炼铁学复习资料

炼铁学复习资料押题版1/7ೖᄤኧআᇴᓾ೯!ဉීǖጲሆᒑ۞਺෗ࠤஊျਜ਼ݝॊৈཱཽྀᆐᒮገࡼ൙ၤᄌLjఠ၂ดྏᏐࡍ᎖ᑚৈपᆍLjดྏᑵཀྵቶݙতۣᑺLjࡊښஞ৙ݬఠ!名词解释：假象及半假象赤铁矿：由于地表的氧化作用，自然界中纯磁铁矿很少见，在化学成分上Fe3O4被氧化成Fe2O3，但仍保留了原磁铁矿结晶结构特征。有效容积利用系数：每立方米高炉有效容积每昼夜生产的合格铁量。焦比：冶炼每吨生铁所消耗的焦炭的千克数。煤比：冶炼每吨生铁所消耗的煤粉的千克数。燃料比：冶炼每吨生铁所消耗的固体燃料的总和。（燃料比=焦比+煤比）综合焦比：焦比+煤比X煤焦置换比煤焦置换比：喷吹1kg煤粉所能代替的焦炭数。焦炭冶炼强度：每立方米高炉有效容积每昼夜燃烧的焦炭吨数。综合冶炼强度：每立方米高炉有效容积每昼夜燃烧的综合焦炭的吨数。燃烧强度：每平方米炉缸截面积每昼夜燃烧的焦炭吨数。工序能耗：Ci=（燃料消耗+动力消耗-回收二次能源）/产品产量固相反应：在一定温度下，某些离子克服晶格结合力，进行位置交换，并扩散到与其相邻的其他晶格内的过程，叫固相反应。铁酸钙理论（低温烧结理论）：生产高碱度烧结矿，粘结相主要由铁酸钙组成。该系的特点是无需高温，燃料消耗少；矿物的强度高还原性好。自蓄热作用：随着烧结层的下移，料层温度的最高值逐渐提高。自蓄热来源于被上层热烧结矿预热了的空气以及上层带入的热废气的加热作用。HPS：指小球烧结法，即将烧结混合料用圆盘造球机预先制成一定粒度（上限为6·~8mm），然后使小球外裹部分燃料，最后铺在烧结台车上进行烧结的造块新工艺。SFCA：即复合铁酸钙理论，实际烧结矿中的铁酸钙，无论是针状还是片状，都不是单纯的CaO和Fe2O3组成的，铁酸钙中含有一定量的Al2O3和SiO2等，称为复合铁酸钙。铁氧化物的直接还原：还原剂为固体C，还原产物为CO。铁氧化物的间接还原：还原剂是H2或CO，还原产物为H2O或CO2。直接还原度：通过直接还原方式还原出来的铁量与还原出来的总铁量之比。耦合反应：风口以下炉缸区域，渣铁间的氧化还原反应，即耦合反应。熔化温度：炉渣受热升温过程中，固相完全消失的最低温度，即相图上的液相线温度（相当于软熔带下沿温度）。熔化性温度：炉渣可以自由流动时的最低温度。长渣和短渣：温度降到一定值后，粘度急剧上的称为短渣；随温度下降粘度上升缓慢称为长渣。表面张力：生成单位面积的液相与气相的新交界面所消耗的能量。界面张力：渣铁之间形成单位面积界面所消耗的能量。燃烧带：风口前碳被氧化而气化的区域，又叫风口回旋区，它是高炉内唯一的氧化区域，故又称氧化带。管道行程：煤气总是沿着透气性好的路线上升，高炉炉料的特性及在炉内的分布时不同的，在炉内局部出现气流超过临界速度的转态，局部区域煤气流过分发展的现象。液泛现象：当渣量多，渣粘度大，煤气流速快时，出现煤气把渣铁拖住而不能降落的现象。空区（热储备区）：高炉中下部，炉料与煤气的温差很小，大约只有5~50℃左右，发生微弱炼铁学复习资料押题版2/7的热交换，称为空区或者热储备区。水当量：单位时间内炉料和炉内煤气温度变化1℃所吸收或者放出的热量高炉四大操作制度：装料制度、送风制度、造渣制度、热制度上部调节：利用装料制度的变化调节炉况。下部调节：调节风速、风温、风量等鼓风参数来调节炉况。加湿鼓风：在鼓风中加入水蒸气以提高鼓风湿度。（强化高炉冶炼）脱湿鼓风：把鼓风中的水分脱除一部分，使鼓风湿度保持在低于大气湿度的稳定水平。（节省燃料消耗）直接还原炼铁：指铁矿石在低于熔化温度之下还原为海绵铁的生产过程。熔融还原炼铁：指非高炉炼铁方法中那些冶炼液态生铁的工艺过程。论述题：1.高碱度烧结矿、酸性氧化球团矿的固结机理。答：1）高碱度烧结矿：烧结矿的固结经历了固相反应、液相反应、冷凝固结。