高炉炼铁原理与工艺知识问答

高炉炼铁原理与工艺知识问答

目录

目录_______________________________________________________________________________________ 1

1. 高炉原料中的游离水对高炉冶炼有何影响？ _________________________________________________ 10

2. 高炉原料中的结晶水对高炉冶炼有何影响？ _________________________________________________ 10

3. 高炉内碳酸盐分解的规律如何？对高炉冶炼有何影响？ _______________________________________ 10

4. 什么是高炉炼铁的还原过程？使用什么还原剂？ _____________________________________________ 11

5. 在高炉炼铁过程中铁矿石所含氧化物哪些可以被还原？哪些不能被还原？ _______________________ 11

6. 铁氧化物在高炉内的还原反应有哪些规律？ _________________________________________________ 12

7. 什么叫铁的间接还原？什么叫铁的直接还原？ _______________________________________________ 12

8. 什么是一氧化碳利用率和氢利用率？ _______________________________________________________ 12

9. 什么叫铁的直接还原度和高炉直接还原度？ _________________________________________________ 12

10. 高炉炼铁中铁的直接还原和间接还原发展程度与碳消耗有什么关系？ __________________________ 13

11. 从铁氧化物中还原铁和从复杂化合物中还原铁有什么区别？ __________________________________ 13

12. 铁矿石是如何被还原剂还原的？ __________________________________________________________ 13

13. 哪些因素影响铁矿石的还原速度？ ________________________________________________________ 13

14. 生铁生成过程中渗碳反应是如何进行的？ __________________________________________________ 15

15. 高炉内炉渣是怎样形成的？ ______________________________________________________________ 15

16. 炉渣的主要成分是什么？ ________________________________________________________________ 16

17. 炉渣在高炉冶炼过程中起什么作用？ ______________________________________________________ 17

18. 什么叫炉渣碱度？ ______________________________________________________________________ 17

19. 什么叫碱性炉渣和酸性炉渣？ ____________________________________________________________ 18

20. 炉渣的软熔特性对高炉冶炼有什么影响？ __________________________________________________ 18

21. 什么叫炉渣的熔化温度？它对高炉冶炼有什么影响？ ________________________________________ 18

22. 什么叫炉渣熔化性温度？它对高炉冶炼有什么影响？ ________________________________________ 19

23. 什么叫炉渣黏度？它对高炉冶炼有什么影响？ ______________________________________________ 19

24. 什么叫长渣？什么叫短渣？ ______________________________________________________________ 19

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25. 哪些因素影响炉渣黏度？ ________________________________________________________________ 19

26. 关于炉渣结构有哪两种理论？ ____________________________________________________________ 21

27. 什么叫炉渣的稳定性？它对高炉冶炼有什么影响？ __________________________________________ 22

28. 什么叫炉渣的表面性质？它对高炉冶炼有什么影响？ ________________________________________ 22

29. 什么叫高炉内硫的循环富集？ ____________________________________________________________ 23

30. 炉渣是如何脱硫的？ ____________________________________________________________________ 23

31. 什么叫硫的分配系数？影响它的因素有哪些？ ______________________________________________ 24

32. 哪些因素影响炉渣的脱硫能力？ __________________________________________________________ 24

33. 什么叫渣铁间的耦合反应？ ______________________________________________________________ 25

34. 什么叫碱害？如何利用炉渣排碱？ ________________________________________________________ 25

35. 高炉内碳的气化反应有什么规律？ ________________________________________________________ 26

36. 高炉炉缸燃烧反应有什么特点？燃烧产物的成分和数量如何计算？ ____________________________ 26

37. 炉缸燃烧反应在高炉冶炼过程中起什么作用？ ______________________________________________ 27

38. 什么叫风口燃烧带和风口回旋区？ ________________________________________________________ 28

39. 什么叫风速？什么叫鼓风动能？如何计算风速？ ____________________________________________ 29

40. 什么叫风口前理论燃烧温度？它与炉缸温度有什么区别？ ____________________________________ 29

41. 哪些因素影响理论燃烧温度？ ____________________________________________________________ 29

42. 煤气上升过程中量、成分和温度发生什么变化？ ____________________________________________ 30

43. 哪些因素影响炉顶煤气成分？ ____________________________________________________________ 30

