dāng)符合“高、熟、凈、勻、小、穩(wěn)”等標(biāo)準(zhǔn)。在煉鐵過(guò)程中需要燒結(jié)與球團(tuán)原理、燒結(jié)與球團(tuán)工藝和設(shè)備的支撐。筆者在實(shí)際講課時(shí),給學(xué)生提出問(wèn)題:為什么要燒結(jié)礦和球團(tuán)礦?然后帶著問(wèn)題尋找其原理,了解熱傳遞,并學(xué)會(huì)計(jì)算出兩者質(zhì)量與產(chǎn)量,分析其冶金性能及其影響因素。其次,煉鐵原理是學(xué)習(xí)該課程所需要掌握的核心原理,更是重中之重。高爐煉鐵是一個(gè)較為復(fù)雜的過(guò)程,也需要多個(gè)環(huán)節(jié)才能實(shí)現(xiàn)高價(jià)鐵的還原,應(yīng)當(dāng)以“還原”為主線,幫助學(xué)生熟練掌握爐渣與生鐵的形成過(guò)程、煤氣與爐料的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)、煉鐵工藝計(jì)算等。
2.3 課堂與現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)結(jié)合
工科專業(yè)需要學(xué)生有較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力,《高爐煉鐵生產(chǎn)》也需要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)方式來(lái)幫助學(xué)生理解高爐煉鐵生產(chǎn)相關(guān)操作,更重要的是要通過(guò)學(xué)生到生產(chǎn)一線的實(shí)踐活動(dòng)來(lái)幫助學(xué)生“身臨其境”,更為直觀的認(rèn)識(shí)真實(shí)的生產(chǎn)作業(yè)流程,加深對(duì)理論的理解,促進(jìn)理論的實(shí)際應(yīng)用。教師應(yīng)當(dāng)根據(jù)教學(xué)計(jì)劃,循序漸進(jìn)的安排現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)活動(dòng),通過(guò)崗位認(rèn)知、頂崗實(shí)習(xí)等模式,引導(dǎo)學(xué)生對(duì)該課程有更為深入的理解,最終達(dá)到學(xué)以致用的效果。比如在實(shí)習(xí)過(guò)程中,針對(duì)爐渣的形成教學(xué)內(nèi)容有高爐內(nèi)成渣、熔融爐渣結(jié)構(gòu)、脫硫三方面。教學(xué)目的是讓學(xué)生認(rèn)識(shí)爐渣形成過(guò)程,并學(xué)會(huì)采取措施減少對(duì)高鋁冶煉的影響;生鐵中鐵氧化物與其他氧化物還原反應(yīng)原理等;爐料與料柱之間的作用關(guān)系;煉鐵工藝計(jì)算方式等。這些原理和知識(shí)內(nèi)容對(duì)于學(xué)生而言,學(xué)習(xí)、理解、掌握、應(yīng)用都比較困難,因此,通過(guò)到生產(chǎn)企業(yè)中進(jìn)行情景教學(xué),將這些抽象的內(nèi)容通過(guò)形象生動(dòng)的方式展現(xiàn)給學(xué)生,幫助學(xué)生理解并掌握。
3 結(jié)語(yǔ)
