高炉炼铁500问

1、第1章 高炉炼铁生产原料1、 假象赤铁矿：自然界中，由于受到氧化作用，磁铁矿容易被氧化成赤铁矿，但是仍然保留着磁铁矿石的结晶形态。2、 渣中的影响：过高的会使得渣的熔点升高，从而导致炉渣的过热度减小，流动性变差，一般高炉渣的在15-20%之间。3、 自熔性矿石：当矿石中碱性氧化物之和与酸性氧化物之和的比值同渣中这个比值相近时，高炉冶炼可以不加熔剂，渣量大大减少，对高炉冶炼很有利。4、 矿石中的有害元素：易还原进入生铁；虽不能进入生铁，但对高炉炉衬起破坏作用，或在高炉循环富集，严重时造成结瘤事故，或污染环境。5、 矿石中的有益元素：以及稀土元素。6、 烧结过程可以使用的原料：富矿粉，高炉炉尘，转

2、炉炉尘，轧钢皮，铁屑硫酸渣等其他钢铁及化工工业的若干废料。7、 烧结过程的自蓄热：抽入的空气首先要穿过烧结矿层，而烧结矿层中已无燃料的燃烧，所以被抽入的空气冷却，发生熔融矿物的结晶和新相形成的过程，并将自身的热量传递给空气，使空气温度身高。自蓄热现象的一个特点就是随着烧结层的下移，料层温度的最高值逐渐提高。8、 烧结过程负压的变化规律：先升高，后降低。升高是因为在烧结的初期，未烧结的料层相对较厚以及过湿层的存在，使得料层总体透气性越来越差；随着烧结层厚度的增加，烧结层多孔的特点又使得透气性越来越好，负压也就降低。9、 烧结机还有一个返矿进行铺底料的机器配合布料机一起进行整个布料的进行。10、

3、烧结过程可以概括为固相反应> 液相生成>冷凝固结，这三个过程其实说明了两点，一是整个过程的顺序性，二是不同的过程对应了不同的位置。11、 烧结过程中干燥、预热层的反应特点：干燥层主要完成水分的蒸发，预热层水分蒸发已经基本没有，碳酸盐，硫酸盐的分解，以及磁铁矿的局部氧化，此外还有为液相生成作铺垫的固相反应。12、 烧结燃料炭的在混合料中的含量：按质量分数计算只有3.5-6%，按体积分数计算也只有不到10%。13、 烧结生产的生石灰：生产中用部分生石灰代替石灰石以强化烧结过程，可以适当地改善“白点”的产生。在细磨精矿粉烧结时，加入4%左右的生石灰可以提高产量，因为生石灰消化生成的氢氧化

4、钙胶凝体颗粒，增加混合料的成球性能，也增大了混合料的湿容量，使混合料在烧结过程中保持较好的透气性。生石灰的粒度应该小于5mm。14、 蛇纹石（）：是一种髙镁，高硅，低钙熔剂，在高品位低硅富矿粉烧结时用来调节烧结矿中的含量15、 烧结矿的微观结构：烧结矿是烧结过程的最终产物，是一种由许多矿物组成的多孔集合体，气孔率约40-50%。大部分是直径大于0.15mm的开口气孔，直径小于0.15mm的微气孔约占全部气孔的10-20%。16、 正硅酸盐（）晶系的转变（600-900°c）是造成烧结矿在冷却过程中由于发生晶形转变，引起体积膨胀，使烧结矿破裂。17、 烧结矿的还原性（ri）：高碱度烧结

5、矿中得铁酸钙还原性好，酸性烧结矿和自熔性烧结矿中的铁橄榄石和钙铁橄榄石还原性较差。烧结矿中高，还原性就差，所以常把烧结矿中的含量与烧结矿的还原性联系在一起。18、 烧结矿的低温还原粉化率（rdi）：实际中为了表征低温还原粉化率一般是以粒度<3mm含量的多少来说明的。rdi与生产烧结矿使用的矿粉种类有关，使用富矿粉生产出的烧结矿的rdi高，含高的精矿粉生产的烧结矿的rdi也高，而磁精矿粉生产的就低但是随着烧结料中配入的赤铁矿富矿粉量的增加，或因高炉护炉需要在烧结矿中加入精粉或富粉，烧结矿的rdi将升高。降低rdi的措施是设法减少骸晶状菱形赤铁矿的数量，一般是适当提高的含量（一般控制在7-8