44. 什么叫炉料与煤气的水当量 ______________________________________________________________ 31

45. 煤气上升过程中的热交换有什么规律？ ____________________________________________________ 31

46. 高炉料柱有哪些散料特性？ ______________________________________________________________ 32

47. 高炉煤气是怎样从炉缸向上运动到达炉顶的？ ______________________________________________ 32

48. 煤气在块状带内运动的阻力损失有什么规律？影响阻力损失的因素有哪些？ ____________________ 33

49. 什么叫高炉料柱的透气性？ ______________________________________________________________ 34

50. 料柱透气性在高炉冶炼过程中起什么作用？ ________________________________________________ 34

51. 如何改善块状带料柱的透气性？ __________________________________________________________ 34

52. 煤气通过软熔带时的阻力损失受哪些因素影响？ ____________________________________________ 35

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53. 滴落带煤气运动的阻力主要受哪些因素的影响？ ____________________________________________ 35

54. 炉料在炉内为什么能连续下降？ __________________________________________________________ 36

55. 哪些因素影响炉料的顺利下降？ __________________________________________________________ 36

56. 块状带炉料下降运动有什么特点？ ________________________________________________________ 37

57. 滴落带内炉料运动有什么特点？ __________________________________________________________ 38

58. 炉缸内液体渣铁运动有什么特点？ ________________________________________________________ 38

59. 什么叫液泛现象？ ______________________________________________________________________ 39

60. 高炉操作的任务是什么？ ________________________________________________________________ 39

61. 通过什么方法实现高炉操作的任务？ ______________________________________________________ 40

62. 高炉有哪几种基本操作制度？根据什么选择合理的操作制度？ ________________________________ 40

63. 什么叫炉况判断？通过哪些手段判断炉况？ ________________________________________________ 40

64. 调节炉况的手段与原则是什么？ __________________________________________________________ 41

65. 什么是热制度？表示热制度的指标是什么？ ________________________________________________ 41

66. 影响热制度的因素有哪些？ ______________________________________________________________ 42

67. 生产中如何控制好炉缸热状态？ __________________________________________________________ 43

68. 高炉炼铁对选择造渣制度有什么要求？ ____________________________________________________ 43

69. 怎样利用不同炉渣的性能满足生产需要？ __________________________________________________ 43

70. 什么叫送风制度？它有何重要性？ ________________________________________________________ 44

71. 怎样正确选择风速和鼓风动能？ __________________________________________________________ 44

72. 冶炼强度与鼓风动能的关系是什么？ ______________________________________________________ 45

73. 入炉原料质量与鼓风动能的关系是什么？ __________________________________________________ 45

74. 喷吹燃料与鼓风动能的关系是什么？ ______________________________________________________ 45

75. 富氧鼓风与鼓风动能的关系是什么？ ______________________________________________________ 45

76. 冶炼不同铁种与鼓风动能的关系是什么？ __________________________________________________ 45

77. 风口长短与鼓风动能的关系是什么？ ______________________________________________________ 46

78. 风口数目与鼓风动能的关系是什么？ ______________________________________________________ 46

79. 合适的鼓风动能的波幅是多少？ __________________________________________________________ 46

80. 怎样确定风口直径的大小？ ______________________________________________________________ 46

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81. 风口前理论燃烧温度在高炉冶炼中有什么作用？如何确定理论燃烧温度 ________________________ 46

82. 为什么要求圆周进风均匀？ ______________________________________________________________ 47

83. 送风制度主要参数在日常操作中的调节内容有哪些？ ________________________________________ 47

84. 什么叫装料制度？什么叫上部调节？ ______________________________________________________ 49

85. 什么叫料线？料线高低对布料有何影响？ __________________________________________________ 49

86. 什么叫批重？批重对布料有何影响？怎样选定合理的批重？ __________________________________ 49

87. 双钟式高炉有哪几种装料方法？它们对布料有何影响？ ______________________________________ 50

88. 无料钟布料有何特点？ __________________________________________________________________ 51