当物料加热到一定温度时，各组分之间有了固相反应，生成低熔点物质，在燃烧带低熔点物质熔化形成液相，生成CaO-Fe2O3系液相（高碱度烧结矿的主要粘结剂），液相经过冷凝固结将未熔物粘结起来，成为多孔状的烧结矿。2）酸性球团矿：　磁铁球团矿：a、Fe3O4氧化成Fe2O3，产生新Fe2O3微晶键，Fe2O3再结晶长大，Fe2O3晶桥键固结b、Fe3O4再结晶长大连接，Fe3O4晶桥键固结c、液相固结（小于5%）　赤铁球团矿：a、原生Fe2O3再结晶长大连接，Fe2O3晶桥键固结b、Fe3O4再结晶长大连接，Fe3O4晶桥键固结c、液相固结（小于5%）2.烧结料层自动蓄热的原理,指出烧结生产中对其扬长避短的技术对策。答：1）自蓄热作用：即随烧结矿层的下移，料层温度最高值逐渐升高。自动蓄热来源于被上层热烧结矿预热了的空气以及自上层带入的热废气的加热作用。随着烧结过程的进行，燃烧层向下移动，烧结矿层增厚，自动蓄热作用愈显著，愈到下层燃烧温度愈高。灼热的烧结矿层相当于一个蓄热室。“自动蓄热作用”是厚料层烧结技术的理论基础。厚料层烧结可降低能源以及提高成品率。2）烧结生产中对“自动蓄热现象”扬长避短的技术对策：扬长：厚料层烧结：基于烧结自动蓄热原理的厚料层烧结技术，为降低固体燃料提供了可能，也为低温烧结技术创造了有利条件。同时，对改善烧结矿质量亦有好处。避短：控制燃料在料层高度方向上的分布：烧结过程的自动蓄热现象，烧结料层上下部不均匀：上部热量不足，下部热量过剩。人为地调整燃料分布，解决热量分布不均匀的问题，并降低燃耗：双层布料技术、燃料分加技术、偏析布料技术。3.分析高炉冶炼过程中，用CO和H2还原铁氧化物的特点答：叉子曲线:炼铁学复习资料押题版3/71）、用CO还原，除Fe3O4→FeO为吸热反应外，其余均为放热反应，用H2还原，全部曲线向下倾斜，均为吸热反应；2）、低于810℃时，CO的还原能力大于H2的还原能力，反之则反。3）、CO作为还原剂，FeO→Fe最难还原；H2作为还原剂，Fe3O4→Fe最难还原4）、从反应动力学看，H2分子半径小，分子量小，粘度低，扩散能力强。还原反应的动力学条件较好。5）、在高炉冶炼条件下，H2还原铁氧化物还可以促进CO和C还原反应的加速进行。（似乎没讲过）6）、H2与CO还原一样，均属于间接还原，反应前后气相体积没有变化，即反应不受压力影响。7）、高炉内除Fe2O3→Fe3O4的还原外，还原反应均为可逆反应。还原剂H2和CO需要过量，即气相还原需要有一个过剩系数。4.高炉冶炼对炉渣性能的要求，以及炉渣的作用答：要求：1.流动性能良好：在冶炼温度下，溶化性温度适宜，粘度小。2.化学反应能力强：有利于渣焦固液反应，渣铁耦合反应和脱硫反应等。3.表面性质优良：表面界面张力大，渣铁、渣气分离顺畅。4.稳定性好：能适应冶炼条件在一定范围内变化。炉渣作用：a.实现铁水与脉石分离。b.完渣铁间脱硫。c.调整铁水成分。d.促进高炉顺性。e.保护高炉炉衬。5.脱硫的热力学和动力学条件答：脱硫的离子反应式[S]+（O2-）=（S2-）+[O]1）对脱硫有利的热力学条件：a、高温，脱S属于吸热反应，高温有利于脱硫反应进行。b、高碱度，炉渣碱度高，游离CaO多，或（O2-）增大，有利于脱硫。炼铁学复习资料押题版4/7c、低氧势，(FeO)高不利于脱硫。d、高活度系数fs，金属液成分的影响：[C]、[Si]能增加硫的活度系数f[S]，降低氧活度，有利于脱硫。2）动力学条件：从双模理论出发，分析脱硫的各个环节，分为金属液中[S]的扩散，化学反应和渣液中离子（S2-）扩散，应得到脱硫的有力动力学条件为：a、增大反应界面积Ab、提高温度，增加炉渣流动性，增强S的扩散能力增大S在铁液和渣液中的传质系数km、ks,降低渣的粘度6.欧根公式（☆只适用于炉身上部没有炉渣和铁水的“干区”）炼铁学复习资料押题版5/77.分析“管道行程”的形成机理及其对高炉冶炼的危害。