6、%）或者是添加卤化物（等）。19、 高炉冶炼过程渣相熔点取决于它的组成，其中影响最大的两个因素是碱度和20、 高碱度烧结矿：烧结矿的碱度明显高于炉渣碱度的称为高碱度烧结矿。可以起到熔剂的作用，往往与酸性矿搭配使用。外观一般呈致密块状，大气孔少，气孔壁厚，熔结较好，断面呈青灰色金属光泽。高碱度烧结矿出现白点的可能性比较大。21、 高碱度烧结矿“白点”的危害：“白点”即游离的，在烧结过程没有及时地矿化残留下来的，它能吸收大气湿分中的水分发生消化，严重影响烧结矿的强度。而这些白点在高炉槽下筛出后，还影响烧结矿的碱度，进而影响高炉生产。22、 球团生产竖炉法的特点：竖炉结构简单，对材质无特殊要求。缺点

7、是单炉产量低，只适用于磁精粉球团焙烧，由于竖炉内气流难以控制，焙烧不均匀造成产品质量不均匀。23、 带式焙烧机和链篦机的区别：链篦机只用于干燥和预热，因而不用进行铺底料和边料。24、 精矿粉的粒度越细，成球性能就越好。25、 球团矿产品需要考虑还原膨胀率：当球团矿的还原膨胀率较高时，会使高炉料柱透气性变差，煤气分布失常，炉况不顺，严重影响高炉的正常冶炼，一般要求球团矿的膨胀率小于20%。26、 焦炭的挥发分：指炼焦过程中未分解挥发完的有机物，它使鉴别焦炭成熟程度的主要指标，一般含量是0.8-1.2%，含量过高表明成熟度差，强度不够，在冶炼过程中易破碎产生粉末，严重影响料柱的透气性；含量过低，表

8、明结焦过大，会形成裂纹且脆，故要求挥发分含量适当。27、 煤的发热量：煤在风口循环区的燃烧是不完全燃烧，因此发热量要远低于完全燃烧的发热量。此外，在循环区内是不能燃烧的，因此对于煤，其含碳量越高，放热越多；含氢越高，发热就越低。28、 煤的反应性：与煤的挥发分含量有关，挥发分高的褐煤反应性最强，烟煤居中，无烟煤反应性最小。29、 高炉精料的内容：高（品味，焦炭强度、固定碳，熔剂有效成分）；熟（人造矿）；净（粉末少，杂质少）；匀（粒度，分级入炉）；小（粒度，反应性）；稳（成分）。第2章 高炉炼铁基本原理1、 氧势图对应的是元素的氧化方程，也是氧化物分解的逆反应方程。氧势图是的曲线。已经知道，对于

9、某种氧化物，分解压越小，说明和氧的亲和力越强，该种氧化物就越稳定。因此，对于某一温度下的不同氧势线，位置越低，从侧面说明分解压越低，该种氧化物就越稳定，从而上方的元素可以被下方的元素还原。2、 一般来说，对于同一种元素形成的不同氧化物低价氧化物的分解压比较小，即低价氧化物会更稳定。所以氧化物的的分解是从高价到低价进行的。3、 氧化物逐级还原计算失氧数：4、 在高炉中，的还原可以看作是不可逆反应，一般不考虑这个反应。5、 三种还原剂的对比，气体还原剂-，固体还原剂-气体还原剂对于可逆还原过程必须要有一定的过剩系数，而固体还原剂还原过程是不可逆过程，所以不需要过量还原剂保证。6、 铁氧化物的叉子曲

10、线+碳氧化物才能真正反应各级铁的氧化物和金属铁的文帝存在区域，是按照温度来划分的。7、 在高炉冶炼条件下，用还原铁氧化物时可以促进和的还原速度，因为水煤气反应和水煤气置换反应的存在。8、 铁的直接还原度是指被还原的方式，高炉的直接还原度不仅包括铁，还包括其它元素，如锰，硅，磷等，所以以氧来计算。9、 影响铁矿石还原的因素：煤气特点和矿石自身的特性。煤气的影响：还原气的浓度越大，可以改善动力学扩散的条件，且氢气更显著；煤气温度既改善了扩散的动力学条件，也改善了界面化学反应的动力学条件；煤气流速由于在高炉中已经达到了临界速度，因此对提高反应效率作用不大，反而流速的提高会造成的增加，炉况不顺行；煤气

