炼铁学

1、高炉系统包括高炉本体、原燃料系统、上料系统、送风系统、渣铁处理系统、煤气清洗处理系统。

2、高炉生产过程控制的关键性环节有送风条件，软熔区的位置、形状及尺寸，固体炉料区的工作状态3、铁矿石的分为赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿、菱铁矿4、铁矿石评价的要点有含铁品位、脉石的成分及分布、有害元素的含量、有益元素、矿石的还原性、矿石的高温性能。

5、炼焦工艺过程中影响焦炭质量的环节大体上可分为洗煤、配煤、焦炉操作、熄焦等，其中配煤起着决定作用，配煤中最重要的是控制混合煤料的胶质层厚度。

6、洗煤的目的在于降低原煤中灰分及硫的质量分数。

7、高炉生产的产品有生铁、铁合金、高炉煤气、炉渣 1、散状物料聚集时颗粒间的固结力＝联结力—排斥力 2、烧结过程的主反应有燃烧反应、分解反应、还原与再氧化反应、气化反应、水分蒸发和凝结。

3、烧结料固结经历固相反应、液相生成、冷凝固结过程。

4、烧结过程中固相反应能够进行的重要因素是温度。

5、液相生成是烧结成型的基础，液态物质的数量和性质是影响烧结固结好坏，乃至冶金性能的重要因素。

6、常见的烧结矿显微结有粒状结构、斑状结构、骸状结构、丹点状的共晶结构、熔蚀结构。

7、烧结矿冷凝形成的矿物组成及其结构是影响烧结矿质量的重要因素。

8、生球成型的机理是利用细磨粉料表面能大的特性。

9、铁矿粉球团过程包括生球成型和熔烧固结两个主要作业。

成球过程分为三个阶段：形成母球、母球长大、长大了的母球进一步紧密。

10、生球干燥的目的是避免焙烧时发生破裂、同时提高焙烧效率。

由表面气化和内部扩散两个过程组成。

11、球团矿在高温下焙烧，引起强度增加的原因有：晶桥联结；固相烧结固结；液相烧结固结 12、现代高炉冶炼最佳炉料结构为高碱度烧结矿配加酸性球团矿。

1、FexO，方铁矿，俗称浮士体，是立方晶系氯化钠型的Fe2缺位的晶体。

2、FexO在低温下不能稳定存在，当温度低于570℃时，将分解成为Fe3O4 ＋α-Fe。

3、铁氧化物的多级还原反应中还原顺序:＞570℃Fe2O3 → Fe3O4 → FexO → Fe,＜570℃Fe2O3 → Fe3O4 → Fe 4、影响铁还原速率的因素主要有温度、压力、矿石粒度、煤气成分、矿石的种类和性质。

5、MnO2及Mn2O3、Mn3O4在高炉的炉身上部转化为MnO。

6、高炉中Si还原的多级反应过程为：＞1500℃SiO2↔ SiO2（气）↔Si；＜1500℃SiO2=Si 7、解决钛渣变稠的措施可概括为吃精料、造好渣、低硅钛、炉缸活。

