焦炭和石灰石高炉炼铁示意图
高炉炼铁技术简介
烧结 工艺 流程
精矿、粉矿 （0~10mm）
石灰石、白云石 （80~0mm）
碎焦、无烟煤 （25~0mm）
破碎
>3mm
• 炉渣中氧化物的种类：碱性氧化物、酸性氧化物 和中性氧化物。以碱性氧化物为主的炉渣称碱性 炉渣；以酸性氧化物为主的炉渣称酸性炉渣。
• 炉渣的碱度(R)：炉渣中碱性氧化物和酸性氧化 物的质量百分数之比表示炉渣碱度：
• 高炉炉渣碱度一般表示式：R=w(CaO)／w (SiO2)
• 炉渣的碱度根据高炉原料和冶炼产品的不同，一 般在1.0～1.25之间。
消耗的（干）焦炭量（焦比一定的情况 下）
高炉每天消耗的焦炭量 I=
高炉的有效容积
• 生铁合格率：生铁化学成分符合国家标准的总量 占生铁总量的指标。
• 休风率：高炉休风时间（不包括计划大、中、小 修）占日历工作时间的百分数。
规定的日历作业时间=日历时间-计划大中修及
封炉时间
休风率=
高炉休风时间 规定的日历作业时间 ×100%
高炉炉渣与脱硫
• 高炉炉渣是铁矿石中的脉石和焦炭(燃料)中 的灰分等与熔剂相互作用生成低熔点的化 合物，形成非金属的液相。
– 高炉炉渣的成分 – 高炉炉渣作用 – 成渣过程 – 生铁去硫
• 高炉炉渣的来源：矿石中的脉石、焦炭(燃料)中 的灰分、熔剂中的氧化物、被侵蚀的炉衬等。
• 高炉炉渣的成分：氧化物为主，且含量最多的是 SiO2、CaO、Al2O3、MgO。
② 物理性能 包括机械强度和粒度组成等。高炉要求烧结矿机械 强度高，粉末少，粒度均匀。 烧结矿粒度小于5mm的称之为粉末。粉末含量对高 炉料柱透气性影响很大。粉末含量高，高炉透气性差， 导致炉况不顺，可能引起崩料或悬料。 反应机械强度的指标为：转鼓指数、抗磨指数、筛 分指数。 目前武钢烧结矿的转鼓强度大约在79%～80%左右。
高炉炼铁(附彩图)
本次将高炉炼铁工艺流程分为以下几部分: 一、 高炉炼铁工艺流程详解二、 高炉炼铁原理 三、高炉冶炼主要工艺设备简介 四、高炉炼铁用的原料、高炉炼铁工艺流程详解高炉炼铁工艺流程详图如下图所示:附：高炉炉本体主要组成部分介绍以及高炉操作知识料钾调控阙,-20 0V炉身V-E001C■-14001C炉腹，-leoor £小料牛 小料钟出铁口 , 900-1000V" 京铁加利面铁炉炉爆气首工艺设备相见文库文档:料风咀注,各类校珀均产生暖声:、高炉炼铁原理炼铁过程实质上是将铁从其白然形态一一矿石等含铁化合物中还原出来的过程。
铁矿石、焦炭、石炎石炼铁方法主要有高炉法、直接还原法、熔融还原法等，其原理是矿石在特定的气氛中（还原物质CO、H2、C;适宜温度等）通过物化反应获取还原后的生铁。
生铁除了少部分用于铸造外，绝大部分是作为炼钢原料。
高炉炼铁是现代炼铁的主要方法，钢铁生产中的重要环节。
这种方法是由古代竖炉炼铁发展、展了改进而成的。
尽管世界各国研究发很多新的炼铁法，但由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单, 生产量大,劳动生产率高，能耗低，这种方法生产的铁仍占世界铁总产量的95%以上。
炼铁工艺是是将含铁原料（烧结矿、球团矿或铁矿）、燃料（焦炭、煤粉等）及其它辅助原料（石灰石、白云石、锭矿等）按一定比例白高炉炉顶装入高炉，并由热风炉在高炉下部沿炉周的风口向高炉内鼓入热风助焦炭燃烧（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料），在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气。
原料、燃料随着炉内熔炼等过程的进行而下降，在炉料下降和上升的煤气相遇，先后发生传热、还原、熔化、脱炭作用而生成生铁，铁矿石原料中的杂质与加入炉内的熔剂相结合而成渣，炉底铁水间断地放出装入铁水罐，送往炼钢厂。
同时产生高炉煤气，炉渣两种副产品，高炉渣铁主要矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成，白渣口排出后，经水淬处理后全部作为水泥生产原料；产生的煤气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。
高炉炼铁安全ppt课件
四、炼铁常见事故分析及预防
