高炉炼铁基本原理及工艺
高炉炼铁反应原理
高炉炼铁反应原理
高炉炼铁反应是化学制取钢铁材料的主要工厂，它是将一种复杂的化学反应实
现现代铁和钢制造过程中不可缺少的过程。
在反应过程中，各种原料经过熔融、均质、液化后，形成有定容行充满铁的混合物，并在高炉的热稀释和通风条件下，只允许浓氧气快速穿过铁介质，以便进行橡液熔募反应，即将氧与碳氢等元素有机化合物结合在一起，转变成二氧化碳、水蒸气和铁，而后铁可以在冶炼厂中进行锻造和加工。
高炉炼铁反应基本原理是，铁与碳形成混合物时，当碳元素与氧进行化学反应时，铁将被脱除，然后将碳变成气体并形成二氧化碳，当碳元素和氧完全反应时，生成的二氧化碳会被其他气体混合而升上炉顶，从而在铁渣中留下未混合的金属铁，经铁渣准备及热处理后，可获得高质量的钢铁原料。
可以说，高炉炼铁反应的运行依靠了熔融物的热催化作用，多种金属元素可以
熔融，混合在高温不均相条件下，经过氧气的催化，碳会被烧掉，最终形成钢铁原料。
此外，为了降低碳以及其他杂质的含量，还要有更好的混合条件来确保熔炼的均匀性和细度，而提高运行的安全性和效率，又设计有更复杂的炉门、管路、加热面及消耗能量池等设备设施。
总体而言，高炉炼铁反应具有很高的技术发展水平，它是现代冶金材料生产的
核心，经过传统的高炉炼铁反应，使得钢铁产品拥有更好的性能、质量，实践证明，钢铁原料通过高炉炼铁反应并经过各种高精度处理铸造技术后，在冶金行业中得到了广泛的应用。
高炉炼铁基本原理与工艺
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2.铁的间接还原与直接还原
（1）间接还原：用CO、H2为还原剂还原铁的氧化物，产物CO2、 H2O的还原反应。 特点：放热反应 反应可逆 （2）直接还原：用C作为还原剂，最终气体产物为CO的还原反应。 特点：强吸热反应 反应不可逆 （3）直接、间接还原区域划分：取决于焦碳的反应性 低温区 ＜800℃基本为间接还原 中温区 800~1100℃共存 高温区 ＞ 1100℃全部为直接还原 （4）用直接还原度rd、间接还原度ri来衡量高炉C素利用好坏，评价 焦比。
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2. (助)熔剂
（1）作用： 形成低熔点易流动的炉渣、脱S（碱性熔剂） （2）种类：
使用条件及作用
碱性
酸性
铁矿中脉石为酸性氧化物，包括：石灰石、白云石、石灰
铁矿中脉石为碱性氧化物，主要为：SiO2（只在炉况失常 时使用——（Al2O3）≥18%或排碱时） 高Al熔剂，主要为：含Al2O3高的铁矿（只在降低炉渣流动 性时使用）
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五、高炉强化冶炼手段与方法
1.大风量 风量增加，炉内传热效果下降，ri降低，K 增加。风量应与还原性相适应 2.高风温 风温增加，传热推动力增加，但利用风温 的同时K势必降低，透气性将下降 3.富氧 富氧将使炉缸温度增加，但煤气总量下降， 不利于全厂能量平衡；富氧达到的效果与提高 风温相比，成本提高10倍。
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中性
3 焦碳
①主要作用：
作为高炉热量主要来源的60~80%，其它热风提供 提供还原剂C、CO 料柱骨架，保证透气性、透液性
②质量要求：
含炭量：C↑ 灰份:10%左右，灰分低可使渣量↓ 含S量：<0.6% 生铁中[S]80%±来源于焦碳 强 度：M40 (kangsuiqd)、M10 (lmqd) 粒度组成：均匀 60mm 左右的 >80% ，大于 80mm 的 <10% ，大于 80mm的<10% 成分稳定（特指水分）： 一般采用干熄焦 焦碳反应性： C+CO2=2CO开始反应的高低快慢→影响间接还原区的 范围从而影响焦比
(完整版)高炉炼铁工艺流程及主要设备简介
三、高炉冶炼主要设备简介
1、高炉 高炉炉本体较为复杂。 横断面为圆形的炼铁竖炉。用 钢板作炉壳，壳内砌耐火砖内衬。高炉本体自上而下 分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹 、炉缸5部分。高炉生 产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂（石灰 石），从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空 气。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，在炉内上升过程中除去铁矿石中 的氧，从而还原得到铁。炼出的铁水从铁口放出。铁 矿石中未还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣， 从渣口排出。产生的煤气从炉顶排出，经除尘后，作 为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。高炉冶炼 的主要产品是生铁 ，还有副产高炉渣和高炉煤气。
