高爐冶煉過程中，降矽是一項重大節能增產措施。 既可降低高爐焦比和提高產量，也可促使轉爐煉鋼實行無渣或少渣冶煉，從而降低煉鋼成本。
基本介紹
- 中文名：低矽生鐵
- 外文名：Low silicon pig iron
- 作用：降低高爐焦比和提高產量
- 簡介：降低鐵水Si含量
- 矽來源：焦炭和煤粉中的灰分
- 方法：鐵水爐外脫矽、高爐低矽冶煉
方法,來源及去向,降矽原理,技術措施,
方法
在實際生產中採用的降低高爐鐵水Si含量的方法有三種：鐵水爐外脫矽預處理、風口噴吹脫矽劑爐內預脫矽、高爐低矽冶煉技術。
鐵水爐外脫矽預處理的方法是或在高爐出鐵場將脫矽劑加入正在出鐵的鐵溝內，或將脫矽劑噴入盛滿鐵水的鐵水罐（或魚雷罐）中，在高爐外將Si氧化獲得低矽鐵水的方法。這種方法使用的脫矽劑主要有天然礦、燒結礦、球團礦、氧化鐵皮和氣態氧等。
風口噴入脫矽劑爐內預脫矽的理論基礎是矽的再氧化理論。這種方法主要是從風口噴入氧化劑以增加渣中FeO含量，使鐵水中Si的再氧化。該方法使用的噴吹劑有石灰石粉、燒結礦粉、鐵鱗及爐塵，採用此法較多的是日本的高爐。
高爐低矽冶煉技術是指在認識高爐內矽還原理論基礎之，通過改善高爐的操作條件，採用合適的操作手段，在高爐爐況穩定順行的基礎上，在整個高爐內造成一個抑制矽還原的環境，從而獲得Si含量較低的鐵水。該技術是從源頭上減少高爐內矽的還原數量，對於煉鐵工序降耗、提高企業競爭力有著重要意義。
來源及去向
焦炭和煤粉隨質量不同，大約含有百分之十左右的灰分，灰分中鹼性氧化物含量很少，絕大部分為
， 並且這部分 呈自由狀態存在，其活性很高，與以矽酸鹽形式存在 相比更為容易還原，是鐵水中矽的主要來源。此外，焦炭灰分中的 和焦炭有均勻而緊密地接觸，其發生還原反應的熱力學和動力學條件均有利於矽的還原。
高爐使用燒結礦、球團礦或天然塊礦中脈石所含的 絕大部分以矽酸鹽形式存在，其穩定性很高， 與焦炭和煤粉中的 相比更難還原。但由於這部分 的入爐量很大，且由於還原生成的Si可與Fe生成多種穩定的化合物，使得這部分的還原反應也可發生，因此爐渣也是不可忽視的矽源，對鐵水Si含量有重要影響。
進入高爐內的 其去向有三：絕大部分進入爐渣，約5%~7%的矽進入鐵水，還有極少一部分隨高爐煤氣逸出，進入瓦斯灰，隨著高爐爐頂壓力的不斷提高進入瓦斯灰的 比例越來越小。
降矽原理
1、控制 的產生量
矽經過還原遷移進入鐵水，是從經隨煤氣上升的 經過還原遷移進入鐵水，是從經隨煤氣上升的 在滴落帶區域與渣鐵接觸並被進一步還原而實現的。 主要在風口燃燒區產生，其反應物主要來源於焦炭的灰份。 因此，控制焦炭的灰份含量，減少進入風口區域的 的量，降低 的發生量，有利於降低鐵水的Si含量；高爐冶煉過程屬於高溫冶金反應， 的還原為強吸熱反應，從化學反應平衡的觀點分析，反應的環境溫度升高，將進一步促進 的還原，為降低鐵水Si含量，應適當控制風口區的理論燃燒溫度在滴落帶區域與渣鐵接觸並被進一步還原而實現的。 主要在風口燃燒區產生，其反應物主要來源於焦炭的灰份。 因此，控制焦炭的灰份含量，減少進入風口區域的 的量，降低 的發生量，有利於降低鐵水的Si含量；高爐冶煉過程屬於高溫冶金反應， 的還原為強吸熱反應，從化學反應平衡的觀點分析，反應的環境溫度升高，將進