2、物体打击 大锤、榔头使用不当；高处物件坠落；清理渣铁壕、板结 物料时发生崩块击中人员，尤其是眼睛；使用卡机卸风口、中 套时突然断裂，游锤飞出击打伤人。 此类事故的预防目前主要以软措施为主，如做好工器具的检查 确认、制定科学的安全防范措施和作业标准、尽量减少作业时 间与频次等。有条件的，可以自动化的机械设备（如使用挖掘 机进行渣铁壕解体，使用专用装置更换风口等）代替人工操作 或将人员的操作控制设置在远端进行计算机控制，从空间上实 现人机分离，但需要先进的技术与生产力做后盾。
并 罐 式 无 钟 炉 顶
串 罐 式 无 钟 炉 顶
一、炼铁厂除高炉本体外的几个系统
• 3.送风系统 主要包括高炉鼓风机和热风炉（含助燃风机、 冷风管道、热风管道、煤气管道、助燃空气管 道、烟气管道和烟囱等）。
• 4.煤气除尘系统 一般包括煤气上升管、煤气下降管、重力除 尘器（或旋风除尘器）、洗涤塔、文氏管、脱 水器等。高压操作的高炉还有高压阀组。
二、炼铁生产的主要危险因素
• 炼铁生产工艺设备复杂、作业种类多、 作业环境差，劳动强度大。 • 炼铁生产过程中存在的主要危险因素有： • 高温辐射、铁水和熔渣喷溅与爆炸、高 炉煤气中毒、高炉煤气燃烧爆炸、煤粉 爆炸、烟尘、噪声、机具及车辆伤害、 高处作业危险等。
三、炼铁生产的主要事故类别和 原因
熔剂、燃料等 球磨机高炉来自炼工艺流程图焦碳
混合机
石灰石 选 球 盘 除 尘 器
洗 涤 塔
天然矿
竖
文 氏 管
脱 水 器
炉
带 冷
除 尘 器
料
仓
烟
助 燃 风
高 炉
囱 热 风
热 风 炉
球磨机 鼓 风 机 集 煤 罐 贮 煤 罐 喷 吹 罐
钢铁冶炼过程PPT课件
—氩气在炼钢过程的作用：如向熔融的钢水中吹入氩气，使成份均匀，钢液净化，并可除掉溶解 在钢水中的氢、氧、氮等杂质，提高钢坯质量。吹氩还可以取消还原期，缩短冶炼时间，提高产 量，节约电能等。氩气吹炼和保护是提高钢材质量的重要途径。
自学互学共同学习一起成才生铁和钢铁的合金生铁含碳的质量分数2430032杂质硅锰较多硫磷较多硅锰适量硫磷较多机械加工可铸不可锻可铸可锻可压延机械性能硬而韧有弹性生铁和钢的比较球墨生铁合金生铁碳素钢低碳钢中碳钢高碳钢炼钢生铁白口铁铸造生铁灰口铁合金钢炼铁
Objectives:
1。重温炼铁和炼钢的基础知识 2。了解炼铁和炼钢的流程和设备 3。通过学习加深对我们用户的了解 4。自学，互学，共同学习，一起成才
原料 设备
铁矿石、石灰石、焦碳、空气 炼铁高炉
生铁（废钢）、纯氧、氧化钙 转炉、平炉、电炉
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ห้องสมุดไป่ตู้
炼钢
转炉结构图
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转炉炼钢：
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电炉炼钢：
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平炉炼钢示意图：
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硫、磷杂质与生石灰作用形成炉渣被除去。
④脱氧： Si+2FeO=SiO2+2Fe （脱氧剂：硅铁，锰铁） 调节合金元素
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炼铁和炼钢
炼铁和炼钢的比较
炼铁
炼钢
炼铁工艺流程图
炼铁工艺流程图炼铁工艺流程图炼铁厂质量监视和测量过程一、高炉系统（一）工艺流程图（图1）焦炭烧结矿球团矿块矿辅料喷煤高炉★富氧、鼓风水渣煤气、炉尘铸铁铁水图1炼钢（二）监视和测量过程：1.监控入炉原燃料成分：对焦炭、烧结矿、球团矿、块矿、辅料的粒度、水份、含粉率、化学成分及原料配比进行监控。
2.对喷煤的粒度、水份、化学成分进行监控。
3.对铸块尺寸进行监控。
4.对煤气含尘、含水进行监控。
5.对高炉的生铁中含[Si]、[S]及炉渣碱度进行控制，使生铁质量符合标准要求。
（三）工艺参数：1．高炉炉缸安全容铁量炉容：380m3、449m3、329m3、402m3。