1—高炉；2—重力除尘器；3 — 布袋除尘器； 4—调压阀组
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三、高炉冶炼主要设备简介 重力除尘
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三、高炉冶炼主要设备简介
箱体除尘： 由重力除尘后的荒煤气进入箱体进行布 袋过滤，最后成为净煤气。要求净煤气 粉尘量小于10毫克。
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高炉冶炼主要设备简介
刮板机
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高炉冶炼主要设备简介
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高炉冶炼主要设备简介
炉渣和生铁定期通过铁口外排。通过炉前撇渣器进行渣 铁分离，铁水通过铁水罐运到炼钢或铸铁。炉渣经过 水淬后，输送到渣场。
高炉炼铁的主产品是生铁，副产品是高炉煤气、水渣、 炉尘。
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二、高炉炼铁原理
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三、高炉冶炼主要设备简介
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。 通常，辅助系统的建设投资是高炉本体的4~5倍。生 产中，各个系统互相配合、互相制约，形成一个连续 的、大规模的高温生产过程。高炉开炉之后，整个系 统必须日以继夜地连续生产，除了计划检修和特殊事 故暂时休风外，一般要到一代寿命终了时才停炉。 高炉炼铁系统（炉体系统、渣处理系统、上料系统、 除尘系统、送风系统）主要设备简要介绍一下。
高炉炼铁
高炉炼铁工艺流程一、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。
二、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。
通常，辅助系统的建设投资是高炉本体的4~5倍。
生产中，各个系统互相配合、互相制约，形成一个连续的、大规模的高温生产过程。
高炉开炉之后，整个系统必须日以继夜地连续生产，除了计划检修和特殊事故暂时休风外，一般要到一代寿命终了时才停炉。
高炉炼铁的原理
高炉炼铁的原理
简介
高炉炼铁是一种重要的冶炼工艺，通过高炉将铁矿石和焦炭等原料还原为铁。
高炉通常是一个巨大的金属容器，内部通过高温反应实现铁的冶炼。
原料
铁矿石是高炉炼铁的主要原料之一，常见的铁矿石包括赤铁矿、磷铁矿等。
此外，焦炭、石灰石等原料也是高炉炼铁中必不可少的。
原理
1.燃烧过程: 高炉中焦炭等燃料在燃烧时产生高温，燃气通过矿石料床
加热矿石，并在还原区域发生还原反应。
2.还原反应: 在高炉内，煤气经过还原区域与铁矿石中的氧化铁发生反
应，将氧还原为气态二氧化碳，释放出铁。
3.融化过程: 上述反应产生的铁在高温下融化，并通过热对流从上向下
移动到高炉的熔融区域。
4.炉渣形成: 高炉中产生的碳酸化合物和石灰石在高温下融化形成炉渣，
在铁水表面形成保护膜，防止铁的再氧化。
冶炼过程
高炉炼铁过程通常会经历炉料下料、补料、冶炼、出铁等阶段。
整个过程需要
严格调控高炉的温度、气氛、矿石的质量等参数，以确保炼铁效果。
结论
高炉炼铁是一项复杂的冶炼过程，通过高炉的高温还原反应，将铁矿石转化为铁。
高炉炼铁工艺的改进和提高效率对于保障铁铸造业的发展至关重要，进一步
提高炼铁效率和降低成本是未来的发展方向。
钢铁的冶炼原理及生产工艺流程
炼铁过程本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、直接复原法、熔融复原法等，其原理是矿石在特定的氛围中（复原物质CO、H2、C；适合温度等）经过物化反响获得复原后的生铁。
生铁除了少部分用于锻造外，绝大多半是作为炼钢原料。
1、高炉炼铁的冶炼原理（应用最多的）一）炼铁的原理（如何从铁矿石中炼出铁）用复原剂将铁矿石中的铁氧化物复原成金属铁。
铁氧化物（Fe2O3、Fe3O4、FeO）+复原剂（C、CO、H2）铁（ Fe）二）炼铁的方法（1）直接复原法（非高炉炼铁法）（2）高炉炼铁法（主要方法）三）高炉炼铁的原料及其作用（1）铁矿石：（烧结矿、球团矿）供给铁元素。
冶炼一吨铁大概需要— 2吨矿石。
（2）焦碳：冶炼一吨铁大概需要 500Kg 焦炭。
供给热量；供给复原剂；作料柱的骨架。
（3）熔剂：（石灰石、白云石、萤石）使炉渣融化为液体；去除有害元素硫（ S）。
（4）空气：为焦碳焚烧供给氧。
2、工艺流程生铁的冶炼虽原理同样，但因为方法不一样、冶炼设施不一样，因此工艺流程也不一样。
下边分别简单予以介绍。
高炉生产是连续进行的。
一代高炉（从开炉到大修停炉为一代）能连续生产几年到十几年。