高校作為培養(yǎng)祖國(guó)人才的重地,需要在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法上進(jìn)行研究和反思,不斷探索更好的教學(xué)方式,提升學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。尤其對(duì)于《高爐煉鐵生產(chǎn)》教學(xué)來(lái)說(shuō),其作為培養(yǎng)國(guó)家煉鐵事業(yè)的人才,更加需要對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)進(jìn)行改革,讓更加現(xiàn)代化的教學(xué)方法融入其中,讓更多的學(xué)生學(xué)習(xí)到專業(yè)的知識(shí),培養(yǎng)其實(shí)踐的技能,讓學(xué)生在走上社會(huì)之后能夠更好的地面對(duì)工作的需要,能夠滿足社會(huì)現(xiàn)代化的需求。
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關(guān)鍵詞燒結(jié)礦系統(tǒng)分析分光光度法EDTA滴定法
前言
燒結(jié)礦作為高爐煉鐵的主要原料,直接影響著高爐冶煉過(guò)程的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo),除要求其具有較高的品位外,還需對(duì)其中脈石成分進(jìn)行分析?,F(xiàn)在廣泛為各實(shí)驗(yàn)室采用的方法為以碳酸鈉熔融法進(jìn)行SiO2-CaO-MgO-Al2O3的系統(tǒng)分析,由于貴金屬鉑坩堝的使用,不僅提高了分析成本,同時(shí)對(duì)日常管理提出了更高的要求,完成上述系統(tǒng)分析約需2小時(shí)左右。近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的X熒光分析技術(shù),初步實(shí)現(xiàn)了燒結(jié)礦試樣分析的儀器化,但因該方法所用設(shè)備昂貴,對(duì)標(biāo)樣的依賴性強(qiáng)等因素,不僅使分析成本大大提高,同時(shí)試樣成分的差異性造成的制備條件限制,使其廣泛應(yīng)用受到一定的局限。為此,在進(jìn)行了大量分析實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,本法采用過(guò)氧化鈉進(jìn)行快速熔融,硝酸溶解試樣的方法,測(cè)定燒結(jié)礦中二氧化硅、氧化鈣、氧化鎂和三氧化二鋁的含量,本法具有快速、準(zhǔn)確、設(shè)備要求簡(jiǎn)單、分析成本低的特點(diǎn),效果良好。
1實(shí)驗(yàn)部分
1.1儀器與試劑
箱式高溫爐
721B型分光光度計(jì)
鐵坩堝
過(guò)氧化鈉(固體)
抗壞血酸溶液2%(當(dāng)天配制)
鋁試劑混合液:鋁試劑0.75g,醋酸銨200g,阿拉伯樹(shù)膠15g,分別溶于水中與鹽酸(ρ=1.19g/mL)190mL混合后過(guò)濾,以水稀釋至1500mL。
1.2實(shí)驗(yàn)方法
1.2.1稱樣量稱取不同SiO2、Al2O3含量的燒結(jié)礦標(biāo)樣4-5個(gè),各0.2500g。
1.2.2堿熔融以過(guò)氧化鈉為熔劑,以鐵坩堝為熔融器皿,于900℃高溫爐中熔融。所用鐵坩堝應(yīng)預(yù)先鈍化處理,熔劑的加入量控制在試樣量的8-10倍。
1.2.3酸溶解經(jīng)熔融后的試樣均處于高價(jià)態(tài),可直接以熱水浸取,并以硝酸溶解鹽類,必要時(shí),滴加亞硝酸鈉消除錳的干擾,待試液冷卻至室溫后,以水定容于250mL容量瓶中,制得母液。此母液供測(cè)定SiO2-CaO-MgO-Al2O3。
1.2.4二氧化硅的測(cè)定移取適量母液(2mL)于100mL三角瓶中,加入水15mL,(5%)鉬酸銨溶液5mL,于沸水浴中加熱30s,使完全生成硅鉬雜多酸,流水冷卻至室溫,加入草-硫混酸(含草酸/硫酸各2.5%)20mL,搖勻,立即加入(6%)硫酸亞鐵銨溶液5mL,搖勻比色。
比色條件:λ=660nm,2cm比色皿,以水為參比,以721B型分光光度計(jì)測(cè)定A。