89. 什么叫炉料分布中的界面效应？ __________________________________________________________ 51

90. 矿石性质对炉料在炉内的分布有何影响？ __________________________________________________ 52

91. 煤气流分布、煤气能量利用与高炉顺行之间有什么关系？ ____________________________________ 52

92. 什么叫炉顶二氧化碳曲线？为什么可以用它来判断炉内煤气流的分布状况？ ____________________ 53

93. 如何根据C O2曲线来分析炉内煤气能量利用与煤气流分布？ __________________________________ 53

94. 什么叫炉顶煤气温度曲线？如何利用它判断炉内煤气流分布？ ________________________________ 53

95. 炼钢生铁改换铸造生铁品种冶炼时操作制度应如何变化？ ____________________________________ 54

96. 炼钢生铁改换铸造生铁品种冶炼时如何进行变料操作？ ______________________________________ 55

97. 由铸造铁改炼炼钢铁时如何操作？ ________________________________________________________ 55

98. 冶炼铸造生铁加硅石有什么作用？ ________________________________________________________ 56

99. 怎样用直接观测方法判断炉况？ __________________________________________________________ 56 100. 怎样利用仪表判断炉况？ _______________________________________________________________ 57 101. 正常炉况的标志是什么？ _______________________________________________________________ 58 102. 失常炉况如何分类？ ___________________________________________________________________ 59 103. 影响炉况波动和失常的因素有哪些？ _____________________________________________________ 59 104. 边缘煤气流过分发展、中心过重的征兆是什么？应如何处理？ _______________________________ 59 105. 边缘负荷过重、中心煤气发展时的征兆是什么？应如何处理？ _______________________________ 60 106. 炉凉的征兆是什么？应如何处理？ _______________________________________________________ 61 107. 炉热的征兆是什么？应如何处理？ _______________________________________________________ 62 108. 管道行程的征兆是什么？应如何处理？ ___________________________________________________ 62

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109. 偏行的征兆是什么？应如何处理？ _______________________________________________________ 63 110. 连续崩料的征兆是什么？应如何处理？ ___________________________________________________ 64 111. 悬料的征兆是什么？应如何处理？ _______________________________________________________ 64 112. 炉墙结厚的征兆是什么？应如何处理？ ___________________________________________________ 65 113. 炉缸堆积的征兆是什么？应如何处理？ ___________________________________________________ 66 114. 亏料线作业有什么危害？应如何处理？ ___________________________________________________ 67 115. 什么叫矿石和焦炭的熔剂系数？如何利用熔剂系数计算石灰石配加量 _________________________ 67 116. 什么叫矿石的热量换算系数？如何利用热量换算系数进行变料计算？ _________________________ 67 117. 矿石品位变化时如何变料？ _____________________________________________________________ 67 118. 如何根据生铁含‐.量的变化进行变料？ ____________________________________________________ 68 119. 风口突然烧坏、断水如何处理？ _________________________________________________________ 68 120. 送风吹管烧坏如何处理？ _______________________________________________________________ 68 121. 高炉紧急停水应如何处理？ _____________________________________________________________ 68 122. 鼓风机突然停风应如何处理？ ___________________________________________________________ 69 123. 高炉结瘤如何处理？ ___________________________________________________________________ 69 124. 炉缸冻结如何处理？ ___________________________________________________________________ 70 125. 高炉紧急停电应如何处理？ _____________________________________________________________ 71 126. 如何防止炉缸炉底烧穿事故？ ___________________________________________________________ 71 127. 如何防止和处理大灌渣？ _______________________________________________________________ 72 128. 怎样处理炉体跑火和开裂？ _____________________________________________________________ 72 129. 炉前操作的任务是什么？ _______________________________________________________________ 73 130. 出铁口的构造如何？ ___________________________________________________________________ 73 131. 怎样维护好出铁口？出铁口的合理深度是多少？ ___________________________________________ 74 132. 对堵铁口用炮泥有什么要求？它由哪些原料组成？ _________________________________________ 75 133. 什么叫撇渣器？怎样确定它的尺寸？ _____________________________________________________ 76 134. 怎样确定主沟的长度和坡度？ ___________________________________________________________ 76 135. 生产中炉前使用的铁沟料等如何配制？ ___________________________________________________ 76 136. 出铁前要做哪些准备工作 _______________________________________________________________ 77