生产时，从炉顶（一般炉顶是由料种与料斗构成，现代化高炉是钟阀炉顶和无料钟炉顶）不停地装入铁矿石、焦炭、熔剂，从高炉下部的风口吹进热风（ 1000～1300 摄氏度），喷入油、煤或天然气等燃料。
装入高炉中的铁矿石，主假如铁和氧的化合物。
在高温下，焦炭中和喷吹物中的碳及碳焚烧生成的一氧化碳将铁矿石中的氧争夺出来，获得铁，这个过程叫做复原。
铁矿石经过复原反响炼出生铁，铁水从出铁口放出。
铁矿石中的脉石、焦炭及喷吹物中的灰分与加入炉内的石灰石等熔剂联合生成炉渣，从出铁口和出渣口分别排出。
煤气从炉顶导出，经除尘后，作为工业用煤气。
现代化高炉还能够利用炉顶的高压，用导出的部分煤气发电。
生铁是高炉产品（指高炉冶炼生铁），而高炉的产品不不过生铁，还有锰铁等，属于铁合金产品。
高炉炼铁
3.用固体C还原
高炉冶炼特点
1.高炉冶炼是在炉料与煤气流的逆向运动 过程中完成各种复杂的化学反应和物理变 化，反应气氛是还原性气氛； 2.高炉是一个密闭容器，除了装料、出铁、 出渣以及煤气以外，操作人员都无法直接 观察到反应过程的状况，只能凭借仪器间 接观察； 3.高炉生产过程是连续的，大规模的高温 生产过程，机械化和自动化水平较高。
燃料燃烧反应 铁矿石还原反应（铁氧化物） 非铁元素还原（Si，Mn，等） 造渣过程 生铁生成
A、燃烧反应
放热 燃烧 产生高温还原气体CO 在高炉下部形成空间， 保证炉料持续下降 直接还原（参与化学还原） 溶入生铁（铁水中含有一定量C）
焦炭 （主要燃料）
燃料的燃烧是高炉的热能和化学能的发源 地，决定了炉内煤气流，温度和热量的初始 分布，对高炉生产起着至关重要的作用！
1.钢筋混凝土 2.耐火砖 3.冷却壁 4.水冷管
5.炉壳
冷却设备
支梁式水箱 A—铸管式 B—隔板式
扁水箱 （铸钢）
炉腹、炉腰、炉身下部：冷却壁
炉缸和炉底周围：光板式冷却壁（紫铜冷却壁）
风口：冷却套
1.风口 2.风口二套 3.风口大套 4.直吹管 5.弯管 6.固 定弯管 7.围管 8.短管 9.带有窥视孔的弯管 10.拉杆 11.炉壳
B、还原反应
铁氧化物的还原
1.铁氧化物的还原条件 还原反应通式： MeO＋B＝Me＋BO B：还原剂 Me：某种金属 要使反应能够进行，则： Me O B
还原剂B与O的化学亲和力 > Me与O的化学亲和力 在高炉冶炼过程中，满足条件的还原剂是CO和C，还 有少量的H2也参与还原
二.铁氧化物的还原顺序
焦炭在风口发生燃烧反应： C＋O2 =CO2 ＋33356kJ/kg + C+CO2 =2CO －13794kJ/kg 2C+O2 =2CO ＋9781kJ/kg
高炉炼铁工艺介绍
高炉炼铁工艺介绍1. 简介高炉炼铁是一种重要的冶金工艺，用于将铁矿石转化为生铁的过程。
它是钢铁工业的核心环节之一，用于生产各种钢材。
2. 高炉炼铁的基本原理高炉炼铁的基本原理是将铁矿石与焦炭等还原剂混合后，在高温下进行还原反应，将铁矿石中的氧化铁还原为金属铁。
同时，炉内的温度和化学反应条件还可以使一部分其他有害物质被除去。
3. 高炉炼铁的工艺流程3.1 高炉炉缸高炉炉缸是高炉的主要部分，通常由炉壳、炉缸和炉缸衬板组成。
炉缸衬板由耐火材料制成，以承受高温和化学侵蚀。
3.2 上料系统上料系统的主要作用是将矿石、焦炭、燃料及其他辅助材料送入高炉。
通常，这些原料需要经过破碎、筛分、称重等处理。
3.3 炉冰炉冰是指在高炉顶部装置的冷却设备，用于冷却进入高炉的热气体。
这样可以减少热能的损失，并为高炉提供所需的煤气流动动力。
3.4 高炉通气系统高炉通气系统主要包括风机和风口。
高炉顶部的风机通过送风管将空气送入高炉，从而维持高炉的氧气供应。
风口是位于炉缸底部的通气装置，用于引入煤气和空气，同时也是控制和调节高炉燃烧的关键。
3.5 高炉冷却系统高炉冷却系统主要用于冷却高炉的各个部位，包括炉缸、炉壁和炉顶。
这些部位会受到高温的侵蚀，而冷却系统可以降低温度，延长高炉使用寿命。
3.6 出铁系统出铁系统用于从高炉底部将生铁和渣铁分离出来。
通常通过出铁口将液态金属铁和渣铁分别引出，然后进一步处理。
3.7 气体处理系统高炉产生的煤气会通过气体处理系统进行处理。
其中一种常见的处理方法是将煤气用作燃料，同时采用高炉煤气洗涤的方式除去其中的尘埃和硫化物等有害物质。
4. 高炉炼铁的优缺点4.1 优点•高炉炼铁工艺稳定，适合大规模生产。
•可以利用多种铁矿石和煤炭，适应不同的原料条件。
•高炉炼铁可以同时除去一部分有害物质，对环境保护有一定的效果。
4.2 缺点•高炉炼铁能耗较高，对资源消耗较大。
•高炉炼铁产生的煤气和废渣需要进一步处理，处理过程中会产生一定的环境污染物。
高炉炼铁的原理及工艺流程
高炉炼铁的原理及工艺流程
高炉炼铁是钢铁生产中最常见的一种方式，其原理主要在于利用高炉内部燃烧的煤气在高温下和铁矿石发生反应，最终得到铁和炉渣两种产物，从而实现炼铁的目的。
下面将详细介绍高炉炼铁的工艺流程和部分原理。
原料准备
高炉炼铁的原料主要有三种，即铁矿石、焦炭和石灰石。
这些原料在高炉内部经过一系列的化学反应，最终生成熔融的铁和炉渣。
其中铁矿石是主要原料，焦炭用作还原剂和燃料，石灰石则用于与炉渣反应形成石灰渣。
高炉炼铁的工艺流程
