炼铁工艺设计原则
烧结及高炉炼铁基本原理及工艺课件
03
烧结及高炉炼铁的能耗 与环保
能耗分析
烧结过程的能耗
烧结过程是钢铁生产中能耗最高的环节之一，其主要能耗来自于点火燃料、电力消耗和工艺用水。其中，点火燃 料是烧结过程最主要的能源，占整个烧结过程能耗的60%以上。
高炉炼铁的能耗
高炉炼铁的能耗主要包括煤炭、电力、焦炭和氧气等，其中煤炭和焦炭是最主要的能耗来源。在炼铁过程中，需 要将这些能源转化为化学能以还原铁矿石中的铁元素。
环保措施与减排技术
烧结过程的环保措施
在烧结过程中，采取一系列环保措施以减少环境污染，例如使用低硫燃料、安装除尘设备、进行烟气 脱硫等。此外，还可以通过提高烧结矿的质量和利用率来减少废渣的产生。
碳捕获和储存技术
利用该技术可以有效地减少高炉炼铁过程中的碳排放，提高环保 水平。
氢还原技术
利用氢气作为还原剂，替代焦炭，以减少碳排放和环境污染。
自动化和智能化设备
应用先进的自动化和智能化设备，可以提高生产效率、降低劳动成 本，并确保产品质量。
05
烧结及高炉炼铁生产过 程中的问题与解决方案
烧结生产过程中的问题与解决方案
高炉炼铁的环保措施
高炉炼铁过程中产生的废气和废水对环境造成的影响较大。为了减少环境污染，需要采取一系列环保 措施，例如使用高效除尘设备、进行废气脱硫、废水处理等。此外，还可以通过提高炼铁效率来减少 废渣的产生。
可持续发展的方向和前景
烧结及高炉炼铁的可持续 发展方向
为了实现烧结及高炉炼铁的可持续发展，需 要从能源消耗和环境保护两个方面入手。一 方面，需要研发和推广低能耗技术和设备， 提高能源利用效率；另一方面，需要加强环 保措施和技术的研究和应用，减少环境污染 和排放。
教案1.3 高炉炼铁设计的基本原则教案
6）发展远景。要考虑车间将来发展的可能性，适当保留车间发展所需的土地、交通线和服务设施。
7）安全和环保。保证各领域和工作岗位都能安全生产，不受污染，力争做到“场外看不到烟，场内听不到声”，排出的废水、废气应达到国家环保法的要求。
(二)设计程序和内容……………………………………………………30（分钟）
(三)厂址选择……………………………………………………………20（分钟）
三.课堂小结…………………………………………………………………5（分钟）
四.布置作业…………………………………………………………………3（分钟）
五.参考资料…………………………………………………………………2（分钟）
设计工作分三个阶段进行，依次为可行性研究、初步设计和施工图设计。设计的不同阶段有不同的要求。
可行性研究的主要内容应包括：设计的指导思想；建设规模；产品方案；总体布置；项目构成；工艺流程；占地面积和土地利用情况；工程投资概算等。
初步设计的内容要比可行性研究报告的内容更详细，更具体，除包涵内容外，还应包括主要设备选型和设备数量，公用设施和辅助设施，占地面积和土地利用情况，生产组织和劳动定员，工艺布置图，主要建筑材料用量，环境保护措施及消防设施，工程投资预算及设备回收期等等。
初步设计批准后才能做施工图设计。施工图设计就是要绘制出建设施工所必需的一切图纸和文件，包括工艺布置、建筑物、设备制造、安装、试车等所必需的所有施工图纸和施工说明，各种钢材用量、原材料消耗等等。
在施工过程中，发现设计错误应由设计单位及时修改，修改后给施工单位发变更通知单，然后按照变更内容进行施工。
高炉炼铁工艺设计规范
高炉炼铁工艺设计规范一、设计原则1.安全设计优先。
设计应确保高炉炼铁过程的操作安全，避免事故的发生。
2.高效节能设计。
设计应力求最大限度地提高高炉的冶炼效率，减少能源的消耗。
3.环境友好设计。
设计应考虑降低对环境的污染，减少有害气体和固体废弃物的排放。
二、高炉炼铁主要工艺流程1.炉前处理。
包括铁矿石的预处理、燃料和还原剂的配制等。
2.炉内冶炼。
包括矿石还原、熔化和析出熔渣、生成高炉煤气等。
3.高炉煤气处理。
包括净化、干燥和利用高炉煤气。
4.高炉渣处理。
包括渣料的脱水处理和利用。
三、炉前处理1.铁矿石的配合比应合理，确保冶炼过程的稳定性和冶炼指标的达标性。
2.铁矿石的浸出特性要进行充分的实验研究，以确定浸出的最佳工艺参数。
3.高炉燃料的选择应综合考虑成本、环境友好性和能源的有效利用。