安全容铁量：112t、144t、97t、116t。
炉缸存铁量接近安全容铁量时禁止放上渣，并采取相应措施，防止事故发生。
2．炉顶温度不大于500℃，气密箱温度不大于70℃。
3．风、渣口冷却水压应高出热风压力0.05Mpa，水压下降低于0.1Mpa时高炉应立即组织休风。
4．铁水罐内最高铁水面应低于罐沿300mm。
6．休风时冷风管道及煤气系统应保持正压。
7．打水空料面时，H2含量应不大于6%，并至少每小时测定一次煤气成分。
当H2含量大于6%，O2含量大于2%时，应停止回收煤气。
8．高炉热风压力小于0.05Mpa时，必须关闭混风切断阀。
9．煤粉水分＜2%，最好在1%以下；筛分粒度：粒度级＜60μm＜50%粒度级＜100μm＜80%粒度级＜500μm＜20%粒度级＜200μm＜0%二、竖炉系统（一）竖炉系统工艺流程图（图2）配料混合造球筛分焙烧★球团矿仓高炉矿槽图2（二）监视和测量过程：1．监控生球水分、粒度、抗压强度和落下强度。
2．监控和测量球团矿转鼓指数。
3．监控焙烧过程的焙烧时间和温度，燃烧室温度和压力。
4．监控球团矿FeO含量。
（三）工艺参数：1．燃烧室压力≤19000Pa，压力超标，调整时间不超过15分钟。
1．燃烧室温度900℃～1050℃，温度超标，调整时间不超过60分钟。
炼铁的原理—工业炼铁
选择冶炼原料时，通常考虑 矿石的价格、金属的含量、安 全无污染等。
如何从铁矿石中得到铁呢? 以赤铁矿(主要成分Fe2O3)为例。
CO
Fe2O3 高温 Fe
【友情提示】
一氧化碳是一种无色，无味的气体，难溶于
水，密度略小于空气的密度。具有可燃性，
燃烧时发出蓝色火焰，生成二氧化碳。一氧
化碳还可以跟铁矿石中的氧化铁在高温时发
生反应，生产铁和二氧化碳。和一氧化碳化
学性质相似的物质还有单质碳、氢气。
(1)一氧化碳的物理性质:①
②、
③
④
.
化学性质： ① 可燃性、C 、H2 .
还原反应：氧化物中的氧被夺去的反应。 夺取氧的物质具有还原性可作还原剂。 夺取氧，具有还原性作还原剂 高温
化碳白白烧掉太浪费了，对装置又进行了改进。猜一 猜小明是怎样改进的？
C
A
B
Fe2O3+ 3CO 2Fe + 3CO2
我是还原剂！
C A
B
实验现象：
A处：固体由红色变成黑色； B处：澄清石灰水变浑浊。 C处：尾气燃烧发蓝色火焰
实验步骤：
给药品加热 通入CO
停止通入CO 停止加热
C
A
B
①通入CO ②给药品加热
③停止加热 ④停止通入CO
在探究用赤铁矿(主要成分Fe2O3 )炼铁的主要反应 原理时,老师设计的实验装置如图,实验中,小明发现一氧
三、炼铁的原理
工业炼铁
1.原料:
铁矿石 焦炭
石灰石
2.设备:
炼铁高炉
3.原理:
高温 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
炼铁高炉示意图
常见的几种铁矿石的成分
高炉炼铁(附彩图)
本次将高炉炼铁工艺流程分为以下几部分：一、高炉炼铁工艺流程详解二、高炉炼铁原理三、高炉冶炼主要工艺设备简介四、高炉炼铁用的原料附：高炉炉本体主要组成部分介绍以及高炉操作知识工艺设备相见文库文档：一、高炉炼铁工艺流程详解高炉炼铁工艺流程详图如下图所示：二、高炉炼铁原理炼铁过程实质上是将铁从其自然形态——矿石等含铁化合物中还原出来的过程。
炼铁方法主要有高炉法、直接还原法、熔融还原法等，其原理是矿石在特定的气氛中（还原物质CO、H2、C；适宜温度等）通过物化反应获取还原后的生铁。
生铁除了少部分用于铸造外，绝大部分是作为炼钢原料。
高炉炼铁是现代炼铁的主要方法，钢铁生产中的重要环节。
这种方法是由古代竖炉炼铁发展、改进而成的。
尽管世界各国研究发展了很多新的炼铁法，但由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大,劳动生产率高,能耗低，这种方法生产的铁仍占世界铁总产量的95％以上。
炼铁工艺是是将含铁原料（烧结矿、球团矿或铁矿）、燃料（焦炭、煤粉等）及其它辅助原料（石灰石、白云石、锰矿等）按一定比例自高炉炉顶装入高炉，并由热风炉在高炉下部沿炉周的风口向高炉内鼓入热风助焦炭燃烧（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料），在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气。