1.炼铁原料的装入在炼铁过程中，将铁矿石、焦炭和石灰石按一定的
配比装入高炉中，同时通过风口进风，使炉内火焰熊熊燃烧，产生高温环境。
2.还原反应在高温下，焦炭发生还原反应，将铁矿石中的氧化铁还原
为金属铁，并释放出一定量的一氧化碳。
还原反应主要是以下几个反应：–Fe₂O₃ + 3C → 2Fe + 3CO
–Fe₃O₄ + 4C → 3Fe + 4CO
3.炉渣过程在高炉中，石灰石和炉渣发生反应，形成石灰渣，同时起
到熔化炉渣、减少粘度、保护炉壁等作用。
4.铁水的收取熔化的铁在炉底逐渐积聚形成铁水，通过铁口和排渣口
将铁水和炉渣分离，最终得到熔融的铁水。
5.炉渣处理在高炉炼铁过程中，会产生大量的炉渣，炉渣中含有较多
的有用金属成分，因此需要对炉渣进行回收和处置，以充分利用资源。
结语
高炉炼铁是钢铁生产中不可或缺的重要环节，它通过将铁矿石等原料在高温环境下进行还原反应，最终得到纯净的铁水。
虽然高炉炼铁的工艺流程复杂，但是在工程实践中已得到广泛应用，为钢铁产业的发展提供了坚实的基础。
高炉炼铁的原理
高炉炼铁的原理
高炉炼铁是通过碳与铁氧化物的化学反应来获得铁的一种炼铁方法，它是世界上最常用的炼铁工艺之一，也是最重要的一种钢铁冶炼工艺。
高炉炼铁的原理是：首先，将煤粉燃烧，将煤粉的碳氧化物分解成碳气和热量；其次，将铁矿石，煤粉和石灰石混合放入高炉中，加热到一定温度；最后，碳气与铁氧化物发生反应，形成含碳的铁水，然后将铁水冷却到固态，就得到炼铁所需要的铁了。
高炉炼铁的原理很简单，但是实际操作中要考虑到很多因素，包括煤粉的品质、铁矿石的品质、高炉的操作温度和时间、铁水的凝固温度和凝固时间等，以及灰渣的去除等。
如果这些因素控制不当，会影响炼铁的质量和效率。
另外，高炉炼铁过程中所产生的污染也是一个重要的问题，大量的废气、废水和废渣等会给环境带来极大的破坏，也会对人们的身体健康带来严重的危害，因此，高炉炼铁的污染控制也是非常重要的。
综上所述，高炉炼铁的原理非常简单，但实际操作中需要考虑到很多因素，以及污染问题，才能获得高质量的铁。
高炉炼铁工艺
高炉炼铁工艺1. 预处理原料：在高炉炼铁之前，需要对原料进行一定的预处理。
首先要破碎和磨细铁矿石，以增加其表面积，便于后续的还原反应。
同时要对焦炭进行粉煤处理，以增加其反应表面积，并降低硫和灰分含量。
此外，石灰石也需要进行破碎和磨细，以便混合均匀。
2. 加料和还原反应：预处理好的原料按一定比例加入高炉中，与风推入的煤气（还原气）一起在高温下进行还原反应。
在这个过程中，煤气中的一氧化碳和二氧化碳与铁矿石中的氧化铁发生化学反应，将氧气从氧化铁中除去，从而生成熔融的铁水和气体的渣浆。
3. 收集铁水：熔融的铁水通过高炉底部的出口流出，并收集到铁水坩埚中。
铁水可以通过连续铸造机或者浇铸处理成各种规格和形状的铸铁产品。
4. 渣浆处理：在还原反应过程中，高炉内产生的含有铁和其他杂质的渣浆需要被处理。
通常，渣浆会通过热风炉或转炉处理，以及重新冶炼过程，从而提炼出有用的铁和其他金属。
高炉炼铁工艺是一项高温高压的工艺过程，需要严格控制各种工艺参数，以保证生产铁水的质量和数量。
同时，高炉炼铁工艺也是一个能耗较高的工艺过程，如何提高能源利用效率，降低生产成本，是钢铁企业一直在努力解决的问题。
随着科技的不断创新和进步，高炉炼铁工艺也在不断地完善和改进，为钢铁工业的可持续发展做出了重要贡献。
高炉炼铁工艺作为钢铁行业的核心工艺之一，对于钢铁产品的质量和产量起着至关重要的作用。
在过去的几十年里，随着工业技术的不断发展和创新，高炉炼铁工艺也在不断地完善和改进。
首先，钢铁企业在高炉炼铁工艺方面不断引入优化技术和自动化控制系统，以提高生产效率和产品质量。
通过智能化技术，高炉操作可以更加精准和稳定，从而减少了人为因素对于生产过程的影响，提高了工作效率和产品一致性。
同时，一些新型的高炉炼铁工艺还采用了先进的能源回收技术，将废热和废气重新利用，从而降低了能源消耗和环境排放，实现了资源的合理利用。
其次，高炉炼铁工艺也在材料的选用上有了新的突破。
高炉炼铁基本原理及工艺
（3）滴落带：主要由焦碳床组成，熔融状态的渣铁穿越焦碳床 主要反应：Fe、Mn、Si、P、Cr的直接还原，Fe的渗C。 （4）回旋区：C在鼓风作用下一面做回旋运动一面燃烧，是高炉热量发源地（C的不完全燃烧），高炉唯一的氧化区域。 主要反应： C+O2=CO2 CO2+C=2CO （5）炉缸区：渣铁分层存在，焦碳浸泡其中 主要反应： 渣铁间脱S，Si、Mn等元素氧化还原
3.脱S
（1）S的来源与分布： 焦碳60~80%、矿石及喷吹物20~40% ↓ （S负荷4~6kg/t铁） ↓ 煤气、炉尘5~10%，生铁5%，炉渣90% （2）降低生铁[S]途径： ①降低S负荷（降低焦碳S含量） ②气化脱S（一定值） ③适宜的渣量 （3）炉渣脱S基本反应： [FeS]+（CaO）=（CaS）+（FeO） 提高炉渣脱S能力的因素： ①↑温度 ②↑还原气氛 ③ ↑R
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有益元素：Mn、V、Ni、Cr