一步促進 的還原，為降低鐵水Si含量，應適當控制風口區的理論燃燒溫度。
一步促進
2、控制鐵水吸矽量
鐵水吸矽主要發生在含有的煤氣穿過滴落帶下的區域時，煤氣經流此區域行程的長短，對鐵滴吸收並反應的量有直接的正比關係，縮短這一行程，即降低軟熔帶的位置，將能有效制約下落鐵滴吸收的量，進而降低鐵水中的Si含量。
3、增加護缸的脫矽反應
風口中心線以上區域鐵水的含Si量遠遠高於爐缸沉積的鐵水，說明在風口中心線以下，存在矽的氧化（或脫矽）反應過程，即大部分鐵中的Si在風口以下又被氧化進入爐渣。 降低爐渣中的活度，將更有利於促進脫矽反應的進行。 因此，保證適當高的爐渣鹼度是必要的。
技術措施
一、貫徹精料原則，改善原燃料條件：
良好的高爐原燃料質量，不僅是高爐穩定順行基礎，同時也是高爐不斷強化冶煉和改善經濟技術指標 的先決條件。實現低矽生鐵冶煉也不例外。原燃料維持穩定，減少波動，是爐況穩定順行的基礎，對於低矽冶煉尤為重要。保持燒結礦、球團礦化學成分穩定，加強篩分工作，減少入爐粉末；降低焦炭和煤粉的灰分含量，提高焦炭的高溫反應性強度，改善煤粉的燃燒性能；最佳化爐料結構，提高礦石的軟化開始溫度， 降低軟化溫度區間，降低軟熔帶高度，縮小軟熔帶的厚度，這些都有利於實現低矽冶煉。
二、合理的爐缸熱制度：
合理的爐缸熱制度包括兩個方面，一方面是爐缸要有足夠高的溫度，常用風口前理論燃燒溫度來衡量， 另一個方面爐缸要有充沛的熱量儲備，這一點對於低矽冶煉尤為重要。 在高爐中， 發生還原反應的溫度很高。但過高爐缸的溫度，勢造成SiO的大量揮發，不僅容易引起爐況難行甚至懸料，而且使得鐵水含矽升高。因此冶煉低矽鐵水時，應控制合理的理論燃燒溫度。
三、合理的造渣制度：
實現低矽冶煉，必須有合理的造渣制度相適應。在低矽冶煉條件下，合適的造渣制度，不僅使爐渣有足夠的脫硫能力，保證合格的生鐵質量，而且可以提高爐渣的熔化性溫度，保持爐缸具有充足的物理熱， 同時還能降低渣中 的活度，抑制渣中矽的還原。較高鹼度的爐渣可使表面張力增加，對焦炭的潤濕性下降，使矽發生還原反應的面積減小；與此同時,可提高爐渣的軟化溫度，對降低軟熔帶高度和保證爐缸有良好的熱儲備都是有利的。
四、提高爐頂壓力：
爐頂壓力提高以後，CO分壓相應得到提高，從而抑制了SiO的生成，從而降低了矽的生成量。此外爐項壓力提高以後，有利於高爐熱量的下部集中，軟熔帶滴落帶的位置相對降低，減弱了矽生成的熱力學和動力學條件，從而也有利於低矽冶煉的進行。提高爐頂壓力，實現高壓操作對低矽生鐵的冶煉是非常有利的。
五、搞好上下部調劑：
採用合理的裝料制度，最佳化爐料在高爐內的分布，對於高爐穩定順行、控制適合的軟熔帶位置，提高煤氣利用率具有重要意義。搞好下部調劑，控制適宜的鼓風動能，可以形成爐缸初始煤氣流的合理分布， 保證爐缸工作均勻活躍。因此，上下部調劑相結合，維持中心和邊緣煤氣流的合理分布，保證高爐穩定運行，為實現高爐低矽強化冶煉的重要保證。