原料、燃料随着炉内熔炼等过程的进行而下降，在炉料下降和上升的煤气相遇，先后发生传热、还原、熔化、脱炭作用而生成生铁，铁矿石原料中的杂质与加入炉内的熔剂相结合而成渣，炉底铁水间断地放出装入铁水罐，送往炼钢厂。
同时产生高炉煤气，炉渣两种副产品，高炉渣铁主要矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成，自渣口排出后，经水淬处理后全部作为水泥生产原料；产生的煤气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。
炼铁工艺流程和主要排污节点见上图。
三、高炉冶炼主要工艺设备简介高护炼铁设备组成有：①高炉本体；②供料设备；③送风设备；④喷吹设备；⑤煤气处理设备；⑥渣铁处理设备。
高炉炼铁概述PPT课件
①还原过程 实现矿石中金属元素（主要是Fe）和氧 元素的化学分离； ② 造渣过程 实现已还原的金属与脉石的熔融态机械 分离； ③ 传热及渣铁反应过程 实现成分及温度均合格的液态铁水。
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1. 1高炉原料
高炉原料
—高炉炼铁—
铁矿石
熔剂
其它含铁代用品
天然块矿 人造富矿
烧结矿 球团矿
碱性熔剂―石灰, 石灰石,白云石 酸性熔剂― 硅石 特殊熔剂― 萤石
4
1.1钢铁工业概况
—高炉炼铁—
1.1.1国民经济中钢铁工业的地位
评价一个国家的工业发达程度
工业化水平
工业生产所占比重
工业机械化、 自动化程度
工业化水平的标志
劳动生产率↑ 需要大量机械设备
国民生活水准
交
市
民
生
通
政
用
活
工
设
住
用
具
施
宅
品
需要大量基础材料
钢铁产品
5
➢价格低廉有较高的强度和韧性 ➢易于加工制造 ➢所需原料资源丰富 ➢ 冶炼工艺成熟、效率高
13 、修风率
定义：高炉修风时间占规定作业时间的百分数。
14、炉龄
定义：从高炉点火开炉到停炉大修，或高炉相邻两次
的大修之间的冶炼时间。
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第一章 思考题
—高炉炼铁—
1、试述3种钢铁生产工艺的特点。 2、简述高炉冶炼过程的特点及三大主要过程。 3、画出高炉本体图，并在其图上标明四大系统。 4、归纳高炉炼铁对铁矿石的质量要求。 5、试述焦炭在高炉炼铁中的三大作用及其质量要求。 6、试述高炉喷吹用煤粉的质量要求。 7、熟练掌握高炉冶炼主要技术经济指标的表达方式。
《高炉炼铁》课件
汇报人：PPT
单击输入目录标题 高炉炼铁概述 高炉炼铁的原料 高炉炼铁的过程 高炉炼铁的设备 高炉炼铁的环境影响与治理措施
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高炉炼铁概述
高炉炼铁的定义
高炉炼铁是一种 将铁矿石、焦炭 等原料在高炉内 进行冶炼，生产 出铁水的过程。
高炉炼铁是现代 钢铁工业中最重 要的生产工艺之 一，也是钢铁生 产的主要环节。
为黑色，硬度高，含有钒和钛元素
焦炭的种类和作用
焦炭种类：气焦、 半焦、全焦等
作用：提供热量， 使铁矿石熔化
作用：作为还原 剂，将铁矿石中 的铁还原为铁
作用：作为骨架， 支撑炉料，防止 炉料坍塌
熔剂的种类和作用
石灰石：作为熔剂，可以降低铁矿石的熔 点，提高铁的产量和质量
硅石：作为熔剂，可以降低铁矿石的熔点， 提高铁的产量和质量
高炉炼铁的原料
铁矿石的种类和特点
磁铁矿：主要成分为Fe3O4，具有磁性，易被磁选 赤铁矿：主要成分为Fe2O3，颜色为红色或褐色，硬度高 褐铁矿：主要成分为Fe2O3·nH2O，颜色为褐色，硬度低 菱铁矿：主要成分为FeCO3，颜色为灰白色，硬度低 钛铁矿：主要成分为FeTiO3，颜色为黑色，硬度高 钒钛磁铁矿：主要成分为Fe3O4·2Fe2O3·V2O5，颜色
矿石筛分： 将破碎后的 矿石进行筛 分，去除杂 质和过大颗 粒
矿石预热： 将筛分后的 矿石进行预 热，提高矿 石温度，降 低还原反应 温度
矿石还原： 将预热后的 矿石放入高 炉中，通过 高温还原反 应，将矿石 中的铁元素 还原出来， 形成铁水