四、炉内冶炼1.高炉内部的结构设计应保证炉缸的良好通风，以保证冶炼过程中的燃烧效率。
2.炉缸内的冷却系统设计应考虑耐用性和冷却效果，以确保高效的冷却。
3.高炉炼铁时，应定期对高炉进行倒渣、换衬等操作，以保持高炉的正常运行。
4.高炉内的矿石还原过程应控制在适宜的温度和还原度范围内，以保证冶炼指标的达标。
五、高炉煤气处理1.高炉煤气的净化应采用适当的设备和工艺，以去除其中的有害物质和尘埃。
2.煤气的干燥设备应保证干燥效果良好，以确保后续的煤气利用过程的正常运行。
3.高炉煤气的利用应采用先进的技术，以最大限度地提高煤气的利用效率，并减少对环境的污染。
六、高炉渣处理1.高炉渣的脱水处理应采用适当的设备和工艺，以去除渣中的水分，并达到可使用的要求。
2.渣的利用应采用最佳工艺，如制砖、制磷肥等，以最大限度地提高渣的综合利用效率。
七、安全管理1.在工艺设计中应考虑高炉作业人员的安全，在设计中提供安全防护装置和设备。
2.并应为高炉作业人员提供防护用品和紧急避险通道，并进行相应的安全培训。
3.在设计中考虑高炉熔铁和高炉煤气的安全处理和防护，确保高炉作为整个冶炼系统的安全运行。
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
炼铁设计原理
D
h3 一般取值1～3m
D/d
小型高炉
1.25～1.5
h0 h1
hz
3.1.2.5 炉腰
承 上 启 下
h2
Hu
3.1.2.6 炉喉
作用：承接炉料，稳定料面，保证炉料合理分布
d1/D取值在0.64～0.73之间。
3.1.2.7 死铁层厚度
定义：铁口中心线到炉底砌砖表面之间的距离
作用：隔绝铁水和煤气对炉底的侵蚀，其热容量可使炉底温度均匀稳定，
具有 时间性和相对性
1. 比较法 产量确定炉容 寻找条件相似 确定几个主要设计参数
合理的炉型
比较、修订计算
容积计算
2. 计算法
经验数据的统计法 分析和统计 关系式 计算校核 修定
设计炉型
h0 0.0937 Vu d 2
（3－15）
大型高炉：
H u 6.44Vu
0.2
d 0.32Vu
0.3942
0.719Vu
0.2152
0.517Vu
0.7848
0.841
)
h3 0.3586Vu
0.7848
6.3278Vu
0.7701
h4 (6.3008Vu 47.7323 ) (Vu
d1 0.4317Vu
0.3771
0.7833Vu
0.2446
0.5769Vu
（6）生铁成本 （7）休风率
（8）高炉一代寿命
1.3 高炉炼铁设计的基本原则
一. 高炉炼铁设计应遵循的基本原则
1）合法性。
2）客观性。 3）先进性。
4）经济性。
5）综合性。 6）发展远景。 7）安全和环保。 8）标准化。
高炉炼铁设计概述
2.1.3高炉座数的确定 高炉炼铁车间的总容积确定之后就可以
确定高炉座数和一座高炉的容积。设计 时，一个车间的高炉容积最好相同。这 样有利于生产管理和设备管理。 高炉座数要从两方面考虑： 1）从投资、生产效率、管理等方面考虑， 数目越少越好。 2）从铁水供应、高炉煤气供应的角度考 虑，则希望数目多些。
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2.1.2 高炉炼铁车间总容积的确定 1）高炉炼铁车间日产量：
高炉炼铁车间生铁年产量除以工作日 高炉年工作日一般取日历时间的95% 2）高炉炼铁车间总容积： 高炉炼铁车间日产量除以高炉有效容积 利用系数。 3）高炉有效容积利用系数一般直接选定。 大高炉选低值，小高炉选高值
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2.2.2高炉炼铁车间平面布置形式 1）一列式布置： 特点：高炉与热风炉在同一列线，出铁
厂也布置在高炉列线上成为一列，并且 与车间铁路平行。
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2）并列式布置： 特点：高炉与热风炉分设于两条列线上，
出铁场布置在高炉列线，车间铁路线与 高炉列线平行。
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4）炉缸高度：
炉缸高度的确定，包括渣口高度、风口高度以及 风口安装尺寸的确定.