11、压力在一定程度上对加快反应时有利的，但是并不明显，高压操作更现实的意义是降低煤气流速，使降低，改善高炉顺行。矿石自身特性影响：孔隙度大而分布均匀的矿石还原性好。硅酸铁是影响还原性的主要因素，矿石中含量高，硅酸铁的含量就高，此种矿石就难还原。球团矿一般都在氧化性气氛中焙烧，所以含量少，还原性就好。10、 高炉内生铁的生成和渗碳（参照书p61）:渗碳主要发生在高温的液态区，炉身上部由于析碳反应产生的粒度极小的炭以及部分已被还原的金属海绵铁也有少量的渗碳。软熔带的位置和滴落带内焦炭柱的透液性对渗碳起的作用比较大11、 非铁元素的还原：锰，硅，磷，铅，锌，砷，钒，钛，镍（参照书p62）锰的还原是个直接

12、还原的过程，需要较高的温度，需要较高的碱度；硅的还原也是个直接还原的过程，且是逐级还原，是先变成气态的然后被还原进入铁水，需要高的温度和低的碱度，而且生铁的含硅量常作为炉温的标志；磷几乎全部进入铁水；铅的熔点较低，易进入炉底砖缝，从而破坏炉底，此外还容易挥发，上升过程被重新氧化，造成循环富集；锌的挥发一方面进入炉墙，粘结炉料造成结瘤，一方面被炉料吸收再氧化循环富集；砷比较容易还原进入铁水，砷造成钢材的冷脆，更降低焊接性；钛比硅更难还原，但是高炉内还原的钛容易与碳、氮结合生成使炉渣变稠，造成冶炼困难。12、 高炉造渣的原因：实现渣铁分离和进行渣铁反应出去或回收某些元素。实现渣铁分离必须得在高炉条

13、件下有液相，因此需加入一定的熔剂进行造渣。高炉渣的主要来源有脉石，熔剂，焦炭的灰分，炉衬的侵蚀。13、 高炉软化区域是炉料从固态转向流动液态的过度区域，必须时刻考虑软化区的位置和软化区间的大小。关于软熔带位置较高有两种理解的方式，一个是软熔带位置较高时，间接还原不足，通过我们知道此时会增加焦比；另外软熔带位置高，初渣温度低，进入炉缸后吸的热量就多，从而增加了高炉的热消耗。但不管怎么说高位置的软熔带是不好的。14、 为什么炉渣可以做到渣铁分离：炉渣的特点所决定，熔点低，密度小，而且不溶于铁水。15、 强碱性氧化物能从复杂化合物中将弱碱性氧化物取代出来，其实这个就是增加弱碱性氧化物活度的过程。16

14、、 炉渣的熔化性温度都是通过黏度实验得到的（黏度-温度）曲线得到的。17、 炉渣的黏度需要合适的范围：黏度过高，会使得高炉下部透气性变差，影响高炉顺行，同时，黏度过高使得硫离子扩散变得困难，减低脱硫效果，还有就是黏度大会使得流动性变差，加热时间长，有利于提高炉温；黏度过低又会冲刷炉衬，缩短高炉的寿命。18、 影响炉渣黏度的因素：温度（），碱度，成分（）-要考虑哪种是适量就好。对于酸性渣，增加碱度可以降低炉渣的黏度，这是因为破坏了炉渣的结构，而当增加到一定程度是，继续提高碱度黏度又上升，这是因为形成熔化温度很高的渣相，熔渣中出现不能熔化的固相悬浮颗粒所致。19、 硫负荷：冶炼单位生铁由炉料带入炉