（5分）答：1）形成机理：煤气在炉内沿径向分布，与其所遇到的阻力成反比换言之：煤气总是沿着透气性好的路线上升的。高炉炉料的特性及在炉内的分布是不同的各种炉料粒度、密度各不相同，且分布也不均匀，在炉内局部出现气流超过临界速度的状态是可能的，局部“管道行程”。2）危害：a、炉顶温度升高b、炉料加热不充分c、间接还原不好d、铁水质量不稳e、炉尘吹出量升高f、焦比升高8.简述高炉上、下部悬料的原因。答：1）、上部悬料：即块状带悬料，块状带是由矿石和焦炭的层状分布结构组成的，当料层中某一局部由于升华物冷凝、碳素沉积反应或由于碱金属蒸汽的强烈作用而强度下降产生大炼铁学复习资料押题版6/7量粉末，造成局部料层空隙度变小，阻力因子急剧增大，局部煤气压降梯度随之增大，炉料停止下降，发生悬料。2）、下部悬料：高炉软熔带一下出现液相，透气性差，煤气流拖住炉料，产生悬料。热制度的波动引起软熔带位置的变化，液泛现象也导致悬料。9．Rd---C图10.高压操作的影响及原因答：(1)燃烧带减小：炉内压力↑鼓风体积↓，鼓风动能↓所致；CO2、O2分压↑燃烧速度加快所致(2)对还原的影响(rd↓，[Si]↓)：因为抑制了C＋CO2=2CO正反应有利于间接还原发展，rd↓；因为抑制了C＋SiO2=Si＋CO2正反应，[Si]↓(3)料柱阻力损失△P↓：由于，料层气流阻损△P与气体压力成反比(4)大幅度减少炉尘吹出量：因为煤气动压头1/P∝h动，P↑，h动↓(5)降低焦比:炉况顺行，煤气利用率提高；炉尘吹出量大幅度减少；产量提高，单位生铁热损减小；有利于间接还原发展；生铁含硅可控制在下限水平11.论述风口喷吹煤粉对高炉冶炼过程的影响，并说明其原因。答：1）风口前燃料燃烧的热值下降：煤粉燃烧的脱气和结焦消耗热量，煤粉在燃烧区停留时间短，具有部分未燃煤粉2）扩大燃烧带：.炉缸煤气量增加；部分煤粉在直吹管和风口内燃烧，在管路内形成高温(高于鼓风温度400-800℃),促使中心气流发展（鼓风动能上升）3）风口前理论燃烧温度下降：作为喷吹物的煤粉是冷态的；煤粉的热分解需要消耗热量4）直接还原度降低：还原性组分（CO＋H2）浓度上升，绝对量上升(煤气量上升所致)；炉下部温度↓碳熔损反应受到抑制，焦比下降焦炭与CO2反应的表面积下降；焦比下降→炼铁学复习资料押题版7/7单位生铁的炉料容积下降→矿石在炉内停留时间上升5）煤气阻力损失（△P）上升：焦炭量下降，料柱透气性下降；煤气量上升，煤气流速增大6）炉内温度场变化：高温区上移，炉身温度和炉顶温度略有上升；炉缸温度趋于均匀，炉缸边缘温度下降，风口理论燃烧温度下降所致，炉缸中心温度上升，煤气穿透能力增强所致7）存在热滞后现象：喷入炉内的煤粉要分解吸热，炉缸温度暂时下降；被还原性强的煤气作用的炉料下降到炉缸后，由于直接还原耗热减少，炉缸温度回升；“热滞后”时间约为3－4小时12.高风温对高炉冶炼过程的影响（1）风口前燃烧碳量C风减少，这是因为单位生铁的热收入不变的情况下，提高风温带入的热量替代了部分风口前焦炭燃烧放出的热量，可使单位生铁风口前燃烧碳量减少，但是每100℃所减少的C风是随风温的提高而递减的。（2）高炉高度上温度分布发生炉缸温度上升、炉身和炉顶温度降低和中温区略有扩大的变化。（3）铁的直接还原增加，这是由C风减少而使单位铁的CO还原剂减少和炉身温度降低等原因造成的。（4）炉内料柱阻损增加，特别是炉子下部的△p会急剧上升，这将使炉内炉料下降的条件明显变坏。如果高炉是在顺行的极限压差下操作，则风温的提高将迫使冶炼强度降低。（5）有效热消耗减少：焦比下降导致灰分和S量减少，进而渣量和脱S耗热减少。（6）改善生铁质量：风温升高，焦比下降，S负荷下降，易于冶炼低S生铁；炉缸温度升高，生铁含硅可控制在下限，易于冶炼低硅生铁。13.综合鼓风：加湿鼓风、脱湿鼓风和富氧以及各自的影响见课件。