渣口高度：此高度取决于原料条件，大、中型高炉渣 口高度多为1.5~1.7m。小型高炉一个渣口，大中型 设有两个渣口，两个渣口高度差为100~200mm，也可 在同一水平面上。大于2000m3的高炉一般设置多个 铁口，而不设渣口。
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2.2 高炉炼铁车间平面布置
2.2.1 高炉炼铁车间平面布置应遵循的 原则
1）在工艺合理、操作安全、满足生产的 条件下，应尽量紧凑，并合理地共用一 些设备与建筑物，以求少占土地和缩短 运输线、管网线的距离。
炼铁的设计原理
>2000m3
ho=(0.18~0.2)d
目焦前柱的的发浮展力趋，势减是少增死加料h柱o，下以面增铁大水死流铁动层的对阻浸力埋的，
减轻铁水环流对砖衬的侵蚀。
如：
宝钢3#BF. Vu:4350 m3 d:14m ho=2.985m≈0.2d
安全：车间应在主风向及水源下方（下游） ，各铁路尽量避免交叉等
方便：整个布置要适应大的运输量，设备 分布要紧凑，如风机靠近热风炉， 铁水罐、修罐库、转炉三者在同一 侧，喷煤紧靠高炉等
2、高炉车间平面布置形式
对于只有一个出铁场、产量不很多的 中、小高炉可采用： • 一列式 • 并列式
对于多铁口的大、中型高炉多采用： • 岛式 • 半岛式
武钢：~170kg/tFe 宝钢~260kg/tFe。
4、冶炼强度 I（t/m3·d）
每立方米高炉有效容积每天燃烧的燃 料量 是表示高炉作业强度的一个指标，在K 不变的情况下，I增大，产量增大
与原燃料条件，风机能力，操作条件等有 关 一般值在1.0~1.5？，小高炉取大值
5、生铁合格率
合格生铁产量/生铁总产量
在进行炼铁工艺计祘时，除了要确定以上 几个主要指标外，还要对风温，炉顶压力， 熟料率等有一个初步确定
二、车间规模的确定
由全厂金属平衡决定，并考虑与 原燃料资源条件相适应。
三、高炉座数与有效容积的确定
1、高炉座数的确定
高炉座数的确定必须考虑全厂的金属 平衡和煤气平衡，即不可太多亦不能太少: 太少：检修时影响全厂铁水和煤气供应
经验法或统计法
通过经验和统计，回归出一系列方程，再校核、 修正，Vu允许误差＜1%。
不论哪种方法，计算结果都要结合具体冶炼条件 做适当是调整。
高炉炼铁设计原理
高炉炼铁设计原理1 高炉炼铁设计概述1.1 高炉炼铁生产工艺流程一.概念：高炉炼铁是用还原剂（焦炭、煤等）在高温下将铁矿石或含铁原料还原成液态生铁的过程。
二.高炉本体及生产附属系统高炉生产以高炉本体为主体，包括八大系统：⒈高炉本体：高炉本体是冶炼生铁的主体设备，由炉基、炉壳、炉衬及冷却设备、支柱或框架组成。
任务：高炉冶炼在其内部连续进行。
⒉供上料系统：包括贮矿场、贮矿槽、焦炭滚筛、称量漏斗、称量车、料坑、斜桥、卷扬机、料车上料机、大型高炉采用皮带上料机。
任务：及时、准确、稳定地将合格原料送入高炉炉顶的受料漏斗。
⒊装料系统：有钟炉顶：包括受料漏斗、旋转布料器、大小钟漏斗、大小钟、大小钟平衡杆、探尺无钟炉顶：包括受料漏斗、上下密封阀、中心喉管、布料溜槽、探尺高压操作的高炉还有均压阀、放散阀任务：按工艺要求将上料系统运来的炉料均匀的装入炉内并保证煤气的密封。
⒋送风系统：包括鼓风机、热风炉、热风管道、冷风管道、煤气管道、混风管道、各种阀门、换热器等。
任务：连续可靠地供给高炉冶炼所需热风。
⒌煤气回收及除尘系统：包括煤气上升管、煤气下降管、重力除尘器、洗涤塔、文氏管、脱水器、电除尘器或布袋除尘器任务：将炉顶引出的含尘量很高的荒煤气净化成合乎要求的气体燃料；回收高炉煤气，使其含尘量降至10mg/m3以下，以满足用户对煤气质量的要求。
⒍渣铁处理系统：包括出铁场、开口机、泥炮、炉前吊车、铁水罐、堵渣机、水渣池及炉前水力冲渣设施等。
任务：定期将炉内的渣、铁出净并及时运走，以保证高炉连续生产。
⒎喷吹系统：包括原煤的储存、运输、煤粉的制备、收集及煤粉喷吹等系统。
任务：均匀稳定地向高炉喷吹大量煤粉，以煤代焦，降低焦炭消耗。
⒏动力系统：包括水、电、压缩空气、氮气、蒸汽等生产供应部门任务：为高炉各生产系统提供保障服务。
1.2（焦比是指冶炼每吨生铁消耗的焦炭量，即每昼夜焦炭消耗量与每昼夜生铁产量之比。