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137. 正常出铁的操作与注意事项是什么？ _____________________________________________________ 78 138. 有哪些常见的出铁事故？如何预防和处理？ _______________________________________________ 78 139. 什么叫摆动流嘴？它有哪些优点？ _______________________________________________________ 80 140. 怎样确定出铁次数？ ___________________________________________________________________ 80 141. 出铁操作有哪些指标？ _________________________________________________________________ 80 142. 高炉出铁使用哪些机械？ _______________________________________________________________ 81 143. 渣口的结构如何？ _____________________________________________________________________ 81 144. 怎样维护好渣口？ _____________________________________________________________________ 82 145. 渣口操作有哪些要点？如何考核？ _______________________________________________________ 82 146. 炉渣处理有哪几种形式？ _______________________________________________________________ 83 147. 炉前冲水渣有哪些工艺要求？ ___________________________________________________________ 83 148. 我国炉前冲水渣主要使用哪几种方法？ ___________________________________________________ 84 149. 铁水罐有几种形式？各有何优缺点？ _____________________________________________________ 85 150. 生铁铸块使用什么设备？ _______________________________________________________________ 85 151. 长期休风、封炉复风后对炉前操作有哪些要求？ ___________________________________________ 85 152. 严重炉凉和炉缸冻结对炉前操作有哪些要求？ _____________________________________________ 86 153. 大修、中修开炉的炉前工作有哪些特点？ _________________________________________________ 87 154. 什么叫开炉？对开炉有何要求？ _________________________________________________________ 87 155. 开炉前有哪些准备工作？ _______________________________________________________________ 87 156. 开炉前的生产准备工作包括哪些内容？ ___________________________________________________ 88 157. 怎样进行开炉前的试风？ _______________________________________________________________ 88 158. 怎样进行开炉前的试水？ _______________________________________________________________ 89 159. 怎样进行开炉前的试汽？ _______________________________________________________________ 89 160. 怎样进行开炉前的试车？ _______________________________________________________________ 89 161. 怎样进行开炉前的设备检查？ ___________________________________________________________ 89 162. 怎样进高炉烘炉？ _____________________________________________________________________ 90 163. 怎样选择开炉焦比？ ___________________________________________________________________ 90 164. 开炉料的炉缸填充有几种方法？各有什么优缺点？ _________________________________________ 91

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165. 怎样安排开炉料的装入位置？ ___________________________________________________________ 91 166. 什么叫带风装料？它有什么特点？ _______________________________________________________ 92 167. 怎样进行开炉点火操作？ _______________________________________________________________ 92 168. 怎样使用开炉的风量？ _________________________________________________________________ 93 169. 怎样安排好开炉的炉前工作？ ___________________________________________________________ 93 170. 开炉后回收煤气引气的条件是什么？ _____________________________________________________ 94 171. 决定高炉大、中修停炉的条件是什么？ ___________________________________________________ 94 172. 对停炉工作有哪些要求？ _______________________________________________________________ 94 173. 停炉前有哪些准备工作？ _______________________________________________________________ 94 174. 有哪几种停炉方法？ ___________________________________________________________________ 95 175. 怎样安全、快速降料面停炉？ ___________________________________________________________ 95 176. 怎样确定放残铁的位置？ _______________________________________________________________ 96 177. 怎样搞好放残铁操作？ _________________________________________________________________ 97 178. 什么叫休风？休风如何分类？ ___________________________________________________________ 97 179. 短期休风的休、复风操作程序是什么？ ___________________________________________________ 97 180. 什么叫倒流休风？有哪些注意事项？ _____________________________________________________ 98 181. 长期休风与短期休风的操作有何区别？ ___________________________________________________ 98 182. 什么叫炉顶点火？怎样进行炉顶点火？ ___________________________________________________ 99 183. 怎样做好长期休风后的密封工作？ _______________________________________________________ 99 184. 长期休风处理煤气有哪两种模式？ ______________________________________________________ 100 185. 怎样选择休风焦比？ __________________________________________________________________ 100 186. 怎样确定休风前所加轻负荷料的位置？ __________________________________________________ 101 187. 怎样搞好长期休风后的复风？ __________________________________________________________ 101 188. 什么叫封炉，怎样选择封炉焦比？ ______________________________________________________ 102 189. 怎样搞好封炉操作？ __________________________________________________________________ 102 190. 高炉强化冶炼工艺操作技术包括哪些内容？ ______________________________________________ 103 191. 为什么说精料是高炉强化冶炼的基础？ __________________________________________________ 103 192. 我国精料技术取得哪些进步？发展方向怎样？ ____________________________________________ 104