铁水冷却： 将铁水冷却， 形成固态铁 块，便于后 续加工处理
高炉炼铁的主要 设备是高炉，其 结构复杂，操作 难度大，需要严 格的工艺控制。
高炉结构图
高炉：炼铁一般是在高炉里连续进行的。
高炉又叫鼓风炉，这是因为要把热空气吹入炉中使原料不断加热而得名的。
这些原料是铁矿石、石灰石及焦炭。
因为碳比铁的性质活泼,所以它能从铁矿石中把氧夺走，而把金属铁留下。
高炉的主要组成部分：高炉炉壳:现代化高炉广泛使用焊接的钢板炉壳，只有极少数最小的土高炉才用钢箍加固的砖壳。
炉壳的作用是固定冷却设备，保证高炉砌体牢固，密封炉体，有的还承受炉顶载荷。
炉壳除承受巨大的重力外，还要承受热应力和内部的煤气压力，有时要抵抗崩料、坐料甚至可能发生的煤气爆炸的突然冲击，因此要有足够的强度。
炉壳外形尺寸应与高炉内型、炉体各部厚度、冷却设备结构形式相适应。
炉喉：高炉本体的最上部分，呈圆筒形.炉喉既是炉料的加入口，也是煤气的导出口。
它对炉料和煤气的上部分布起控制和调节作用.炉喉直径应和炉缸直径、炉腰直径及大钟直径比例适当。
炉喉高度要允许装一批以上的料，以能起到控制炉料和煤气流分布为限。
炉身：高炉铁矿石间接还原的主要区域，呈圆锥台简称圆台形，由上向下逐渐扩大,用以使炉料在遇热发生体积膨胀后不致形成料拱,并减小炉料下降阻找力.炉身角的大小对炉料下降和煤气流分布有很大影响。
炉腰:高炉直径最大的部位.它使炉身和炉腹得以合理过渡.由于在炉腰部位有炉渣形成，并且粘稠的初成渣会使炉料透气性恶化,为减小煤气流的阻力，在渣量大时可适当扩大炉腰直径，但仍要使它和其他部位尺寸保持合适的比例关系，比值以取上限为宜。
炉腰高度对高炉冶炼过程影响不很显著，一般只在很小范围内变动.炉腹：高炉熔化和造渣的主要区段，呈倒锥台形.为适应炉料熔化后体积收缩的特点，其直径自上而下逐渐缩小，形成一定的炉腹角。
炉腹的存在，使燃烧带处于合适位置,有利于气流均匀分布。
炉腹高度随高炉容积大小而定,但不能过高或过低,一般为3．0～3．6m。
炉腹角一般为79～82 ；过大，不利于煤气流分布；过小，则不利于炉料顺行.炉缸：高炉燃料燃烧、渣铁反应和贮存及排放区域，呈圆筒形.出铁口、渣口和风口都设在炉缸部位，因此它也是承受高温煤气及渣铁物理和化学侵蚀最剧烈的部位，对高炉煤气的初始分布、热制度、生铁质量和品种都有极重要的影响。
高炉炼铁
高炉炼铁：简介当今全世界几乎所有的钢材都是通过如下两种流程中的一种生产的：碱性氧气转炉炼钢(BOS) 电弧炉炼钢(EAF)"长流程" "短流程"100% 回收的废钢，固态生铁或直接还原铁75-80% 高炉铁水（生铁）20-25% 回收的废钢全球钢产量的64% (2005) 全球钢产量的33% (2005)很明显高炉炼铁仍然是为炼钢提供铁原料的主要方法。
下图说明了高炉在整个炼钢过程中的地位。
高炉使用铁矿石作为含铁原料，焦炭和煤粉作为还原剂以及石灰或石灰石作为熔剂。
高炉炼铁的主要目的是给BOS炼钢提供质量稳定的铁水。
通常炼钢厂要求铁水的条件为含硅0.3–0.7%，锰0.2–0.4%和磷0.06–0.13%，以及尽可能高的温度（出铁温度为1480-1520°C）。
一座内容积约为4500m3的现代大型高炉的炉缸直径为14-15m，高度为35m。
这样一座高炉每天能够生产10000吨铁水。
由于高炉需要消耗大量的冶金焦，因此出现了将来可替代高炉的其它炼铁工艺：用煤粉或者其它气态还原剂替代冶金焦的直接还原和熔融还原技术。
已经进行商业化生产的例子有Midrex(直接还原)和Corex(熔融还原)工艺。
高炉过程在高炉的炉腰和炉腹，热风与焦炭和煤粉发生反应生成CO和N2的混合气体。
炉内上升的混合气体与从炉顶下降的原料发生热交换和化学反应。
最后煤气从炉顶排出并且回收作为厂内的燃料。
在冶炼过程中要控制炉顶含铁原料与焦炭层厚度比以及它们的径向分布，以得到径向分布合适的煤气流。
炉料下降过程中，在高炉上部的低温区含铁原料与CO气体发生间接还原。
在高炉下部，还未反应的铁矿石与CO发生还原反应生成CO2，CO2又立即与焦炭反应生成CO，CO又用来还原氧化铁。
高炉下部高温区的整个反应步骤可以看作是铁矿石与固态C的直接还原。
被还原出的铁熔化，滴落，最后在炉缸汇聚成铁水。
然后按固定的时间间隔（一般2-5小时）打开炉墙上的铁口和渣口，排出铁水和熔渣。
高炉炼铁(附彩图)