（4）综合焦比K综：是将冶炼一吨生铁所喷吹的煤粉或重油量乘上置换比折算成干焦炭量，在与冶炼一吨生铁所消耗的干焦炭量相加即为综合焦比。
128高炉炼铁工艺方案
序号12 工程高炉有效容积年平均利用系数单位m3t/m3d指标1283.5备注128高炉炼铁工艺方案1.炼铁系统概述建128m3高炉，主体车间包括车间内部原、燃料贮运、上料系统、炉顶装料设备、热风炉系统、炉体系统、风口平台、出铁场、粗煤气处理等。
还设有鼓风机站、煤气干法除尘、槽上和地沟除尘等关心工段。
炉渣实行轮法或水冲渣处理。
本次设计的指导思想是：依据的生产条件和技术上的可能，力求到达较好的技术效果，实现高产、优质、低耗、长寿的目的。
设计中本着先进、牢靠、有用的原则，认真地吸取承受国内128m3高炉上行之有效、有用的技术工艺等。
为了到达高炉“高产、优质、低耗、长寿”的目的，工艺设计主要围绕“精、灵、高、准、长、净”等方向进展工作。
即精料，入炉原料含粉率≤5％，入炉原料重量误差<1%；炉顶装料设备布料机敏；较高的炉顶压力，较高的风温水平；准确的计量、必要的检测手段；较长的炉体寿命，稳定的热风炉构造，确保高炉炉龄6年以上；“三废”综合治理，较干净的环境条件。
为到达上述要求，相应实行的主要技术措施和选用的主要工艺设备是：烧结矿、原块矿、焦炭全部筛分入炉，承受双钟炉顶空转螺旋布料器或谢式炉顶。
假设承受双钟炉顶,为提高大小钟、斗的耐磨性，大小料钟、斗的接触面承受浸润碳化钨处理。
供料、上料和炉顶装料设备全系统承受计算机把握。
热风炉型式为球式热风炉，助燃空气预热到200℃，热风炉承受自动把握，实现自动换炉等。
高炉炉体承受工业水冷却，冷却设备的材质和构造型式均相应实行一系列措施。
炉缸、炉底承受自焙炭块－一级高铝复合炉衬,水冷炉底，并对各局部温度分布埋热电偶检测。
高炉、热风炉承受两级计算机集散系统，取消常规仪表，实现数据自动处理，自动打印。
槽上原料系统和槽下、上料系统设置布袋除尘设施，高炉冷风放风阀设置消音器，使排放气体的含尘量和噪音值把握在国家标准以内。
1.1.128m3高炉设计主要技术经济指标128m3 高炉设计主要经济技术指标5:210 11 12 风温水平 年工作日 高炉一代寿命℃日 年1100～1150350 6～8年3 年平均冶炼强度 t/m 3d 1.9254 入炉焦比 kg/t-Fe 5505 烧结矿使用率 % 90～956 渣铁比 kg/t 4607 综合矿入炉品位 % 608 炉顶煤气压力 kPa 609 混合煤气CO 含量％ 181.2. 规模及物料平衡烧结矿 球团熔剂焦炭 7.48煤气铁水 3.56～ 3.9×10415 Nm 3/h水渣 7.821×128m 3高炉年产炼钢生铁17万t/年,主要物料平衡如下计算单位：万t/年 1.3. 产品及副产品 1.3.1. 生铁高炉炉容128m 3，设计利用系数3.5t/m 3.d ，年产炼钢生铁15万吨。
高炉炼铁工艺设计规范
设计规范1总则1.0.1 为贯彻科学发展观和《钢铁产业发展政策》，保证高炉炼铁工艺设计做到技术先进、经济合理、节约资源、安全实用、保护环境，制定本规范。
1.0.2 本规范适用于高炉炼铁的新建＆改造工程的工艺设计。
1.0.3 新建高炉的有效容积必须达到1000m3级以上。
沿海深水港地区建设钢铁项目，高炉有效容积必须大于3000m3。
1.0.4 工艺设计应以精料为基础，采用喷煤、高风温、高压、富氧、低硅冶炼等炼铁技术。
“十字”方针：高效、优质、低耗、长寿、环保1.0.5 高炉炼铁工艺设计除应执行本规范的规定外，尚应符合国家现行有关标准、规范的规定。
2术语高炉有效容积effective volume of blast furnace高炉有效高度高炉有效容积利用系数作业率焦比煤比小块焦比燃料比炼铁工序单位能耗富氧率3基本规定3.01 高炉应分为1000m3，2000m3，3000m3，4000m3，5000m3炉容级别。
每个级别应代表一个高炉有效容积范围。
3.0.2 高炉炼铁工艺设计，应按本规范的要求落实原料、燃料的质量和供应条件。
3.0.3 高炉炉容应大型化，新建高炉车间或炼铁厂的最终规模宜为2~3座。
3.0.4 高炉炼铁工艺设计应结合国情、厂情进行多方案比较，经综合分析后，提出推荐方案。
3.0.5 高炉炼铁工艺设计，必须设置副产物＆能源的回收利用设施。
