钢铁冶金学(炼铁部分)习题_图文

1、 间接还原：用 CO2，H2 为还原剂，产物为 CO2，H2O 的铁的各级氧化物还原反应。 （2 分） 直接还原：用固体碳为还原剂，产物为 CO 的还原反应。 （2 分） 作用（6 分） ：高炉冶炼过程中，矿石中的铁氧化物是通过两种不同性质的反应即直接还原和间接还 原的方式还原成金属铁的。这是两种不同性质的反应，它们对高炉冶炼所起的作用是不相同的。 一般认为，从铁的高级氧化物还原到 FeO 的过程，是全部以间接还原的方式进行的，即： 3Fe2o3+CO=2Fe3O4+CO2+37130kJ Fe3O4+CO=3FeO+CO2-20888kJ 而从 FeO 还原到金属铁，则一部分以间接还原方式，

2、另一部分以直接还原方式进行，全部还原生成 的铁中，以直接还原方式还原出来的铁所占的比例就是所谓的直接还原度。 间接还原是以放热反应为主的，如：FeO+CO=Fe+CO2+13605kJ 直接还原是吸热反应：FeO+C=Fe+CO-152161kJ 主要发生在炉身中上部。 主要发生在炉身下. 直接还原直接消耗碳量，产生 CO，而 CO 在炉内上升过程中又参加间接还原，间接还原不直接消耗 碳量，风口前碳的燃烧产生的 CO 和直接还原产生的 CO 加在一起，就是间接还原的还原剂来源。 高炉内的碳消耗包括还原剂碳和发热剂碳两方面。直接还原和间接还原对碳消耗的.是不一样的。 间接还原是放热. .碳消耗有

3、利。但是另一方面，因为间接还原是可逆反应，要使反应 继续进行， 必须.的还原剂浓度大于反应的平衡浓度， 即必须供给过量的 CO， 使反应达不到平衡， 所以，发展间接还原要增加还原剂碳消耗。直接还原是吸热反应，所以发展直接还原增加炉内热消 耗，从而增加发热剂碳消耗。但是另一方面，由于直接还原是固体碳和固体 FeO 或液体 FeO 之间的 反应，反应产物是气体，产生的 CO 随即离开反应面，所以只要固体碳存在，反应就可以继续下去， 无须提供过量的还原剂，即可以认为直接.的铁。因此，发展直接还原.。 由此可见，要达到炉内还原过程的最低碳消耗，两者都要有一个适当的发展程度，两种极端情况即 100%直接

4、还原或 100%间接还原，都达不到最低的碳消耗。 83. 高炉内 Si 还原过程有什么特点？ 答案要点：SiO2 是非常稳定的化合物，高炉条件下用 CO 还原 SiO2 是不可能的。液体状态下用固体碳还 原也需要 1700以上的高温。此外，炉渣中的 SiO2 常与 CaO，MgO 等结合成复杂化合物，使 SiO2 的还 原变得更加困难。 （4 分）但是.主要是因为高炉条件. 首先，风口燃烧带高温条件下 SiO2 气化产生 SiO 气体： SiO2+C=SiO+CO SiO+C=Si? +CO 另外，风口前气化产生的 SiO.还原产生的. SiO+|C=Si+CO 其次，由于还原产生的 Si 溶

5、解于生铁中形成稳定的 FeSi 化合物，如 FeSi，Fe2Si，FeSi2 等 40 气态 SiO 与碳接触良好，因而促进 Si 的还原： SiO2+2C+Fe=FeSi+2CO-554603kJ 有利于 Si 的还原。由于铁的存在，Si 开始还原的温度可降到 1050， 过去一直认为 Si 主要是从液态炉渣中还原进入生铁.的，.SiO 蒸汽中还原进入生铁的. 因为灰分中的 SiO2 呈自由状态，并且在风口前燃烧后容易气化成 SiO。 当然矿石中呈化合物状态的 SiO2 到达风口后也可以气化成，SiO，并且液体状态下衩固体碳还原的可 能性亦不能排除，但不如气态还原容易。生铁中的 Si 小于

6、2%时，Si可全部来源于焦炭灰分，通过 气态还原，无须从液态炉渣中还原。 （6 分） 84. 熔渣的软熔特性对高炉冶炼有什么影响？ 答案要点：炉渣的软熔特性与矿石的软化特性有关，其对.初渣出现得愈早，软熔带位置越高。 初渣温度低.耗； 软化区间愈大， 软熔带融着层愈.， 对煤气.般希望矿石软化温度要高些， 软化区间要窄些，这样.带融着层较窄，对煤气阻力较小。 85. 为什么可以用炉顶 CO2 曲线来判断炉内煤气流的分布状况？ 答案要点： 因为煤气中 CO2 的高低反映了煤气与矿石之间接触是否良好， 间接还原反应是否进行得充分。 所以， 煤气中 CO2 的高低也反映了炉内矿石的颁布状况。 （2

7、分）矿石集中的部位 CO2 高，矿石较少的部位 CO2 低。 （2 分）而矿石是影响炉内透气性的主要因素，矿石集中的部位透气性差，此处煤气流必然较 少，矿石较少的部位透气性好，此处煤气流必然会大些。因此，可以用炉顶 CO2 曲线来判断炉内煤气 流的分布状况。 （3 分）另一方面，因为煤气是炉内传热介质，所以煤气流的分布也反映温度分布， 煤气流大的地方温度高，煤气流小的地方温度低。 （3 分） 86. 现代高炉炉型有哪几部分组成？特点是什么？分析其设计指导思想。 答案要点： 现代高炉内型一般由炉缸、炉腹、炉腰、炉身、炉喉五段组成，其特点是两头小，中间粗略带锥度 的圆柱形空间。 （5 分）其设计指导思想.别是铁矿石在还原. 87. 实施高压操作对高炉产量、焦比及生铁质量将产生何种影响，为什么？ 答案要点： 实施高压操作，高炉产量提高，焦比降低，生铁含硅量降低。 （5 分） 这主要是由于，采取高压操作后高炉冶炼进程将发生如下变化：a 高压操作后的燃烧带缩小；b