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强度和粒度： 强度↓易粉化影响高炉透气性，不同粒度应分级入炉; ⑹还原性： 被CO、H2还原的难易、影响焦比; ⑺化学成分稳定性： TFe波动≤±0.5%，SiO2 ≤±0.03%混匀的重要性（条件：平铺直取——原料场应足够大）; ⑻矿石代用品： 高炉炉尘、转炉炉尘、轧钢皮、硫酸渣等。
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高炉炉型
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高炉还原过程 高炉炉内状况
（1）块状带：矿焦保持装料时的分层状态，与布料形式及粒度有关，占BF总体积60%±（200~1100℃） 主要反应：水分蒸发 结晶水分解 除CaCO3外的其它MCO3分解 间接还原 碳素沉积反应（2CO=C+CO2） （2）软熔带：矿石层开始熔化与焦碳层交互排列，焦碳层也称“焦窗” 形状受煤气流分布与布料影响，可分为正V型，倒V型，W型 主要反应：Fe的直接还原 Fe的渗碳 CaCO3分解 吸收S（焦碳中的S向渣、金、气三相分布） 贝波反应：C+CO2=2CO
高炉炼铁工艺流程(经典)
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。
高炉炼铁的基本原理与工艺流程
高炉炼铁的基本原理与工艺流程高炉炼铁是指通过高炉设备将铁矿石转化为铁的过程。
它是现代工业生产中铁制品的主要来源之一，具有重要的经济意义。
本文将介绍高炉炼铁的基本原理与工艺流程。
一、高炉炼铁的基本原理高炉炼铁的基本原理是利用高温下的化学反应将铁矿石还原成金属铁。
在高炉中，铁矿石经过冶炼过程，通过高温和还原剂的作用，使得其中的铁氧化物被还原为金属铁，并与其他元素形成铁合金。
高炉炼铁的还原反应是一个复杂的过程，包括多个步骤。
首先，铁矿石与还原剂（一般为焦炭）在高温下发生氧化还原反应，将铁矿石中的氧气与还原剂中的碳发生反应生成一氧化碳和二氧化碳。
然后，一氧化碳与铁矿石中的铁氧化物发生反应，使其还原为金属铁。
最后，金属铁与其他元素形成铁合金。
二、高炉炼铁的工艺流程高炉炼铁的工艺流程一般包括铁矿石的预处理、炉料配制、高炉内的冶炼过程和铁水的处理等步骤。
1. 铁矿石的预处理铁矿石通常经过矿石选矿、破碎、磁选等步骤的预处理。
选矿是将原始铁矿石中的有用矿物与杂质进行分离的过程，以提高铁的品位。
破碎过程将大块的铁矿石破碎成为适合冶炼的小颗粒。
磁选则是利用磁力将磁性矿物与非磁性矿物分离。
2. 炉料配制炉料配制是将预处理后的铁矿石与还原剂（焦炭）、矿石烧结等辅助原料按照一定比例配制成为高炉的进料。
配制过程中需要根据铁矿石的品位、还原剂的质量等因素进行合理的配比，以保证炼铁过程的效果。
3. 高炉内的冶炼过程高炉内的冶炼过程是高炉炼铁的核心环节。
在高炉内，炉料由上部的料槽加入，并由炉底的鼓风口进入。
在高炉内，料层中的铁矿石与还原剂经过一系列的燃烧和还原反应，发生冶炼和还原，最终生成铁水和炉渣。
炉渣由高炉底部排出，而铁水则从高炉的铁口流出，进入下一步的处理。
4. 铁水的处理铁水是高炉炼铁的产物之一，但其中含有一定的杂质，需要进行进一步的处理。
首先，通过除渣工艺将铁水中的炉渣分离出去，得到较为纯净的铁水。
然后，将铁水进行调质处理，加入适量的合金等元素，以调整铁的成分和性能，得到所需的铁产品。
高炉炼铁的原理及工艺流程
高炉炼铁的原理及工艺流程高炉炼铁是一种常用的冶金方法，用于将矿石转化为铁和钢。
它的原理基于铁矿石中铁的还原性质以及高温下不同物质的化学反应。
高炉炼铁的工艺流程大致可以分为以下几个步骤：1. 原料准备：高炉的主要原料是铁矿石、焦炭和石灰石。
铁矿石是高炉的主要还原剂和铁源，焦炭则提供高炉所需的热能和还原剂。
石灰石用于抑制高炉内部的硅和磷的含量。
2. 原料装料：将铁矿石、焦炭和石灰石按照一定比例装入高炉的料斗。
装料过程中要保证各种原料的均匀分布，以便提高炉内反应的效率。
3. 预热煤气和空气：将进入高炉的煤气和空气预热至高温，以增加反应速率和效率。
4. 还原反应：在高炉内，焦炭在高温下与煤气发生还原反应，将铁矿石中的氧气还原成一氧化碳和二氧化碳。
还原反应主要发生在高炉的炉底，炉底以上则发生熔融反应。
5. 熔融反应：一氧化碳和铁矿石中的一些元素熔融成液态铁，并向上移动。
在高炉的中部区域，发生碱性熔融反应，石灰石中的氧化钙与铁矿石中的硅和磷等杂质反应，生成氧化钙和矽酸钙等不溶于铁液的物质，称为渣。
6. 渣铁分离：在高炉的上部，铁液与渣发生不同密度的分离，铁液下流，渣上浮。
由于铁液的密度大于渣，渣可以通过铁液顶部的出渣口排出高炉。
7. 铁水处理：高炉出来的铁液通过钢水包、连铸机等设备进一步处理，以调整铁液的成分和温度，并制造成各种规格和形状的铁坯。
8. 高炉煤气回收：高炉炼铁过程中产生的煤气中含有大量的有价值的气体，如一氧化碳和氢气。
这些煤气被收集后再经过净化和加工，用于供能和制造化学产品等。
通过以上工艺流程，高炉炼铁成功将矿石转化为铁和钢，并产生有价值的煤气。