节能、降耗＆环保设施应与高炉主体工程同时设计，同时施工，同时投产。
3.0.6新建或改建的高炉及附属设施应执行国家关于废气、废水、固体废弃物、噪声等有关法规和规定。
3.0.7 在选择高炉设备时应提高设备的可靠性和监控水平。
3.08 熔融状态的铁水、熔渣采用铁路或厂区道路运输。
进入高炉的固体废弃物料和运出的物料宜采用胶带运输。
4原料、燃料和技术指标4.1 原料和燃料的要求4.1.1 入炉原料应以烧结矿和求团矿为主，应该用高碱度烧结矿，搭配酸性球团矿或者部分块矿，在高炉中不宜加入溶剂。
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
03
有益元素：Mn、V、Ni、Cr
04
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。
*
高炉炉型
*
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
冶金冶炼工艺规范
冶金冶炼工艺规范随着工业的发展，冶金冶炼工艺在各个行业中扮演着重要的角色。
为了确保工艺操作的安全和高效，制定和遵守冶金冶炼工艺规范尤为重要。
本文将分为四个部分，分别介绍冶金冶炼工艺规范的概述、冶金冶炼工艺的基本原则、常见的冶金冶炼工艺及其规范要求以及冶金冶炼工艺规范的执行与监督。
一、冶金冶炼工艺规范概述冶金冶炼工艺规范是为了确保冶金冶炼过程的安全、高效和环保而制定的一系列指导性文件。
这些文件涵盖了冶金冶炼过程的各个环节，从原料处理到最终产品的生产都有相应的规范要求。
冶金冶炼工艺规范旨在提供操作指南，确保工艺操作符合工业标准和行业要求。
二、冶金冶炼工艺的基本原则1. 安全原则：冶金冶炼过程可能存在一些危险因素，例如高温、高压等，因此安全是冶炼操作的首要原则。
各个环节的操作人员应受过相关培训，并严格遵守相关安全规定，采取必要的防护措施。
2. 质量原则：冶金冶炼产品的质量直接影响着下游工业的生产效果和产品品质。
因此，冶金冶炼过程中的各项控制参数和工艺要求必须达到规定的标准，以保证最终产品的质量。
3. 环保原则：冶金冶炼过程产生的废气、废水和固体废物对环境会造成污染。
冶炼厂要积极采取环保措施，减少对环境的影响，并符合国家环保法律法规的规定。
4. 节能原则：冶金冶炼过程消耗大量的能源。
为了保障资源的可持续利用，冶炼厂应采取节能措施，优化工艺流程，减少能源消耗。
三、常见的冶金冶炼工艺及其规范要求1. 炼铁工艺：炼铁是冶金冶炼中最常见的工艺之一，其规范要求包括原料选用、高炉操作、铁水处理等方面。
在高炉操作中，需要确保炉温、风量、矿石成分等参数符合要求，并对炉渣、煤气进行合理处理。
2. 炼钢工艺：炼钢是将生铁转化为钢的工艺过程。
炼钢的规范要求涉及到炼钢炉的操作、冶炼温度、合金加入比例等方面。
同时，还需做好钢水的净化、调温、调质等工艺控制。
3. 有色金属冶炼工艺：有色金属冶炼包括铜、铝、锌、铅等金属的冶炼过程。
工艺规范要求主要涵盖金属矿石的选矿、冶炼温度、炉型选择以及废渣和废水的处理等。
冶金行业炼铁工艺规范
冶金行业炼铁工艺规范引言：随着工业化进程的不断推进，冶金行业的发展日趋重要。
炼铁作为冶金行业的重要环节，其工艺规范对于保证产品质量和生产安全至关重要。
本文将就冶金行业炼铁工艺规范进行探讨，包括工艺流程、设备要求、能源利用等方面，并就几个关键问题进行深入分析。
1. 前处理工艺前处理工艺是指将铁矿石进行预处理，以提高炼铁过程中的矿石可用性和冶炼效率。
常见的前处理工艺包括矿石的粉碎、矿石的磁选、矿石的浸出等。
其中，矿石的粉碎是指将原始矿石进行细碎，以提高矿石的可用性。
矿石的磁选是指利用矿石的磁性差异进行分选，以去除其中的杂质。
矿石的浸出是指使用酸和碱溶液将矿石中的杂质进行溶解，以实现纯化的目的。
2. 高炉冶炼过程高炉冶炼是炼铁的核心环节，其工艺规范对于保证产品质量和节能减排具有重要意义。
在高炉冶炼过程中，关键问题包括颗粒物的控制、燃烧控制、原料配比等。
颗粒物的控制主要是通过合理设计高炉的布料系统和炉顶除尘设备，降低颗粒物排放量。
燃烧控制主要是通过优化燃烧条件，提高煤气的利用率，并采用先进的燃烧技术，减少燃烧产生的氮氧化物排放。