本次将高炉炼铁工艺流程分为以下几部分：一、高炉炼铁工艺流程详解二、高炉炼铁原理三、高炉冶炼主要工艺设备简介四、高炉炼铁用的原料附：高炉炉本体主要组成部分介绍以及高炉操作知识工艺设备相见文库文档：一、高炉炼铁工艺流程详解高炉炼铁工艺流程详图如下图所示：二、高炉炼铁原理炼铁过程实质上是将铁从其自然形态——矿石等含铁化合物中还原出来的过程。
炼铁方法主要有高炉法、直接还原法、熔融还原法等，其原理是矿石在特定的气氛中（还原物质CO、H2、C；适宜温度等）通过物化反应获取还原后的生铁。
生铁除了少部分用于铸造外，绝大部分是作为炼钢原料。
高炉炼铁是现代炼铁的主要方法，钢铁生产中的重要环节。
这种方法是由古代竖炉炼铁发展、改进而成的。
尽管世界各国研究发展了很多新的炼铁法，但由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大,劳动生产率高,能耗低，这种方法生产的铁仍占世界铁总产量的95％以上。
炼铁工艺是是将含铁原料（烧结矿、球团矿或铁矿）、燃料（焦炭、煤粉等）及其它辅助原料（石灰石、白云石、锰矿等）按一定比例自高炉炉顶装入高炉，并由热风炉在高炉下部沿炉周的风口向高炉内鼓入热风助焦炭燃烧（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料），在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气。
原料、燃料随着炉内熔炼等过程的进行而下降，在炉料下降和上升的煤气相遇，先后发生传热、还原、熔化、脱炭作用而生成生铁，铁矿石原料中的杂质与加入炉内的熔剂相结合而成渣，炉底铁水间断地放出装入铁水罐，送往炼钢厂。
同时产生高炉煤气，炉渣两种副产品，高炉渣铁主要矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成，自渣口排出后，经水淬处理后全部作为水泥生产原料；产生的煤气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。
炼铁工艺流程和主要排污节点见上图。
三、高炉冶炼主要工艺设备简介高护炼铁设备组成有：①高炉本体；②供料设备；③送风设备；④喷吹设备；⑤煤气处理设备；⑥渣铁处理设备。
高炉炼铁原理
高炉炼铁原理
高炉炼铁原理是利用高炉内部的化学反应来将铁矿石中的
铁氧化物还原为金属铁的过程。
具体原理如下：
1. 原料准备：将铁矿石、焦炭和石灰石按一定比例混合，
形成炉料。
铁矿石是主要原料，其中含有铁的氧化物，如
赤铁矿（Fe2O3）和磁铁矿（Fe3O4）。
2. 燃烧反应：焦炭在高温下与空气中的氧气发生燃烧反应，生成高温燃烧产物，如一氧化碳（CO）和二氧化碳
（CO2）。
这一反应提供了高炉内部的热能。
3. 还原反应：高温下，一氧化碳与铁矿石中的铁氧化物反应，将其还原为金属铁。
主要反应有以下几个步骤：
- Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2
- Fe3O4 + 4CO → 3Fe + 4CO2
- FeO + CO → Fe + CO2
这些反应分别将铁氧化物（Fe2O3、Fe3O4和FeO）还
原为金属铁（Fe），同时产生二氧化碳（CO2）等副产物。
4. 渣化反应：石灰石（CaCO3）在高温下分解成氧化钙（CaO），与形成的矿渣反应，形成熔融的钙硅酸盐渣。
总结来说，高炉炼铁原理是将铁矿石中的铁氧化物通过燃
烧制造的高温和一氧化碳的还原作用转化为金属铁，同时
形成矿渣。
这个过程需要高炉内部的高温和复杂的化学反应，以及合理的炉料配比和操作控制。
第三章 高炉炼铁
3.2.2 高炉内型
高炉内型是用耐火材料砌筑而成的，供高炉冶炼的内部空间的轮廓。现代高炉都是五段
式炉型（见图 3.3），从下至上分别为：炉缸、炉腹、炉腰、炉身、炉喉。 h1 ~ h5 分别表示炉 缸至炉喉各部分的高度， h0 为死铁层深度， h f 为风口高度， H u 为高炉有效高度； d1 、 d 和 D 分别表示炉喉、炉缸和炉腰直径；α 和 β 分别表示炉腹角和炉身角。若用V1 ~V5 分别 表示炉缸至炉喉各部分的容积，则高炉有效容积Vu ≈ Vi + V2 + V3 + V4 + V5 。
轧机（轧钢厂）