高炉炼铁工艺有以下几个优点：一是工艺简单，能够处理大量原料；二是可以通过调整原料的配比和炉温等参数，控制铁液的成分和温度；三是能够回收煤气，提高能源利用效率；四是可以用于处理不同种类和品质的铁矿石。
高炉炼铁个人总结
高炉炼铁个人总结高炉炼铁是一种重要的冶金工艺，用于将铁矿石转化为熔融铁。
以下是我个人对高炉炼铁的总结：1. 基本原理：高炉炼铁的基本原理是通过将铁矿石与焦炭等还原剂一起放入高炉内，并利用高炉炉顶的热风和鼓风机的强制对流使其达到高温条件，从而使铁矿石中的铁氧化物还原为铁，生成熔融铁。
2. 炼铁过程：高炉炼铁的主要过程包括炉料下料、预热、还原、熔化和出铁。
在炉料下料时，铁矿石、焦炭和炉渣等按一定比例混合放入高炉。
预热过程是通过高炉内的热风对炉料进行加热，使其达到适宜的还原温度。
还原过程是焦炭中的碳与铁矿石中的氧发生反应，还原出熔融铁和一些炉渣。
熔化过程是将炉料完全熔化，形成熔融铁和炉渣的混合物。
最后，炉顶的出铁口开启，将熔融铁和炉渣分离。
3. 影响因素：高炉炼铁的效率和产品质量受到多个因素的影响。
炉料的成分和配比、炉料的粒度和分层、鼓风、燃料质量等都会对炼铁过程产生影响。
此外，高炉操作的稳定性和控制能力也对炼铁效果有影响。
为了提高炼铁效率和质量，需要对这些因素进行合理的控制和调整。
4. 炼铁技术改进：随着科技的进步，高炉炼铁技术也在不断改进。
炉料的预处理、热风的利用、炉内煤气的回收等新技术的应用，可以提高炼铁的效率和环保性能。
此外，通过模拟和优化计算等手段，也可以对高炉炼铁的操作进行优化，提高炼铁的效果。
总的来说，高炉炼铁是一项复杂而重要的冶金工艺，需要合理控制和操作，才能达到高效、高质量的炼铁效果。
随着技术的不断进步，高炉炼铁技术也将不断改进，为铁矿石资源的开发和利用提供支持。
高炉炼铁的原理
高炉炼铁的原理
高炉炼铁是一种重要的冶炼工艺，其原理主要是利用高炉内的高温条件，将铁矿石还原成铁。
高炉炼铁的原理可以简单地概括为矿石还原、熔融和分离三个基本过程。
首先，铁矿石经过破碎、磨粉等预处理工序后，被送入高炉顶部的料斗中。
在高炉内，矿石遇热后发生还原反应，将铁矿石中的氧化铁还原成铁。
还原反应的主要原理是利用还原剂（如焦炭）在高温条件下与铁矿石发生化学反应，生成还原气体（CO和H2），从而将氧化铁还原成金属铁。
其次，还原后的铁粉在高炉内逐渐熔化，形成液态铁水。
同时，矿石中的其他杂质（如硅、锰、磷等）也被熔融到铁水中。
这一过程是利用高炉内高温条件下的熔融作用，将铁矿石中的各种成分熔化成液态，为后续的分离提供条件。
最后，通过高炉底部的出口，将熔化后的铁水和矿石中的杂质分离。
由于铁水的密度大于杂质，因此可以通过不同的出口分别排出。
在这一过程中，还需要对铁水进行进一步的精炼，以确保最终得到高质量的铁产品。
总的来说，高炉炼铁的原理是通过将铁矿石还原成铁，然后将熔化后的铁水和矿石中的杂质分离，最终得到高质量的铁产品。
这一过程需要高温条件、合适的还原剂和熔融剂等条件的配合，才能顺利进行。
同时，高炉炼铁的原理也是冶金工程中的重要基础知识，对于理解和掌握冶炼工艺具有重要意义。
在实际生产中，高炉炼铁的原理不仅仅是理论上的知识，更需要工程技术人员根据实际情况进行灵活运用和改进。
只有不断地总结经验、改进工艺，才能更好地实现高效、低耗的炼铁生产，为钢铁行业的发展做出贡献。
烧结及高炉炼铁基本原理及工艺
高炉炼铁的环保措施
1 2
降低CO2排放
通过优化高炉操作，提高煤气利用率和降低能耗 ，减少CO2排放。
除尘与脱硫
在高炉煤气除尘系统中采用高效除尘器和湿法脱 硫技术，降低烟尘和SO2的排放。
3
废水处理与循环利用
对高炉炼铁过程中产生的废水进行处理，使其达 到排放标准或循环利用，减少对环境的污染。
烧结与高炉炼铁的节能技术
高炉炼铁需要大量的原料，包括铁矿石、燃料（如焦炭）和熔剂（如石灰石），通 过高炉内的化学反应将原料转化为生铁。
铁矿石的还原过程
铁矿石的还原是通过碳的还原作用，将铁氧化物 还原成铁。
还原反应需要在高温下进行，通常在10001200℃的温度范围内进行。
碳与铁氧化物的反应是一个可逆反应，需要足够 的碳势和温度才能使反应向生成铁的方向进行。
CATALOGUE
烧结及高炉炼铁的环保与节能
烧结过程的环保措施
减少废气排放
通过改进烧结工艺和设备，降低废气产生量和有害物质含量，例 如采用低硫燃料、回收利用烧结余热等。
废水处理与循环利用
对烧结过程中产生的废水进行处理，使其达到排放标准或循环利用 ，减少对环境的污染。
固体废弃物减量化与资源化
通过改进生产工艺、提高资源利用率，减少固体废弃物的产生，同 时对废弃物进行资源化利用，如回收利用含铁尘泥等。
熔融渣铁的形成与分离
在高炉炼铁过程中，随着反应的进行 ，矿石和熔剂中的矿物会熔化形成熔 融态的渣铁。
渣铁分离是高炉炼铁过程中的重要环 节，对于后续的生铁处理和利用具有 重要意义。
渣铁之间存在密度差，通过重力作用 实现渣铁的分离，密度较大的渣沉淀 到底部，而密度较小的铁水则浮在上 层。
生铁的化学成分与物理性质
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4