原料配比包括铁矿石品种和比例的选择，以及合理利用废旧钢铁。
3. 钢渣处理工艺钢渣是高炉冶炼过程中产生的一种副产品，其综合利用对于资源的高效利用和环境保护具有重要意义。
钢渣处理工艺包括磨碎、磁选、矿石浸出等。
磨碎是指将钢渣进行细碎，以提高钢渣的活性和可用性。
磁选是指利用钢渣的磁性差异进行分选，以得到高纯度的钢渣。
矿石浸出是指使用酸和碱溶液将钢渣中的有害物质进行溶解，以实现钢渣的纯化和回收。
4. 能源利用与节能减排能源利用与节能减排是冶金行业炼铁工艺规范的重要组成部分。
常见的能源利用方式包括高炉煤气发电、余热回收、焦炉煤气利用等。
高炉煤气发电是指利用高炉煤气中的热能发电，以提高能源利用效率。
余热回收是指利用高炉余热进行蒸汽发电、供热等，以实现能源的综合利用。
焦炉煤气利用是指将焦炉煤气作为燃料，用于高炉冶炼过程中的燃烧，以减少能源消耗。
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。
高炉炼铁工艺设计流程[经典]
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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。
第五章-高炉炼铁工艺(二)解析
根据理论计算与生产经验数据不同炉容的合适的 鼓风动能如下：（P219，表6-4） 100m3左右的高炉，鼓风动能为20000-30000J/s； 255m3高炉，鼓风动能为30000-40000J/s； 500-1000m3高炉，鼓风动能为60000-70000J/s； 10000-1200 m3高炉，鼓风动能为70000-85000J/s。
（5）在提高冶炼强度时，不宜同时采用加重边沿的 措施，以免炉况不顺。
（6）控制布料器旋转角色度以向炉喉装偏料，可调 整圆周气流分布不均匀性。
二、送风制度
它是指在一定的冶炼条件下，保证适宜的鼓风数 量、质量和风口进风状态，以达到气流分布合理，炉 况顺行。因此，送风制度的稳定是煤气流稳定而均匀 的基础，是顺行和炉温稳定的必要条件。通常送风制 度包括的参数有：
(2)冶炼参数变化，如风温变化：湿度变化；富氧 量；顶压高低；喷吹量；炉喉煤气中CO2含量；透 气性指数变化等。 (3)设备条件变化，如冷却器漏水；布料器工作失 灵；亏料线作业；称量误差；阴雨天气；槽下过筛 情况变化。
五、基本操作制度之间的关系 以上四个基本操作制度，是保证高炉生产所必须
的。但它们之间是互相影响互相相制约的，决不能 孤立地或等同地看待这些制度。
四、热制度 热制度含义。（P220） 1 热制度表示参数
（1）铁水温度。1350-1500℃，以铁水温度表示， 又称为物理热。
（2）铁水[Si]含量。[Si]含量高表示温度高，又 称为化学热。
2 热制度选择的依据 确定高炉热制度时，一般要考虑以下诸因素与相
应的条件：
(1)冶炼生铁的品种。是冶炼铸造铁还是冶炼制钢铁。 (2)本厂的原料条件。所用矿石如果含Ti、V、F生铁， 一般选择低硅冶炼。
炼铁工艺设计原则
1.炼铁工艺设计原则: 先进性经济性可靠性;2.有效容积利用系数ηv （t/m3·d）:每立方米高炉有效容积每天生产的合格生铁量。
3.焦比K （Kg/t铁）:冶炼每吨合格生铁所消耗的焦碳量,一般焦比400~600Kg/t，大炉取小值，小炉取大值。
4.冶炼强度I（t/m3·d）：每立方米高炉有效容积每天燃烧的燃料量一、车间规模的确定：由全厂金属平衡决定，并考虑与原燃料资源条件相适应1、高炉座数的确定：金属平衡和煤气平衡（一般以2~4座为宜）太少：检修时影响全厂铁水和煤气供应太多：运输紧张，生产率低2,、高炉有效容积（Vu）的确定：钟式高炉：大钟开启时大钟下沿距铁水中心线这段距离所对应的容积无钟高炉：溜槽垂直位置下沿距铁水中心线这段距离所对应的容积3、平面布置应遵循的原则：安全，方便只有一个出铁场，中、小高炉：一列式、并列式多铁口的大、中型高炉：岛式、半岛式二、高炉本体设计1、高炉炉型五段式炉型：炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸。
适应了高炉内炉料流和煤气流的运动规律。