高炉煤气 发电厂
图 3.2 高炉炼铁原料和产品流向直方图
表 3.1 几种铁矿石化学成分
品 种 w(TFe) w(FeO) w(SiO2) w(CaO) w(MgO) w(Al2O3) R （%） （%） （%） （%） （%） （%）
宝钢烧结矿 59.47 7.55
4.25
8.20
1.27
1.09 1.93
鞍钢烧结矿 58.49 7.90
4.60
9.70
2.30
0.50 2.11
巴西球团矿 65.81 1.61
3.67
0.47
0.73
0.49 0.13
国产球团矿 63.21 0.17
6.01
1.22
0.48
0.76 0.20
巴西块矿 66.62 4.23
7.94
0.70
0.23
1.11 0.09
铸 22 Z22 >2.0 ~2.4
铸 18 铸 14 Z18 Z14 >1.6 >1.25 ~2.0 ~1.6
高炉炼铁工艺
① 冷却壁：冷却壁分光面冷却壁和镶砖冷却壁。光面冷却 壁主要用于冷却炉缸和炉底炭砖；镶砖冷却壁主要用于冷却 炉腹、炉腰、炉身各部位的炉衬。
② 冷却板：冷却板用纯铜制造，安装时水平插人炉衬砖层 中，对炉衬具有一定支托作用。
7-上罐；8-挡料阀；9-下罐；10-下 密封阀；11-旋转溜槽；12-中心喉 管；13-节流阀；14-导料器；15上密封阀；16-导料器；17-上料皮 带
布料过程： 炉料通过上料皮带机将铁矿石或焦炭分批装进上罐，装料过 程中上罐旋转以消除集中堆尖。当接到下罐装料信号时，开 上密封阀，开档料闸阀，上罐内的铁矿石(或焦炭)卸入下罐。 关上密封阀后对下罐充煤气均压，使下密封阀上下压力一致 后打开下密封阀。当接到向高炉布料信号后，启动溜槽旋转， 同时打开节流阀放料，铁矿石(或焦炭)通过中心喉管和旋转溜 槽将铁矿石(或焦炭)布入炉内。
▪ 7.膨胀系数小。这是碳砖的特点之一，其他耐火材料远不如它。在高 温下急冷也不会产生裂纹，这对某些由于易生裂纹而易损坏的部分 (如炉底)是极需要的性质，所以炉底砌砖多用碳砖来砌成。
▪ 8. 导热性比粘土砖高的多，特别是石墨砖。但其效果可能是有益的， 也可以是有害的。热损失大就是负效果，但在下部易使渣皮生成则 是有利的。高炉下部用碳砖砌时，就可以不用冷却水冷却，而只用 空气来进行自然冷却，甚至有些较小的高炉炉缸根本就不需要冷却。 但一般仍是用冷却水箱的，因为有时碳砖质量不好，炉缸很易毁坏， 若无冷却水箱便会产生铁渣穿漏事故，同时安装冷却水箱也并不十 分麻烦，因此，在利用碳砖时也仍旧应用冷却水箱。
4.喷吹系统
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这样冶炼得到的“铁”就是钢吗？
生铁与钢
铁合金 生铁 含碳量 2%--4.5%
钢 0.03%--2%
硫磷等
有害杂 相对较多
很少
质含量
拓展知识面： 不锈钢
为了防锈在钢中加入铬和镍，
这种钢称为不锈钢。不锈钢通常是指 含铬量在12—30%的合金钢。
工业上铜的冶炼
古代： 湿法炼铜
Fe + CuSO4 ═ Cu + FeSO4
作者的回答：钢是在烈火中铸造而成的， 这样它才能坚硬、什么都不惧怕。我们 这一代人也是在这样艰苦的考验中锻炼 出来的，并学会了在生活面前从不颓废。
人最宝贵的东西是生命,生命属于人只有一次.一个人的一生应该是 这样度过的：当他回首往事的时候，他不会因为虚度年华而悔恨，也不 会因为碌碌无为而羞耻；这样，在临死的时候，他就能够说：“我的整 个生命和全部精力，都已经献给世界上最壮丽的事业——为人类的解放 而斗争。”
生成铜的化学方程式
H2 + CuO =Δ= Cu + H2O CO + CuO Δ== Cu + CO2
2Al +3CuO =高=温3Cu + Al2O3
Fe + CuSO4 == Cu + FeSO4 C + 2 CuO =Δ= 2Cu + CO2
工业炼铁选取什么还原剂最合适？
请带着下面的问题阅读课本P72相关内容 : ❖ 炼铁需要哪些原料？
《钢铁是怎样炼成的》
主人公： 保尔·柯察金
建筑中的杰作——鸟巢
重达42000吨的钢结构自立于地面
艺术与实用的结合 ——现代生活中的铁制品
铁 剪 纸
艺术与实用的结合 ——现代生活中的铜制品
我国炼铁、炼铜技术历史悠久
商朝,就能够制造出精 美的青铜器,春秋战国时期 就会冶铁炼钢.