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193. 什么叫高强度冶炼，高强度冶炼必须具备哪些条件？ ______________________________________ 105 194. 什么叫高压操作，高压操作的条件和优点是什么？ ________________________________________ 106 195. 高压操作有几种工作制度？各有什么优点？ ______________________________________________ 107 196. 高压与常压的转换操作程序是什么？ ____________________________________________________ 108 197. 使用高压操作有哪些注意事项？ ________________________________________________________ 108 198. 什么是高压操作中的调压阀组？它的作用是什么？ ________________________________________ 109 199. 什么叫TRT？ _________________________________________________________________________ 109 200. 提高风温对高炉冶炼有什么影响？ ______________________________________________________ 110 201. 高炉接受高风温的条件是什么 __________________________________________________________ 110 202. 什么叫综合鼓风和综合喷吹？ __________________________________________________________ 110 203. 高炉可喷吹的燃料有哪几种？我国以喷吹哪种燃料为主？ __________________________________ 111 204. 高炉喷煤对煤的性能有何要求？ ________________________________________________________ 111 205. 喷吹煤粉对高炉冶炼过程有什么影响？ __________________________________________________ 112 206. 什么叫喷煤“热补偿”？ ________________________________________________________________ 113 207. 什么叫喷煤的“热滞后”？ ______________________________________________________________ 113 208. 高炉喷吹煤粉在风口前燃烧有何特点 ____________________________________________________ 114 209. 什么叫未燃煤粉？它对高炉冶炼有何影响？ ______________________________________________ 114 210. 喷吹烟煤与喷吹无烟煤有何区别？ ______________________________________________________ 115 211. 限制喷煤量的因素是哪些？ ____________________________________________________________ 116 212. 什么叫喷煤置换比？ __________________________________________________________________ 116 213. 影响喷煤置换比的因素是哪些？如何提高喷煤置换比？ ____________________________________ 117 214. 喷吹煤粉的主要安全注意事项是什么？ __________________________________________________ 117 215. 什么叫高炉富氧鼓风？富氧鼓风有几种加氧方式？各有何特点？ ____________________________ 118 216. 富氧鼓风对高炉冶炼进程有何影响？ ____________________________________________________ 119 217. 富氧量受哪些因素的限制？ ____________________________________________________________ 119 218. 高炉综合喷煤冶炼的特征是什么？ ______________________________________________________ 120 219. 综合喷煤操作的特点是哪些？ __________________________________________________________ 120 220. 什么叫加湿鼓风？它对高炉冶炼有哪些影响？ ____________________________________________ 121

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221. 什么叫脱湿鼓风？ ____________________________________________________________________ 122 222. 什么叫炉外脱硫？它有什么意义？ ______________________________________________________ 122 223. 有哪些炉外脱硫方法和使用哪些脱硫剂？ ________________________________________________ 122 224. 为什么铁水要脱硅？如何进行？ ________________________________________________________ 123 225. 什么叫铁水增硅？它有什么意义？如何进行？ ____________________________________________ 124 226. 高炉检测有哪些新技术？其意义如何？ __________________________________________________ 124 227. 什么是激光测料面技术？其特点如何？ __________________________________________________ 124 228. 什么是高炉料面红外摄像技术？它有什么特点？ __________________________________________ 125 229. 什么是光导纤维检测技术？效果如何？ __________________________________________________ 125 230. 什么是料层测定磁力仪？ ______________________________________________________________ 125 231. 如何用同位素测定炉料下行速度？ ______________________________________________________ 126 232. 何谓高炉冶炼过程的计算机控制？ ______________________________________________________ 126 233. 高炉基础自动化包括哪些内容？ ________________________________________________________ 126 234. 高炉过程控制完成哪些职能？ __________________________________________________________ 127 235. 什么叫高炉过程专家系统？ ____________________________________________________________ 127