2、炉缸、炉底工作环境：高温、渣铁化学侵蚀、气—固—液—粉多相冲击。
高炉长寿的关键3、炉底、炉缸作用：储存渣铁、保证燃烧空间4、死铁层作用：减少铁水环流速度（隔绝铁水流动对炉底的冲刷侵蚀）、（其相对固定的热容）有利于炉底温度的均匀稳定5、矮胖型的优点：a：有利于改善料柱的透气性，稳定炉料和煤气流的合理分布，并减轻炉料和煤气流对炉身和炉胶的冲刷。
b：炉缸容积较大，死铁层较深，可减少渣铁环流对炉底炉缸砖衬的冲刷。
c：风口数目增加有利于高沪的强化冶炼。
6、炉衬是由耐火砖、耐火材料组成的衬里高炉炉衬的作用：减少高炉的热损失；构成高炉的工作空间；保护炉壳和其它金属结构免受热应力和化学侵蚀；炉衬材质：1、陶瓷质耐材（主要由Al203组成）特点：此类耐材具有耐磨，抗渣铁浸蚀能力强，但耐急冷急热性（热震）差，易剥落的特点。
2、C质耐材：抗热震能力强，导热性高，抗渣铁能力强，但易氧化的特点，所以风口附近不能用。
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。
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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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1.炼铁工艺设计原则: 先进性经济性可靠性;
2.有效容积利用系数ηv （t/m3·d）:每立方米高炉有效容积每天生产的合格生铁量。
3.焦比K （Kg/t铁）:冶炼每吨合格生铁所消耗的焦碳量,一般焦比400~600Kg/t，大炉取小值，小炉取大值。
4.冶炼强度I（t/m3·d）：每立方米高炉有效容积每天燃烧的燃料量
一、车间规模的确定：
由全厂金属平衡决定，并考虑与原燃料资源条件相适应
1、高炉座数的确定：金属平衡和煤气平衡（一般以2~4座为宜）
太少：检修时影响全厂铁水和煤气供应
太多：运输紧张，生产率低
2,、高炉有效容积（Vu）的确定：
钟式高炉：大钟开启时大钟下沿距铁水中心线这段距离所对应的容积
无钟高炉：溜槽垂直位置下沿距铁水中心线这段距离所对应的容积
3、平面布置应遵循的原则：安全，方便
只有一个出铁场，中、小高炉：一列式、并列式
多铁口的大、中型高炉：岛式、半岛式
二、高炉本体设计
1、高炉炉型五段式炉型：炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸。
适应了高炉内炉料流和煤气流的运动规律。
2、炉缸、炉底工作环境：高温、渣铁化学侵蚀、气—固—液—粉多相冲击。
高炉长寿的关键
3、炉底、炉缸作用：储存渣铁、保证燃烧空间
4、死铁层作用：减少铁水环流速度（隔绝铁水流动对炉底的冲刷侵蚀）、（其相对固定的热容）有利于炉底温度的均匀稳定
5、矮胖型的优点：
a：有利于改善料柱的透气性，稳定炉料和煤气流的合理分布，并减轻炉料和煤气流对炉身和炉胶的冲刷。
b：炉缸容积较大，死铁层较深，可减少渣铁环流对炉底炉缸砖衬的冲刷。
c：风口数目增加有利于高沪的强化冶炼。
6、炉衬是由耐火砖、耐火材料组成的衬里
高炉炉衬的作用：
减少高炉的热损失；构成高炉的工作空间；保护炉壳和其它金属结构免受热应力和化学侵蚀；
炉衬材质：
1、陶瓷质耐材（主要由Al203组成）
特点：此类耐材具有耐磨，抗渣铁浸蚀能力强，但耐急冷急热性（热震）差，易剥落的特点。
2、C质耐材：抗热震能力强，导热性高，抗渣铁能力强，但易氧化的特点，所以风口附近不能用。
高炉内衬设计：
1、炉底、炉缸的工作环境及破损原因：a：热应力破损和铁的渗透；b：高温渣铁环流破损；c：碱金属，重金属的沉积；d：操作和原料成分的波动
在以上破坏机理中，热应力破损和铁的渗透是最主要的破坏方式
考虑主要的破坏机理，设计时考虑：
a.加快热传递，降低温差△t（美国“VCAR”为代表的热压小C砖结构）
b.降低铁水渗透侵蚀（法国“SA VOIC”为代表的陶瓷杯结构）
2 炉腹、炉腰及炉身中下部：
1、破损机理：
i）下降炉料及上升高温、高压煤气的磨损，这里的磨损相当严重，特别是炉腹部位ii）初渣的侵蚀，初渣含大量FeO, MnO等，流动性好，易与砖中SiO2反应而侵蚀耐材