我国炼铁、炼铜技术历史悠久
黄铁矿(FeS2 )
常见的铜矿石
黄铜矿(CuFeS2 ) 孔雀石(Cu2(OH)2CO3 )
毛赤铜矿(Cu2O )
从氧化还原反应角度分析， 从自 然界存在的铁、铜转化为单质铁和 铜实质是一个什么样的过程？
根据所学的化学知识,你能写出一些 制得单质铁及单质铜的反应吗?把结果填 在课本P72表3-3中，并与同学交流讨论。
司母戊铜方鼎
世界出土青铜器之冠
我国炼铁、炼铜技术历史悠久
汉代铜奔马
越王剑
游离态形式的铁和铜（自然界含量少）
铜在地壳中含量约为0.01%， 少量以单质铜形式存在
陨铁
天然铜
铁在地壳中的含量仅次于铝，游 离态的铁只能从陨石中得到。
常见的铁矿石
赤铁矿(Fe2O3)
磁铁矿(Fe3O4)
褐铁矿(Fe2O3·nH2O )
汉代有记载“石胆能化铁为铜”
新型冶炼技术： （1）高温冶炼黄铜矿(CuFeS2) （2）生物炼铜等
电解精炼
高纯度铜
到现在为止我们学了哪些能冶炼出金 属的方法?分别适合于哪些金属?
2NaCl
2Na+Cl2↑
MgCl2
2Al2O3 4Al+3O2 ↑
2Al+ Fe2O3
高温
Al2O3+2Fe
3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2
作业：上网查资料 1、随着科技的发展，新的炼铁方法是否已 应运而生？新的炼铁方法的优势何在？ 2、我国细菌冶金的研究和应用情况。 3、完成对应的作业本及每课练。
巩固练习
Fe是地壳中含量很丰富的元素，也是生物体所必需的元素。自然界中铁矿石 主要有赤铁矿和磁铁矿，金属铁是在高炉中冶炼的，高炉炼铁除了加入铁矿石 外，还需加入焦炭和石灰石。请填空
总反应式 高温
CaCO3+SiO2==CaSiO3+CO2 ↑
能猜测此反应能顺利发生的原理吗?
难挥发物制易挥发物
TiCl4 +4Na
Hale Waihona Puke Ti+4NaCl 等
Mg+Cl2 ↑ 电解法
热还原法
2HgO 2Hg+O2↑
2Ag2O 4Ag+ O2↑
热分解法
如果工业要冶炼钙,会选用什么方法?
不同金属冶炼方法的选择
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag
电解法
热还原法
热分解法
现在你知道作者为什么以“钢铁是 怎样练成的”为书名吗?
表3-3 铁、铜从化合态转化为游离态
生成铁的化学方程式
Δ
3H2+
Fe2O3
== Δ
2Fe
+ 3H2O
3CO + Fe2O3 == 2Fe + 3CO2
2Al + Fe2O3 高==温2Fe + Al2O3
Zn + FeSO4 =Δ= Fe+ ZnSO4 3C + 2Fe2O3 == 4Fe + 3CO2
❖ 一氧化碳是如何生成的？
❖ 焦炭在这里起了什么作用? 制还原剂、提供热能
❖ 石灰石的作用是什么？ 除SiO2（作造渣剂、助熔剂）
❖ 这种方法得到的是什么样的铁产品？
❖ 高炉炼铁的废气中主要有哪些物质?
铁矿石、焦
高 炭和石灰石 炉 炼 铁 示 意 图
高炉煤 气出口
吹入热空气 (1000℃左右)
(CaSiO3)
①写出磁铁矿主要成分的化学式： ②写出赤铁矿被还原成铁的化学方程式：
Fe304
③写出焦炭在高炉中参与反应的两个化学方程式
3CO + Fe2O3 ═Δ═ 2Fe +3CO2
点燃 C + O2 === CO2 ；
高温 C + CO2 === 2CO
④写出CaCO高3所温参与反应的两个化学方程式 CaCO3 === CaO高+温CO2↑ SiO2 + CaO === CaSiO3(炉渣的主要成分)