1.2.5 三氧化二鋁的測(cè)定移取適量母液(2mL)于50mL容量瓶中,加稀氨水(1%)1 mL,抗壞血酸溶液(2%,當(dāng)日配制)5 mL,鋁試劑混合液10 mL,搖勻,于沸水浴中加熱5min,取出,冷卻至室溫,以水定容。
比色條件:λ=560nm,1cm比色皿,以水為參比,以721B型分光光度計(jì)測(cè)定A。
1.2.6氧化鈣的測(cè)定移取母液適量(25mL)于500mL三角瓶中,加水50mL,滴加氧化鎂溶液(0.5%)3~5滴,緩慢加入(1+2)三乙醇胺溶液10mL,充分振蕩,加入氫氧化鈉溶液(20%)20 mL,調(diào)節(jié)溶液pH>12,加鈣指示劑少許,以0.005mol/L EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由紅色變?yōu)榧兲m色為終點(diǎn)。
1.2.7氧化鎂的測(cè)定移取母液適量(25mL)于500mL三角瓶中,加水50mL,加酒石酸鉀鈉溶液(5%)5mL,搖勻,加(1+2)三乙醇胺溶液10mL,充分振蕩,加氨水(ρ=0.90 g/mL)10mL,(2%)銅試劑2mL,放置片刻(約1min),加酸性鉻藍(lán)K-萘酚綠B指示劑少許,以0.005mol/L EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由酒紅色變?yōu)榱辆G色為終點(diǎn)。所測(cè)結(jié)果為鈣鎂合量,減去氧化鈣消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的量,即為氧化鎂消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的量。
1.3樣品分析
稱取0.2500g試樣于鐵坩堝中,加固體過(guò)氧化鈉2g,混勻,置于900~950℃高溫爐中熔融完全,取出冷卻后以100mL熱水浸出熔塊,用水洗凈鐵坩堝,加入16mL硝酸(ρ=1.42 g/mL),用玻璃棒攪拌并擦洗杯壁溶解鹽類,至溶液澄清,冷卻至室溫,移入250mL容量瓶中,以水稀釋至刻度,搖勻。此母液供測(cè)定SiO2-CaO-MgO-Al2O3。以下同實(shí)驗(yàn)方法。
2 結(jié)果與討論
2.1試樣分解
2.1.1熔劑的選擇過(guò)氧化鈉是強(qiáng)烈的氧化性堿性熔劑,在600-700℃即可熔融,在高溫下自身分解釋放出氧氣,具有強(qiáng)烈的試樣分解能力。由于過(guò)氧化鈉熔塊極易被水浸出,無(wú)需加熱或酸處理,從而減少了所用鐵坩堝基體元素鐵的引入量,且操作簡(jiǎn)單,可大幅度減少試樣熔融和溶解的時(shí)間,提高了分析速度。
2.1.2試樣的溶解本法采用硝酸溶解試樣,由于硝酸是強(qiáng)氧化性的強(qiáng)酸,在溶解鹽類的同時(shí),使硅以正硅酸的狀態(tài)存在于母液中,利于硅的比色分析。
2.1.3酸度的影響燒結(jié)礦試樣溶解的酸度對(duì)于二氧化硅的測(cè)定有較大影響,故應(yīng)嚴(yán)格控制母液的酸度。本法控制酸度的兩個(gè)要點(diǎn)是:其一,嚴(yán)格控制熔劑過(guò)氧化鈉的用量,其二,嚴(yán)格控制溶解酸硝酸的用量。
2.2 基體效應(yīng)等干擾的消除
2.2.1基體效應(yīng)鐵(Ⅲ)的引入能與草酸形成黃色[Fe(C2O4)3]3-,溶解鉬酸鐵。同時(shí),由于鐵(Ⅲ)的有效濃度降低,使Fe3+/Fe2+電對(duì)的電極電位降低,從理論上講,顯色液中相當(dāng)量鐵(Ⅲ)的存在,對(duì)二氧化硅的測(cè)定有利。
2.2.2鐵(Ⅲ)、鋁(Ⅲ)等離子對(duì)氧化鈣、氧化鎂測(cè)定的影響鐵(Ⅲ)、鋁(Ⅲ)的存在,對(duì)氧化鈣、氧化鎂的測(cè)定產(chǎn)生干擾,對(duì)于指示劑具有封閉作用。本法采用三乙醇胺加以掩蔽。實(shí)驗(yàn)表明,(1+2)的三乙醇胺10mL對(duì)于鐵(Ⅲ)、鋁(Ⅲ)離子有很好的掩蔽作用,滴定終點(diǎn)時(shí)變色敏銳。