15、内的总硫量。20、 硫的循环富集：对于目前的炉料结构，燃料带入的硫占到了80%左右。在高炉冶炼过程中，除了少部分在炉身处挥发，大部分在风口循环区发生燃烧反应以气体化合物或者是单质的形式进入煤气，随着煤气上升，在与下落的炉料和滴落的渣铁相遇而被吸收。炉料中自由碱性氧化物多，渣量大而且碱度高，流动性好，吸收的硫就越多。结果是软熔带处的总硫量大于炉料带入炉内的硫量。被炉料和渣铁吸收的硫少部分进入燃烧带再次氧化参加循环运动，大部分在渣铁反应时转入炉渣后排出炉外，也有极少部分随煤气逸出。21、 硫在渣、铁、煤气的分布：可以通过硫在渣铁中的分配比进而得到铁中硫含量的表达式，从而得到的影响因素：原料含硫量，

16、渣量，分配比，煤气的含硫量。22、 总的脱硫反应式： 脱硫实际上是硫和氧在渣铁界面的电子交换，用离子形式可以表示为23、 硫的分配系数：硫在炉渣中的百分含量和硫在铁水中的百分含量之比。高炉具有非常好的脱硫热力学条件，因此理论上的是很高的，但是由于动力学条件差导致实际的很小。影响的热力学主要因素是炉渣的温度，碱度以及其氧化性，动力学因素是较强搅拌，例如现代高炉往往不设渣口，实行渣铁同出，这样的动力学条件有利于脱硫。24、 渣量对生铁含硫量的影响：通过生铁硫的表达式，可以看出增加渣量是有利于减少铁水中的含硫量的，但事实上并非如此。渣量的增加意味着热量消耗的增加，这都要通过增加焦比来实现，这样一来焦

17、炭带入的硫就又增加，此外，增大渣量对炉况的顺行也有不利影响。在如今小渣量的冶炼中不提倡采用大渣量。25、 炉渣成分对脱硫的影响：影响碱度，适当高的碱度，碱度过高会导致渣的黏度增加，使得硫，氧的扩散阻力增大。：有利于脱硫，一方面增加了炉渣的稳定性和流动性，另一方面由于是碱性的对脱硫是有利的。：不利于脱硫，因为会消耗自由的。：极不利于脱硫，因为脱硫是需要还原性气氛的。26、 炉渣温度对脱硫的影响：提高炉渣的温度对脱硫是有利的，一方面脱硫过程是个吸热的过程，另一方面炉渣温度的升高有助于过热度的增加，降低了炉渣黏度，减小了硫、氧的扩散阻力。27、 高炉炉缸内渣铁间进行着多种反应，可以分成两大类：一类是

18、有碳参与的基本反应，另一类是没有碳参与的耦合反应。28、 高炉内碳的气化：是个物态变化，可以用炉顶煤气所有的含碳的物质来表示，如。29、 高炉炉缸的煤气成分和煤气量的计算思路：首先以湿风为标准计算最后产生的煤气量和煤气的成分（和中的氧变成了最后中的氧，没有变，中的氢变成了因此在此之前我们应该将湿风中的各种元素的量确定一下），然后再以燃烧碳素再求实际需要的湿分量以及产生的煤气量（该过程有个一直部分求整体的思路）30、 高炉中焦炭的去向：大部分在风口前燃烧，少部分消耗于直接还原和渗碳作用。31、 焦炭在风口前燃烧最高炉的作用：提供热量，提供间接还原剂，提供炉料下降空间，影响煤气流的初始分布，影响炉

19、缸温度水平和分布。32、 风口燃烧带：风口前有和存在，并进行碳素燃烧的区域陈伟燃烧带，常把含量减少到1%的位置看做是燃烧带的终点。33、 风口回旋区：现代高炉中热风以的速度通过风口射向炉缸中心，由于有巨大的鼓风动能，把风口前燃烧着的焦炭吹向四周，形成一个近似球形的空间。气流夹带着焦炭块作回旋运动的区间。34、 影响回旋区大小的因素：鼓风动能大，燃烧速度慢都可以增大回旋区范围。此外燃烧带上部炉料分布情况决定了煤气流的分布，从而也影响回旋区的大小。35、 风速是指高炉炼铁中鼓风通过风口时的速度，有标准风速和实际风速；鼓风动能是指单位时间内每个风口鼓入高炉内鼓风所具有的动能。从鼓风动能的表达式可以看

