第六章 还原熔炼

第六章 还原熔炼

一、名词解释 直接还原，间接还原 二、填空

1．高炉炼铁中的间接还原是指＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

＿＿＿＿＿＿＿＿的还原；铁矿石的直接还原是指＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；这类反应发生的实质是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；铁矿石直接还原反应的进行会使炉内温度＿＿＿＿＿＿（填“上升”或“下降”）。

2、分析铁矿石（主要成分Fe 2O 3的致密固体）在高炉内发生间接还原反应

的动力学机理时，可以视为服从＿＿＿＿＿＿＿＿模型。

三、问答

1．钢液脱硫反应为[S]+(O 2-)=[O]+(S 2-)，用哪一个动力学模型分析过程的机理

较合适？试分析其过程的组成环节。

2．试导出铁矿石（近似为球形）为CO 气体还原反应

（FeO(s)+CO ⇔Fe(s)+CO 2(反应可逆)）时界面化学反应单独成为限制环节的速率方程(微分式)，并标明方程中各符号的意义。 3．铁矿石被CO 还原是可逆反应，

FeO (S)+CO (g)=CO 2(g)+Fe (S)，126.2422800-⋅+-=∆mol TJ G m r θ

该反应的正反应的速率常数为：1173K 时为

122121m i n 10623.51273,min 10978.2----⨯=⨯=k K k 时的，求正反应的活化能和1173K 时逆反应的速率常数。

4、写出大于570℃时，铁氧化物间接还原的化学反应方程式。

5、炉渣-铁液间的脱硫反应为：

[FeS]+(CaO)=(CaS)+[FeO] 12445550.26G T θ∆=- J.mol -1 （1）由离子理论写出离子反应方程式。

专业班级： 姓 名： 学 号：

密 封 线

（2）计算1600℃时，该反应的平衡常数。 （3）由双膜理论分析过程的动力学步骤。 （4）试分析强化脱硫的炉渣条件是什么？

6．炼铁生产中，铁矿石被CO 还原，分析温度对还原化学反应速率（速率常数k ）和扩散速率(扩散系数D)的影响。

7．绘制铁氧化物被CO 还原反应平衡图的原理是什么？

8．依据分子理论，写出炉渣脱硫反应的反应方程式。并由此式导出L S =()[]

S S w w 的

表达式。

9．写出在高炉内固体碳还原铁氧化物的化学反应方程式。

10．炉渣-铁液间的脱硫反应为：[FeS]+(CaO)=(CaS)+[FeO]。（1）依据炉渣的离子理论写出反应式。（2）试分析过程的组成环节。 11．炉渣-铁液间的脱硫反应为：

[FeS]+(CaO)=(CaS)+[FeO] 12445550.26G T θ∆=- J.mol -1 试说明强化脱硫的条件是什么？

12．高炉内的温度在1350～1400℃范围内，炉渣内的SiO 2按下式方程还原： （SiO 2）+2[C]=[Si]+2CO 586050386.79G T θ∆=- J.mol -1 （1） 写出SiO 2还原的离子方程式。

（2） 依据反应方程式：（SiO 2）+2[C]=[Si]+2CO ，导出元素Si 在铁液与炉渣间

的分配系数的表达式，并说明各符号的意义。 （3） 分析影响反应的因素。

13、如图2示，回答下列问题：

（1）炉内温度为1100℃时，比较CO 和H 2的还原能力。

（2）依据图2，关于CO 和2H 还原铁氧化物，你能得出的热力学结论是什么？

14．图1为CO 还原铁的各级氧化物平衡曲线图。回答下列问题：

（1）写出各曲线的反应方程式。

（2）在图上各区域内标出稳定存在的固相。

15、利用图1回答下列问题。将43O Fe 分别置于如下各环境中，43O Fe 将如何

变化？

（1）800℃，20%=CO ϕ，80

%2=CO ϕ

（2）600℃，80%=CO ϕ，20%2=CO ϕ

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装 订 线

图1

16．如图示，①表示反应CO C CO 22=+的等压线，②表示反应

2CO M CO MO +=+的平衡线。

（1）试分析对于体系温度在1T ，2T ，3T 时M 和MO 的存在情况？

（2）1T ，2T ，3T 时气相成分最后分别在什么位置平衡？

17、如图为CO 还原Fe 的各级氧化物平衡曲线图。

(1) 写出各曲线的平衡反应式。

(2) 在图中各区域填上稳定存在的相。

(3) 在图中a 点体系中放入Fe ，保持a 点体系的温度及气相组成不变，分析体

系中将有哪些反应发生？最终存在的是何物？

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18、如图为H 2还原Fe 的各级氧化物平衡曲线图。

(1) 写出各曲线的平衡反应。 (2) 在图上各区域填上稳定存在的相。

(3)在图中a 点体系中放入Fe ，保持a 点体系的温度及气相组成不变，分析体系中将有哪些反应发生？最终存在的是何物？

19、高炉内的温度在1350～1400℃范围内，炉渣内的SiO 2按下式还原： （SiO 2）+2[C]=[Si]+2CO T G 79.386586050-=∆θ J.mol -1 元素Si 在铁液与炉渣间的分配系数的表达式22

)

2(][1

CO

Si

SiO SiO Si Si P f K

x W L ⨯

==γ。 试分析影响反应的热力学因素。

20、计算与成分为%35)(2=SiO W ，%5.44)(=CaO W ，%20)(32=O Al W ，

%5.0)(=MgO W 的炉渣平衡的铁液中的锰含量。铁液中含碳达饱和量5% ，炉

渣中MnO 的活度为0.0016，炉内的5'

105.1⨯=CO P Pa ，炉内的温度为1500℃。

已知（MnO ）+[C]=[Mn]+CO 147

.1927

.191147.19249717lg +-

=T K

20、用H 2还原铁矿石，其速率方程为