2.3顯色條件的選擇
2.3.1二氧化硅顯色條件的選擇
采用沸水浴加熱30s顯色完全快速,各種顯色劑以滴定管定量加入,減少了定容環(huán)節(jié),利于提高分析速度,簡(jiǎn)化分析手續(xù)。
2.3.2三氧化二鋁顯色條件的選擇
采用沸水浴加熱5min顯色即可完全。此法顯色迅速,并有利于顯色條件控制的一致性。
2.4數(shù)據(jù)處理
2.4.1二氧化硅、三氧化二鋁的分析數(shù)據(jù)處理 采用同品種,不同二氧化硅、三氧化二鋁含量的燒結(jié)礦標(biāo)樣同法繪制工作曲線,并分別由工作曲線上查得二氧化硅、三氧化二鋁的含量。
2.4.2氧化鈣、氧化鎂的分析數(shù)據(jù)處理 由于試樣熔融過(guò)程中,大量坩堝基體元素鐵的引入,不提倡采用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度理論計(jì)算的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。實(shí)驗(yàn)表明:采用不同含量的燒結(jié)礦標(biāo)樣同法標(biāo)定EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度,進(jìn)而計(jì)算氧化鈣和氧化鎂的含量,該方法準(zhǔn)確性好,結(jié)果令人滿意。
3精密度和準(zhǔn)確度考核
3.1二氧化硅工作曲線的表達(dá)方式
以二氧化硅含量(%)為x軸,吸光度(A)為y軸繪制工作曲線,在曲線上查點(diǎn)即可。其線性回歸方程為:y=0.080+0.096x.相關(guān)系數(shù):x=0.998
三氧化二鋁工作曲線的表達(dá)方式
以三氧化二鋁含量(%)為x軸,吸光度(A)為y軸繪制工作曲線,在曲線上查點(diǎn)即可。其線性回歸方程為:y=0.085+0.107x.相關(guān)系數(shù):x=0.997
樣品分析結(jié)果的精密度和準(zhǔn)確度考核
二氧化硅其標(biāo)準(zhǔn)值為7.86,第一組測(cè)定值分別為7.80、7.75、7.75、7.85、7.90;第二組測(cè)定值分別為7.75、7.85、7.90、7.90、7.95;兩組平均值為7.84,RSD為0.94。
三氧化二鋁標(biāo)準(zhǔn)值為2.08,第一組測(cè)定值分別為2.06、1.98、2.10、2.08、2.06;第二組測(cè)定值分別為2.00、2.12、2.04、2.12、2.02;兩組平均值為2.06,RSD為2.33。
氧化鈣標(biāo)準(zhǔn)值為10.45,第一組測(cè)定值分別為10.37、10.48、10.37、10.37、10.37、;第二組測(cè)定值分別為10.48、10.37、10.37、10.31、10.42;兩組平均值為10.39,RSD為0.51。
氧化鎂標(biāo)準(zhǔn)值為2.90,第一組測(cè)定值分別為2.94、2.87、2.87、2.98、2.87;第二組測(cè)定值分別為2.87、2.94、2.87、2.94、2.94;兩組平均值為2.91,RSD為1.48。
所選標(biāo)樣為燒結(jié)礦YSBC28782-01。
4結(jié)論
本方法采用過(guò)氧化鈉對(duì)鐵礦石試樣進(jìn)行熔融處理,大大提高了分析速度,簡(jiǎn)化了分析手續(xù);以廉價(jià)的鐵坩堝作為熔融器皿,減低了分析成本;而本法測(cè)定的結(jié)果準(zhǔn)確性、重現(xiàn)性(精密度)、穩(wěn)定性均可滿足日常分析的要求,結(jié)果令人滿意。
參考文獻(xiàn)