20、出，提高鼓风量，提高风温和降低风压都可以增加鼓风动能。36、 理论燃烧温度是指燃烧带在理论上能达到的最高温度，生产中一般指燃烧带燃烧焦点的温度（1800-2400°c）。炉缸温度一般是指炉缸渣铁的温度（1500°c左右），两者有本质的区别。37、 富氧鼓风是可以提高理论燃烧温度，尽管风量减少，但是燃烧所产生的热量足以抵消因风量减少而减少的物理热。38、该图反应出了从下到上煤气体积的两次增加，一次是在滴落带以下包括滴落带，是因为直接还原产生了，另一次是高温区的碳酸盐分解产生了。所以总的煤气量越往上越多。另外的变化区域是分为两个部分的，一个是因为间接还原，另一个是因为碳酸盐的分

21、解。39、40、 煤气温度从下到上有一个非常剧烈的变化都是因为煤气和炉料之间激烈热交换的结果。高炉的热效率达到了78-86%，是各类冶金炉中最高者。41、 影响炉顶煤气（）含量的因素：焦比，直接还原度，熔剂用量，富氧鼓风，喷吹燃料含氢量，鼓风湿度。42、 水当量：单位时间内通过高炉某一横截面的炉料（或者是煤气量），温度升高（或降低）1°c所吸收（或放出的热量）单位是43、 煤气上升过程中热交换分为三个区：下部热交换区（），中部热交换空区（），上部热交换区（）。也就是说对于炉料来说，高炉下部高温区的热量很紧张，上部的热量确实富足的。44、 影响炉顶煤气温度的主要因素：煤气量（高炉焦比，

22、鼓风风温以及含氧量），炉料性质（冷料，熟料，含水量，熔剂加入量等）45、 影响炉缸温度的主要因素：焦比和软熔带的位置，而鼓风温度和鼓风含氧量影响稍微复杂一些。46、 煤气在块状带的阻力损失可以利用欧根公式来描述。高炉炉缸产生的煤气通过炉料上升，在上升过程中，炉料对煤气有阻挡作用，这种阻挡作用称作是炉料对煤气运动的阻力，煤气要上升就必须要克服这一煤气阻力，这就是的来源。降低的主要措施有增加煤气的含量以降低煤气的密度和黏度，高压操作缩小炉内煤气气体的体积以降低煤气流速；在不影响还原速度的情况下适当增大炉料的粒度，最重要的是要提高炉料的孔隙度。47、 欧根公式的应用：透气性指数的引入，透气性指数的物

23、理意义是单位压差所允许通过的风量。它把风量和高炉料柱全压差联系起来，更好地反映出风量必须与料柱透气性相适应的规律。当不适应时就会出现悬料，崩料的事故。48、 改善料柱透气性的措施：提高焦炭和矿石的热态强度；严格控制粒度范围（6-25mm），太小影响透气性，太大有影响还原；保持一定均匀的入炉粒度。49、 关于欧根公式：欧根公式有阻力因子受孔隙度的影响非常大，要予以重视。50、 高炉的软熔带：当炉料开始软化时，随着体积的收缩，孔隙度不断下降，煤气通过时的阻力急剧升高，是高炉从上到下透气性最差的部位。软熔带的煤气是通过焦床穿过的，因此软软带起着煤气二次分配的作用，软熔带的形状、位置对煤气流动有重大影

24、响。51、 区别软熔带高度和软熔带位置对高炉冶炼的影响（焦比和透气性）-焦床的数量和焦床的厚度。52、 降低直接还原度的好处：首先是减低了焦比，减少了燃料的消耗，此外直接还原度的降低，使得初渣中的的含量降低，使“液泛”现象得以改善，降低了煤气在下部的阻力。53、 软熔带下部的焦炭活动行为（书p125）第4章 炉内日常操作技术1、 装料制度和送风制度一个在上，一个在下影响煤气流分布和煤气流的利用效果。2、 装料制度：装入顺序，批重大小，装入方法，料线高低。石灰石等熔剂不能加在边缘；料线高低对煤气流分布影响要分情况讨论（碰撞点以上，以下）3、 造渣制度中需要保证一定量的的含量（8-12%），一方面可以增加渣的稳定性，另一方面有利于炉渣的排碱。4、 生铁中硅和硫的含量作为判断生铁成分是否合格的标准，一般合格铁水