8、在使用熟料的情况下，焦炭带入炉内的硫占总入炉硫量的80％以上。

9、降低高炉循环富集碱量的主要措有降低炉料带入的碱量、增大炉渣排走的碱量。

1、碳与氧形成CO2的反应称为完全燃烧，形成CO的反应称为不完全燃烧。

2、影响鼓风动能的因素主要有风量、风温、风压、风口截面积。

1、料柱压差ΔP主要决定于气流速度和料层通道的当量直径。

2、高炉精料的六字方针是高、稳、熟、小、匀、净。

3、改善料柱的透气性必须改善原、燃料质量，改善造渣，改善操作,获得适宜的软熔带形状和最佳煤气分布4、从正同装至倒同装，边缘气流逐渐发展，而中心气流逐渐减弱。

5、高炉顺行的重要标志是合理的煤气流分布促进料柱的透气性改善。

6、软熔带形状基本有三种类型：“倒V”形，“V”形和“W”形7、高炉顺行的主要标志：炉料顺利下降，煤气分布合理，炉缸工作均匀、活跃，炉温充沛稳定，生铁质量良好。

1、高炉生产的目标优质、低耗、高产、长寿、高效益。

2、喷吹补充燃料时影响置换比的主要因素有：喷吹燃料的种类；喷吹燃料在风口前气化程度；鼓风参数。

1、高炉有效容积利用系数：规定工作时间内，每立方米有效容积每昼夜生产的合格铁水的吨数。

有效容积利用系数[t/m3.d]=合格生铁折合产量/(有效容积*规定工作日) 2、焦比：冶炼单位生铁消耗的干焦的千克数；入炉焦比又称净焦比，实际消耗的焦炭数量，入炉焦比=干焦耗用量（kg）/合格生铁产量（t）；综合焦比指每生产一吨生铁所消耗的干焦数量以及各种辅助燃料折算为干焦量总和。

3、冶炼强度：冶炼过程强化的程度，以每昼夜（d）燃烧的干焦量衡量，冶炼强度=干焦耗用量/(有效容积*规定工作日) [t/m3.d] 4、休风率：休风率是指高炉休风时间（不包括计划中的大、中、小修）占规定工作时间的百分数。

5、固相反应：在一定温度条件下这种或那种离子克服晶格中的结合力，在晶格内部进行位置交换，并扩散刀与之相接触的邻近的其他晶格内进行的反应。

固相反应能够进行的重要因素是温度。

6、析碳反应：高炉内进行着一定程度的析碳反应，2CO＝CO2＋C 该反应是碳素溶解损失反应的逆反应。

碳素溶解损失反应：CO2＋C＝2CO。

7、上部调剂：利用装料制度的变化以调节炉况；下部调剂：通过调节风速和鼓风动能及喷吹量来控制风口燃烧带状况的煤气流的初始分布。

8、间接还原：还原剂为气态CO或H2；直接还原：还原剂为固体C.9、全压差：煤气通过料柱（自炉缸风口水平面至炉喉料线水平）的压力损失，可近似地采用高炉料柱的全压差ΔP表示ΔP ＝ P缸－P喉≈ P热－P顶 10、料线：大钟下降位置下沿至料面的垂直距离。

11、批重：装入高炉的每一批炉料是由焦炭,矿石和熔剂按一定重量比例组成的。

三者的总重量称为料批重 12、装料制度：炉料装入炉内方式的总称。

它决定炉料在炉内的分布状况。

13、热制度:在工艺操作上控制高炉内热状态的方法的总称。

14、送风制度：通过风口向高炉内鼓送具有一定能量的风的各项控制参数的总称。

包括风量、风温、风压、风中含氧量、湿分、喷吹燃料以及风口直径、风口中心线与水平的倾角，风口端伸入炉内的长度等。

15、造渣制度：包括造渣过程和终渣性能的控制。

造渣制度应根据冶炼条件、生铁品种确定。

16、理论燃烧温度：高炉风口的理论燃烧温度是指燃料在风口前燃烧时(不完全燃烧)所产生的热量加上助嫩热风含有的热量全部传给燃烧产物时达到的温度.它是高炉冶炼计算中的一个重要参数。

1、高炉冶炼的主要目的：用铁矿石经济而高效率地得到温度和成分合乎要求的液态生铁。

①实现矿石中金属元素和氧元素的化学分离—还原过程；②实现已被还原的金属与脉石的机械分离—熔化与造渣过程；③控制温度和液态渣铁之间的交互作用得到温度和化学成分合格的铁液。

2、高炉冶炼对焦炭的质量要求：⑴强度：（转鼓指数）如果焦炭没有足够的强度，则要被破碎，产生大量的粉末，导致料柱透气性恶化、炉渣粘稠、渣中带铁以及风渣口大量破损等。