三、高炉冶炼原、燃料及熔剂
1 炉料种类及质量评价
成分
理论含铁量 实际富矿含 最低工业品 冶炼性能
%
铁%
位%
磁
Fe3O4
72.4
45~70
20~25 P，S↑难还
原
赤
Fe2O3
70
55~60
30
P，S↓易还
原
褐
n Fe2O3.mH2O 55.2~66.1 37~55
30
P ↑易还原
菱
FeCO3
48.2
为避免液泛现象要求： （1）渣量小→品位高、I小 （2）提高焦碳质量 （3）煤气流速小 （4）初渣粘度小，保证一定（FeO）含量
3.炉顶煤气的分布： （1）边缘气流→ 煤气利用差 （2）中心气流→ 煤气利用一般，考虑大喷煤应以发展中心为主 （3）两道气流→中心、边缘都有一定发展，传统型 （4）管道气流→煤气分布失常
11
四、高炉冶炼基本原理与能量利用
（一）高炉内还原过程 （二）造渣与脱S （三）风口前C的燃烧 （四）炉料与煤气运动 （五）高炉能量利用
12
（一）高炉还原过程
1.高炉炉内状况
13
（1）块状带：矿焦保持装料时的分层状态，与布料形式及粒度有关，占BF 总体积60%±（200~1100℃） 主要反应：水分蒸发 结晶水分解 除CaCO3外的其它MCO3分解 间接还原 碳素沉积反应（2CO=C+CO2）
8
⑸强度和粒度：
强度↓易粉化影响高炉透气性，不 同粒度应分级入炉;
⑹还原性：
被CO、H2还原的难易、影响焦比;
⑺化学成分稳定性：
TFe波动≤±0.5%，SiO2 ≤±0.03%混 匀的重要性（条件：平铺直取——原料 场应足够大）;
9
2. (助)熔剂
（1）作用： 形成低熔点易流动的炉渣、脱S（碱性熔剂）
30~40
25
P，S↓熔烧
后易还原
5
各类铁矿石图
磁铁矿
褐铁矿
赤铁矿
菱铁矿
6
烧结矿及烧结球团
烧结矿
烧结球团
7
⑴品位：含铁量，理论上品位↑1%，焦
比↓2%，产量↑ 3%
⑵脉石成分：SiO2、Al2O3↓越好（须重
视Al2O3 ），MgO ↑越好
⑶有害杂质：S、P、Cu、Pb、Zn、As、
K、Na
⑷有益元素：Mn、V、Ni、Cr(铬)
提高炉渣R 生铁中保持一定[Si]
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（2）Si的还原
①生铁中[Si]的要求： 制钢铁[Si]≤0.6 铸造铁1.25≤[Si]≤4.25
② Si 还原的特点： 大量吸热 8倍 全部直接还原 K↑
③ Si 还原的途径： 气化还原： SiO2+C=SiO（g）+CO SiO（g）+[C]=[Si]+CO 渣铁反应：（SiO2）+2[C]=[Si]+2CO
（2）种类：
碱性
使用条件及作用 铁矿中脉石为酸性氧化物，包括：石灰石、白云石、石灰
酸性 中性
铁矿中脉石为碱性氧化物，主要为：SiO2（只在炉况失常 时使用——（Al2O3）≥18%或排碱时） 高Al熔剂，主要为：含Al2O3高的铁矿（只在降低炉渣流动 性时使用）
10
3 焦碳
①主要作用：
作为高炉热量主要来源的60~80%，其它热风提供 提供还原剂C、CO 料柱骨架，保证透气性、透液性
23
（五）高炉能量利用 1.评价方法：
（1）燃料比 （2）rd （3）C的利用程度ηco 2.煤气上升过程中的变化
24
五、高炉强化冶炼手段与方法
1.大风量 增加风。量风增量加应，与炉还内原传性热相效适果应下降，ri降低，K
2.高风温 风温增加，传热推动力增加，但利用风温
的同时K势必降低，透气性将下降 3.富氧
2、焦比 : K=Q(昼夜焦碳用量)/P(现主要核算综合 焦比)
3、冶炼强度: I=Q/Vu (反应焦碳的燃烧能力)
4、透气性指数： K 5、炉腹煤气指数：
PB2 PT2
X
V 1.7 BGBG4VBGD24、休风率:计划外的检修时间占规定作业时间的百
分比(≤2%)
5、生铁成本：原料占80%±
6、一代炉龄：高炉点火开炉→停炉大修历经时间
②质量要求：
含炭量：C↑ 灰份:10%左右，灰分低可使渣量↓ 含S量：<0.6% 生铁中[S]80%±来源于焦碳 强 度：M40 (kangsuiqd)、M10 (lmqd) 粒度组成：均匀 60mm左右的>80%，大于80mm的<10%，大于 80mm的<10%
成分稳定（特指水分）： 一般采用干熄焦 焦碳反应性： C+CO2=2CO开始反应的高低快慢→影响间接还原区的 范围从而影响焦比
④控制Si 还原的因素： 提高炉缸温度利于Si 的还原 ↓炉渣R利于Si的还原
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（3）P的还原
P100%还原入铁，只有原料控P
（4）含Ti矿的冶炼
TiO2→Ti2O3→TiO→Ti→Ti（C，N）固熔体使炉渣粘稠
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（二）造渣
1.造渣的概念与作用 概念：
根据脉石、焦碳灰份组成及数量，选择适当的熔剂，形成具有一 定性能的炉渣。 作用： （1）促进或抑制某些化学反应（脱S） （2）保护炉墙（高炉长寿）
26
Thank you!