iii)碱金属和锌蒸汽造成的碳素沉积和化学反应。
3 炉身上部与炉喉：
破损机理：
a.机械力破损（最主要的原因）包括固体炉料的撞击与磨损；气流的冲刷等。
b.炉喉部位，还有装料时温度的剧变。
三、高炉冷却设计
1、冷却目的：a保护耐材，维护合理炉型；b确保形成稳定渣皮；c保护钢结构（炉壳、支撑结构等）
2、冷却介质（热容量大，导热能力好，价廉，易获得）：主要用水，和电、风、汽化等。
3、冷却设备：
a光面冷却壁：冷却强度大、冷却均匀。
多用于炉底，炉缸部位
b镶砖冷却壁：特点：耐磨、耐冲刷，易结渣皮代替炉衬的工作。
多用于炉腹、炉腰以及炉身中下部
c带凸台的镶砖冷却壁：除具有一般镶砖冷却壁的优点以外，还起到了对上部砖衬的支托作用
使用冷却壁的优点：
炉壳开孔少，密封性和强度好，冷却均匀，炉衬内壁光滑，下料阻力小。
冷却板特点（插入式）：（适合于厚炉衬）
冷却强度大（铜），可维持较厚的砖衬，由于插入砖衬中，故和砖的接触面较大，冷却效果较好，同时也能支承砌体。
但冷却不均匀，炉衬侵蚀后凸凹不平，影响炉料下降，炉壳开孔多，密封性差。
、4、炉底冷却:：多采水冷炉底
5、风口冷却：风口装置前端由大、中、小三个水套组成。
对风口的冷却就是指对这三个套主要是小套的冷却。
损坏原因主要是铁水的熔损和炉料（焦炭、煤粉）的磨损。
延长风口寿命的措施有：
1）提高水速、水压（提高冷却强度）
2）改进材质、结构（即要考虑导热好，如用纯度高的Cu，又要考虑耐磨，可喷涂耐磨涂料）3）改进水质（如用纯水闭路循环）
4）改进喷枪结构（减少磨损）
6、高炉钢结构与基础
支撑结构设计的原则：承重部位不受热，受热部位不承重。
同时还要考虑到炉前工作空间的大小。
四、高炉车间原料系统
1、混料目的：（采取平铺直取法）以稳定入炉成分
2、高炉上料方式：
皮带上料比料车上料的优点：
①连续上料能力大，满足大高炉供料要求；
②改善了炉顶受力状态，使之不受钢绳水平力；
③皮带上料料流均匀；
④设备维修简单，寿命长；
⑤矿槽远离高炉，有利于高炉炉前布置
一般推荐<1500m3的高炉多采用料车上料
3、布料：将炉料合理的分布入炉喉，要求在半径方向合理分布，在圆周方向上尽量均匀（偏析现象）
4、炉顶裝料装置的发展：单钟式、双钟式、钟阀式及三钟四钟式、无钟炉顶
5、无钟炉顶（相对钟式炉顶）的特点：
1、以溜槽代钟布料，布料方式灵活，布料合理。
2、以阀代钟密封（以小面积代替大面积密封）密封效果好。
3、造价低，资金回收快（约2年），维修量少，工作可靠，实际生产日期长。
五、高炉送风系统
1、热风炉的工作式间歇式的，燃烧-储存-高炉
2、热风炉分类：
内燃式：燃烧室和蓄热室在一个外壳内－考贝式、改造型（霍戈文式）
外燃式：将燃烧室独立出来－科泊式、地得式、马琴式、新日铁式
顶燃式：燃烧室在蓄热式的顶部
3、燃烧室的形状（利于气流分布并结构稳定）：圆形、眼睛形、复合型
4、内燃式特点：
a悬链式拱顶
b拱顶与大墙分离
c大量采用相互独立的砌体结构，留有膨胀缝避免了由于温度不同使砌体产生的的内应力而造成砌体破坏（隔墙）
d大量采用组合砖以提高砌体的稳定性和整体性。
（拱顶）
e在隔墙下部两层砖之间夹一块钢板和耐材填料，降低Δt，防止短路。
f从矩形陶瓷燃烧器代替金属套筒燃烧器，改善燃烧。
5、外燃式热风炉特点：
①结构稳定（两室分开，且有波纹管相连可以单独胀缩）
②燃烧室及拱顶结构形式有利于烟气分布，T风高。
③占地多，投资多。
6、顶燃式热风炉特点：
①蓄热室面积大，气流分布均匀，可获得高风温
②消除了内燃式热风炉隔墙开裂的问题
③燃烧器装在拱顶，整个结构简练合理，投资少
六、高炉煤气系统
1、喷煤对高炉的影响主要有三个：①炉缸煤气量增加；②料柱阻损增加；③Ｔ理降低
由此看出，喷煤会使△Ｐ上升，透气性变坏，Ｔ理下降
2、富氧对高炉的影响：①炉缸煤气量减少；②料柱阻损降低；③Ｔ理增高
3、回收利用的方法：烧热风炉、锅炉、加热炉等；余压发电；富化还原气。
净化方法：湿法除尘：喷水雾化；干法除尘：过滤。
干法除尘是今后除尘设备的发展方向
4、湿法除尘：重力除尘器（粗除尘）、炉顶余压发电设备—TRT余压发电
5、干法除尘：布袋除尘器（除尘效果取决于：①温控；②布袋质量）
七、渣铁处理设备
出铁场：为减少渣中带铁，将主沟做成Ｔ型结构，以保证渣铁分离。