⑵固定C及灰分含量：焦炭含灰分高则含碳量低。

灰分增加必须配加数量与灰份相当的碱性氧化物以造渣。

焦炭含灰分量增加时，高炉实际渣量将以比灰分量两倍的比率增长。

⑶硫：焦炭带入的硫占冶炼单位生铁所需原料总硫量的80%左右。

⑷挥发分含量：挥发分在焦炭中残留较高，则说明干馏时间段，不能构成结晶完善程度好、强度足够搞的焦炭。

挥发分过低，会形成小而结构脆弱的焦炭。

⑸成分和性能的稳定性及粒度。

成分和性能：铁矿石（中和、混匀）焦炭（提高炼焦工艺）粒度：有两方面的因素对焦炭的平均粒度提出不同要求。

一是缩小粒度（从提高焦炭成品率，降低成本的经济因素方面考虑；从冶炼过程考虑，加速炉内传热传质）。

二是增大粒度（从软熔带透气性考虑）⑹反应性：高炉用焦炭希望较低的反应性，以保障高炉良好的透气性 3、粉矿造块的目的：①将粉状料制成具有高温强度的块状了以适应高炉冶炼、直接还原等在流体力学方面的要求；②通过造块改善铁矿石的冶金性能，使高炉指标得到改善；③通过造块去除某些有害杂质，回收有益元素达到综合利用资源和扩大铁矿石原料资源。

4、高炉中Si 还原的基本条件：1）较高的炉缸温度和充足的热储备q，热储备越充足，则生铁含Si越高。

要提高生铁的含硅量必须提高炉缸温度，措施在于提高风温、富氧鼓风、采用难熔渣操作和适当提高焦比2）降低炉渣碱度，炉渣碱度越高，渣中SiO2活度越小，越不利于硅的还原。

降低炉渣碱度，即采用酸性渣操作，可增大SiO2的活度，促进Si还原3）选择适宜的原料。

5、高炉冶炼对炉渣的性能要求：1）良好的流动性能 2）良好的化学反应性能3）良好的透气、透液性能，满足渣铁、渣气分离的良好条件4）良好的稳定性，不因冶炼条件的变化而导致炉渣性能的恶化。

炉渣是决定金属成品最终成分及温度的关键因素。

6、高炉顺行的主要标志:炉料顺利下降，煤气分布合理，炉缸工作均匀、活跃，炉温充沛稳定，生铁质量良好。

总的结构是焦比低、产量高、质量好。

7、高炉煤气流合理分布的标志：1炉料顺利下降，炉况稳定顺行，炉温充足，整个料柱透气性好2）煤气能量利用充分，炉顶温度低，而CO 利用率高，最终表现为焦比、燃料比降低。

8、高炉接受高风温的条件：①加强原料准备，提高矿石和焦炭的强度，特别是高温强度，筛除小于5mm的粉末以改善料柱的透气性；②提高炉顶煤气压力，对比高压和高风温对高炉冶炼的影响可以看出，高风温对高炉还原和顺行的不利因素可以得到高要操作对还原和降低炉内煤气压差得有利影响弥补；③喷吹燃料和在这之前得鼓风加湿，向风口喷吹补充和加湿鼓风可降低风口前的理论燃烧温度，可解决由于风温提高使炉子下部温度升高造成炉况难行的问题。

9、喷吹补充燃料使炉缸理论温度降低的原因:1)燃烧产物的数量增加，用于加热产物到燃烧温度的热量增多2) 喷吹燃料气化时因碳氢化合物分解吸热，燃烧放出的热值低3)焦炭到达风口燃烧带时已被上升煤气加热，可为燃烧带带入物理热。

10、实际生产中限制喷吹量的因素：①风口前喷吹燃料的燃烧速率是目前限制喷吹量的薄弱环节；②高温区放热和热交换状况,高炉冶炼需要有足够的高温热量保证炉子下部物理化学反应顺利进行；③流体力学因素限制；④产量和置换比降低是限制喷吹量的又一因素。

11.富氧鼓风对高炉冶炼的影响：1）对风口前燃料燃烧的影响：风口前产生的煤气量减少，煤气中CO含量增加，氮含量减少。

理论燃烧温度大幅度提高。

风中N2含量的降低和t理的提高大大加快了碳的燃烧过程，这将导致风口前燃烧带的缩小，并引起边缘气流的发展2）对炉内温度场分布的影响：富氧对高炉内温度场分布的影响与提高风温时的影响相似3）对还原的影响：富氧对间接还原发展有利的方面在于炉缸煤气中CO浓度的提高与氮含量的降低。

但炉身温度降低700～1000℃间接还原强烈发展的温度带高度的缩小，以及产量增加时，炉料在间接还原区停留的时间缩短.。