27
富氧将使炉缸温度增加，但煤气总量下降， 不利于全厂能量平衡；富氧达到的效果与提高 风温相比，成本提高10倍。
25
4.加湿与脱湿 风中水分过大应脱湿鼓风；出现热
悬现象应考率加湿鼓风 5.大喷煤
喷吹量应与风温、富氧相结合，否 则存在热滞后现象；应与上下部调剂相 适应 6.中部调剂
充分利用冷却手段，在上下部调剂 紊乱时是一种有效手段
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（三）风口前C的燃烧
1.风口前C燃烧的意义
风口前C得燃烧占总C量的70%， 其燃烧的基本意义：
（1）提供热量80% （2）提供还原剂 （3）影响炉料下降、软熔带形状、煤气利用、冶炼指标
2.燃烧带大小的控制—下部调剂 影响燃烧带大小的因素： ①C的燃烧速度（一般认为影响不大） ②布料状态（中心堆积，燃烧带小；中心疏松，燃烧带大） ③鼓风动能EK的大小
（2）软熔带：矿石层开始熔化与焦碳层交互排列，焦碳层也称“焦窗” 形状受煤气流分布与布料影响，可分为正V型，倒V型，W型
主要反应：Fe的直接还原 Fe的渗碳 CaCO3分解 吸收S（焦碳中的S向渣、金、气三相分布） 贝波反应：C+CO2=2CO
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（3）滴落带：主要由焦碳床组成，熔融状态的渣铁穿越焦碳床 主要反应：Fe、Mn、Si、P、Cr的直接还原，Fe的渗C
（2）直接还原：用C作为还原剂，最终气体产物为CO的还原反应。 特点：强吸热反应 反应不可逆
（3）直接、间接还原区域划分：取决于焦碳的反应性 低温区 ＜800℃基本为间接还原 中温区 800~1100℃共存 高温区 ＞ 1100℃全部为直接还原
（4）用直接还原度rd、间接还原度ri来衡量高炉C素利用好坏，评价 焦比。
（4）回旋区：C在鼓风作用下一面做回旋运动一面燃烧，是高炉热量发 源地（C的不完全燃烧），高炉唯一的氧化区域。 主要反应： C+O2=CO2 CO2+C=2CO
（5）炉缸区：渣铁分层存在，焦碳浸泡其中 主要反应： 渣铁间脱S，Si、Mn等元素氧化还原
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2.铁的间接还原与直接还原
（1）间接还原：用CO、H2为还原剂还原铁的氧化物，产物CO2、 H2O的还原反应。 特点：放热反应 反应可逆
高炉炼铁基本原理及工艺
罗玉强
1
主要内容
高炉炼铁工艺流程 高炉主要技术经济指标 高炉冶炼原、燃料及熔剂 高炉冶炼基本原理与能量利用 高炉强化冶炼的手段与方法
2
一、高炉炼铁工艺流程
高炉炼铁十字方针：高效、优质、低耗、长寿、环保。
3
二、高炉主要技术经济指标
1、利用系数: η=P(高炉昼夜产铁量)/Vu (高炉有 效容积) t/m3.d
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（四）炉料与煤气运动
1.炉料下降的条件： 力学分析 P=P料-P摩-P浮-P气 P＞0 顺行 P≤0 悬料，难行 P料~品位↑，焦碳负荷↑， P料↑ P摩~炉墙与炉料，炉料与炉料，H/D（设计问题） P浮~料柱浸泡在渣铁中产生，勤放渣铁 P气~上升煤气对料柱的支撑力
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2.炉腹区煤气流
炉腹区压差（ΔP）较大易形成液泛现象（flood）。
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3.非铁元素的还原
（1）Mn的还原：
①一般规律： MnO2→（550℃间还）→Mn2O3→（1100 ℃ 间还）→Mn3O4→
（1000 ℃间还） →MnO→（1200 ℃直接还原）→Mn ②Mn还原的特点：间接还原放热大，使炉顶温度↑
直接还原吸热大，使焦比↑ ③控制Mn还原的手段：提高炉缸温度，但会使Mn的挥发损失↑