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1 高炉炼铁概述1

1.1 高炉炼铁生产工艺流程与特点1

1.1.1 高炉炼铁生产工艺流程1

目录1

1.1.2 高炉炼铁生产特点2

1.2 高炉炼铁产品3

1.2.1 生铁3

1.2.2 炉渣4

1.2.3 煤气4

1.2.4 炉尘（瓦斯灰）5

1.3 高炉炼铁技术经济指标5

1.3.1 高炉有效容积利用系数5

1.3.2 焦比（干焦比）、综合焦比、煤比、燃料比（综合燃料比）5

1.3.6 生铁成本6

1.3.7 炉龄6

1.3.4 休风率6

1.3.5 生铁合格率6

1.3.3 冶炼强度6

复习思考题7

2 高炉炼铁原料和燃料8

2.1 铁矿石8

2.1.1 铁矿石的分类及主要特性8

2.1.2 高炉冶炼对铁矿石的要求9

2.2 铁矿石入炉前准备处理12

2.2.1 铁矿石入炉前准备处理概述12

2.2.2 烧结法造块15

2.2.3 球团法造块24

2.3 熔剂30

2.3.1 熔剂在高炉冶炼中的作用30

2.3.2 熔剂的分类30

2.3.3 高炉冶炼对碱性熔剂的质量要求31

2.4.1 焦炭32

2.4 燃料32

2.4.2 喷吹燃料36

2.4.3 焦炭代用品36

复习思考题37

3 高炉内炉料的蒸发、挥发和分解38

3.1 炉料中水分的蒸发和水化物的分解38

3.1.1 游离水的蒸发38

3.1.2 结晶水的分解38

3.2 高炉内炉料中挥发分的挥发39

3.2.1 燃料挥发分的挥发39

3.2.2 其他物质挥发分的挥发39

3.3 炉料中碳酸盐的分解40

3.3.1 炉内碳酸盐的分解反应、分解压力、开始分解温度和化学沸腾温度40

3.3.2 CaCO3分解对高炉冶炼的影响41

复习思考题42

3.3.3 消除CaCO3分解不良影响的措施42

4 高炉内的还原过程44

4.1 高炉内氧化物还原的基本理论44

4.1.1 矿石中金属氧化物的生成自由能44

4.1.2 矿石中金属氧化物的分解压力44

4.1.3 还原反应进行的条件45

4.1.4 标准自由能△G？与温度关系图和分解压与温度关系图45

4.1.5 逐级转化原则46

4.1.6 平衡移动原则46

4.2 用碳还原铁氧化物47

4.3 用CO、H2还原铁氧化物48

4.3.1 用CO还原铁氧化物48

4.3.2 用H2还原铁氧化物48

4.3.3 过剩系数n49

4.3.5 用CO和用H2还原铁氧化物的比较50

4.3.4 温度和成分对铁氧化物还原反应的影响50

4.3.6 一氧化碳利用率和氢利用率52

4.4 炭素气化反应及其对还原反应的影响53

4.4.1 炭素气化反应53

4.4.2 炭素气化反应对还原反应的影响53

4.5 直接还原与间接还原55

4.5.1 直接还原与间接还原的区别55

4.5.2 直接还原与间接还原的主要特点和差别55

4.5.3 直接还原与间接还原在高炉中的分布55

4.5.4 直接还原度和间接还原度的概念及其计算56

4.5.5 直接还原和间接还原的炭素消耗（直接还原与间接还原对炭素消耗的影响）58

4.5.6 降低焦比的基本途径61

4.6 复杂化合物中铁氧化物的还原62

4.6.1 硅酸铁的还原62

4.7.1 硅的还原63

4.6.2 钛磁铁矿中铁的还原63

4.7 非铁元素的还原63

4.7.2 锰的还原64

4.7.3 磷的还原66

4.7.4 硫的还原66

4.7.5 铅、锌、砷的还原66

4.7.6 碱金属在还原过程中的行为67

4.8 渗碳和生铁的形成67

4.9 铁矿石还原的动力学68

4.9.1 铁矿石的还原机理68

4.9.2 铁氧化物的还原速度69

4.9.3 影响铁矿石还原反应速度的因素70

复习思考题72

5.1.2 炉渣的主要成分及分类73

5.1.1 炉渣的作用73

5 造渣和脱硫73

5.1 高炉造渣过程73

5.1.3 炉渣的形成过程74

5.1.4 造渣过程对高炉冶炼的影响76

5.2 炉渣的性质及对高炉冶炼过程的影响77

5.2.1 炉渣的熔化性77

5.2.2 炉渣的稳定性79

5.2.3 炉渣的黏度80

5.3 炉渣结构理论81

5.3.1 炉渣的分子结构理论81

5.3.2 炉渣的离子结构理论81

5.3.3 炉渣离子结构理论对炉渣现象的解释83

5.4 高炉渣成分和渣量的选择84

5.4.1 高炉冶炼对炉渣性能和成渣过程的要求84

5.4.2 炉渣成分和渣量的选择84

5.5.2 硫在煤气、渣、铁中的分配及影响生铁含硫量的因素86

5.5 生铁去硫86

5.5.1 硫的来源、存在形态、循环富集和危害86

5.5.3 炉渣脱硫88

5.5.4 影响炉渣脱硫能力的因素90

5.5.5 炉外脱硫91

复习思考题92

6 高炉内的燃料燃烧过程和热交换93

6.1 燃料燃烧93

6.1.1 焦炭燃烧反应93

6.1.2 喷吹燃料燃烧反应94

6.1.3 焦炭燃烧与喷吹燃料燃烧的差异95

6.1.4 燃烧产物炉缸煤气成分计算96

6.2 燃烧产物（煤气）成分的变化97

