有害元素通常指硫(S)、磷(P)、钾(K)、钠(Na)、铅(Pb)、Zn(锌)、As(砷)、Cu(铜)
通常高炉冶炼对铁矿石要求如下
Pb<0.1%、Zn<0.1%、As<0.07%、Cu<0.2%、K2O+Na2O≤0.25%。
硫(S):硫对钢材是最为有害的成份,它使钢材产生“热脆性”。铁矿石中硫含量高,高炉脱硫成本增大,所以入炉铁矿石含硫愈少愈好。
磷(P):磷对钢材来说也是常见有害元素之一,它使钢材产生“冷脆性”。铁矿石中的磷,在高炉冶炼时100%进入生铁,烧结也不能脱磷,控制生铁含磷量主要是靠控制铁矿石含磷量。脱磷只能通过炼钢来进行,增加了炼钢的脱磷成本。因此,铁矿石含磷越低越好。
碱金属:碱金属主要有钾和钠。钾、钠对高炉的影响不是正比例性质,高炉本身有一定的排碱能力,碱金属在控制范围内对高炉影响不大。但是入炉铁矿石碱金属含量太多,超过高炉排碱能力,就会形成碱金属富集,导致高炉中上部炉料碱金属含量大大超过入炉料原始水平。铁矿石含有较多的碱金属极易造成软化温度降低,软熔带上移,不利于发展间接还原,造成焦比升高。球团含有碱金属会造成球团异常膨胀引起严重粉化,恶化料柱透气性。碱金属对焦炭性能破坏也很严重。另外,高炉中上部碱金属化合物黏附在炉墙上,促使炉墙结厚、结瘤并破坏砖衬。因此,铁矿石含碱金属越低越好。
铅(Pb):铅在高炉中几乎全部被还原,由于密度高达11.34t∕m³,故沉于死铁层之下,易破坏炉底砖缝,有可能会造成炉底烧穿。
锌(Zn):锌很容易气化,锌蒸汽容易进入砖缝,氧化成为ZnO后膨胀,破坏炉身上部耐火砖衬。
砷(As):砷对钢材来说也是有害元素之一,它使钢材产生冷脆性,使得钢材焊接性能变差。铁矿石中砷基本还原进入生铁,影响生铁质量。此外砷在烧结过程中挥发,对环境影响较大。
铜(Cu):铜会使钢材“热脆”,钢材不易轧制和焊接。少量铜能改善钢的耐蚀性。在高炉冶炼中,铜全部还原进入生铁中。
钛能改善钢的耐磨性和耐腐蚀性。但在高炉冶炼时,会使炉渣性质变坏,约有90%的钛进入炉渣。钛含量低时对炉渣及冶炼过程影响不大,含量高时,会使炉渣变稠,流动性差,对冶炼过程影响很大,而且易结炉瘤。钛有护炉作用,不少高炉专门买钛矿加入高炉护炉。
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