6.2.1 风口至炉缸中心煤气成分的变化97

6.3.1 燃烧带98

6.2.2 煤气在上升过程中体积和成分的变化98

6.3 燃烧带及其对冶炼过程的影响98

6.3.2 燃烧带对高炉冶炼过程的影响100

6.3.3 影响燃烧带大小的因素100

6.4 高炉内的热交换104

6.4.1 炉料（或煤气）的水当量104

6.4.2 理论燃烧温度105

6.4.3 炉内温度的变化和分布规律106

6.4.4 热交换规律107

6.4.5 改善煤气利用的途径108

复习思考题110

7 高炉内炉料和煤气的运动111

7.1 炉料运动111

7.1.1 炉料下降的空间条件和力学分析111

7.1.2 影响p有效的因素112

7.1.3 炉料下降的规律113

7.2 炉料在炉喉的分布115

7.2.1 炉料在炉喉分布的重要作用115

7.2.2 炉料在炉喉的分布对煤气分布的影响116

7.2.3 炉料在炉喉的合理分布116

7.2.4 影响炉料在炉喉分布的因素116

7.3 煤气运动123

7.3.1 煤气通过料柱时的阻力损失△p123

7.3.2 影响△p的因素125

7.4 煤气的分布129

7.4.1 炉喉煤气流分布状况的判断129

7.4.2 煤气的合理分布130

7.4.3 影响煤气分布的因素132

7.5 炉料运动和煤气运动的失常133

7.5.1 流态化133

7.5.3 液泛135

7.5.2 管道行程135

7.5.5 崩料137

7.5.6 悬料137

复习思考题137

7.5.4 偏料137

8 高炉炼铁计算139

8.1 配料计算139

8.1.1 配料计算方法139

8.1.2 配料计算所需资料139

8.1.3 计算实例139

8.2 物料平衡计算143

8.2.1 物料平衡计算方法143

8.2.2 原始条件的确定143

8.2.3 计算实例143

8.3.1 每批料的出铁量计算146

8.3 常用的工艺计算146

8.3.2 石灰石用量的计算147

8.3.3 渣量的计算148

8.3.4 常用定量调剂148

8.3.5 冶炼周期149

复习思考题150

9 高炉冶炼强化技术151

9.1 高炉冶炼强化技术概述151

9.1.1 高炉冶炼强化的目的和技术进步151

9.1.2 高炉冶炼强化的基本方向151

9.1.3 冶炼强度与焦比的关系151

9.1.4 高炉冶炼强化技术的主要措施152

9.2 精料152

9.2.1 提高矿石品位153

9.2.3 稳定炉料成分154

9.2.2 增加熟料比154

9.2.4 优化入炉炉料的粒度组成155

9.2.5 改善人造富矿的质量155

9.2.6 合理的炉料结构155

9.2.7 提高焦炭质量156

9.3 高风温156

9.3.1 提高风温对冶炼的影响156

9.3.2 提高风温的效果157

9.3.3 界限风温159

9.3.4 提高风温的途径159

9.4 高压操作159

9.4.1 高压操作对冶炼过程的影响159

9.4.2 高压操作的效果160

9.4.3 高压操作的特点160

9.5 富氧鼓风161

9.4.4 高压操作必备的条件及技术进步161

9.5.1 富氧鼓风对冶炼过程的影响162

9.5.2 富氧鼓风的效果163

9.5.3 富氧鼓风技术的发展163

9.6 喷吹燃料164

9.6.1 喷吹燃料对高炉冶炼过程的影响164

9.6.2 喷吹燃料的效果166

9.6.3 喷吹燃料的高炉操作特点166

9.6.4 煤粉喷吹的热滞后、热补偿和对煤的性能要求167

9.7 加湿与脱湿鼓风168

9.7.1 加湿鼓风168

9.7.2 脱湿鼓风170

复习思考题171

10.2.1 高炉大型化和自动化172

10.2 高炉炼铁新技术172

10.1 炼铁技术发展概况172

10 炼铁技术发展172

10.2.2 计算机控制技术175

10.2.3 高炉冶炼低硅生铁178

10.2.4 高炉煤气的余压利用179

10.2.5 等离子体炼铁182

10.2.6 高炉使用金属化炉料182

10.2.7 高炉喷吹还原气体182

10.3 非高炉炼铁182

10.3.1 直接还原法183

10.3.2 熔融还原法187

10.3.3 直接还原铁的性质与应用189

10.3.4 非高炉炼铁的发展191

复习思考题193

11.2 烟尘治理194

11.1.2 炼铁生产过程中的污染源194

11.2.1 高炉出铁场烟尘治理194

11.1 炼铁生产环境保护概述194

11.1.1 炼铁生产环境保护的重要性和必要性194

11 炼铁环境保护194

11.2.2 高炉原料系统粉尘治理195

11.2.3 除尘设备的结构和工作原理196

11.3 废水治理197

11.3.1 高炉煤气清洗废水治理198

11.3.2 高炉水冲渣废水治理198

11.4 炉渣处理198

11.4.1 高炉渣的处理方法及分类198

11.4.2 高炉渣的利用198

11.4.3 渣水分离方式方法199

复习思考题203

参考文献205