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1.高炉原料中的游离水对高炉冶炼有何影响？

答：游离水存在于矿石和焦炭的表面和空隙里。炉料进入高炉之后，在上升煤气流的加热作用下游离水首先开始蒸发。游离水蒸发的理论温度是100℃，但是要料块内部也达到100℃，从而使炉料中的游离水全部蒸发掉，就需要更高的温度。对大块来说，甚至要达到200℃游离水才能全部蒸发掉。

一般用天然矿或冷烧结矿的高炉，其炉顶温度为100~300℃，因此，炉料中的游离水进入高炉之后，不久就蒸发完毕，不增加炉内燃料消耗。相反，游离水的蒸发降低了炉顶温度，有利于炉顶设备的维护，延长其寿命。另一方面，炉顶温度降低使煤气体积缩小，降低煤气流速，从而减少炉尘吹出量。

2.高炉原料中的结晶水对高炉冶炼有何影响？

答：炉料中的结晶水主要存在于水化物矿石(如褐铁矿和高岭土)中间。高岭土是黏土的主要成分，有些矿石中含有高岭土。试验表明，褐铁矿中的结晶水从200℃开始分解，到400~500℃才能分解完毕。高岭土中的结晶水从400℃开始分解，但分解速度很慢，到500~600℃迅速分解，全部除去结晶水要达到800~1000℃。可见，高温区分解结晶水，对高炉冶炼是不利的，它不仅消耗焦炭，而且吸收高温区热量，增加热消耗，降低炉缸温度。

3.高炉内碳酸盐分解的规律如何？对高炉冶炼有何影响？

答：炉料中的碳酸盐主要来自熔剂(石灰石或白云石)，有时矿石也带入一少部分。炉中的碳酸盐在下降过程中逐渐被加热发生吸热分解反应。它们的开始分解温度和激烈分解温度(即化学沸腾温度)是由各自的分解压(即分解反应达到平衡状态时分压)与高炉内煤气中分

压和煤气的总压决定的。碳酸盐的分压随温度升高而增大的，当分解压超过高炉内煤气的分压时，它们就开始分解，而分解压超过煤气的总压时就激烈分解，即化学沸腾。由于高炉冶炼条件不同，不同高炉内的总压力和分压也有差别，碳酸盐在不同高炉内开始分解和化学沸腾分解温度也有差别。

一般碳酸盐分解一般都发生在低温区，对高炉冶炼无大影响。而石灰石就不一样，它的开始分解温度在700℃以上，而沸腾分解温度在960℃以上，而且分解速度受到物料粒度影响很大，一方面是分解出的C O 向外扩散制约分解；另一方面反应生成的CaO的导热性很差，阻挡外部热量向中心部位传递，石灰石块中心不易达到分解温度，这样石灰石总有部分进入高温区分解。此时分解反应产物C O 就会与

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焦炭发生碳素溶解损失反应，此反应是吸热反应。这样进入高温区分解的CaC O 会消耗自身分解的热和部分分解出的C O 与C反应热，

生产实践表明，高炉炼铁每使用100kg石灰石，焦比要升高30~40kg。因此生产中要求去除高炉配料中的石灰石。其途径是将石灰石加入烧结配料生产自熔性或高碱度烧结矿。在用天然矿冶炼时，小高炉上可用生石灰代替石灰石；大高炉上控制其粒度在25~30mm以改善石灰石分解条件。

4.什么是高炉炼铁的还原过程？使用什么还原剂？

答：自然界中没有天然纯铁，在铁矿石中铁与氧结合在一起，成为氧化物，高炉炼铁就是要将矿石中的铁从氧化物中分离出来。铁氧化物失氧的过程叫还原过程，而用来夺取铁氧化物中的氧并与氧结合的物质就叫还原剂。凡是与氧结合能力比铁与氧结合能力强的物质都可以做还原剂，但从资源和价格考虑最佳还原剂是C、CO和H ，C

来源于煤，将它干馏成焦炭作为高炉炼铁的主要燃料，煤磨成粉喷入高炉成为补充燃料。CO来自于C，在高炉内氧化形成，H 则存在于燃料中的有机物和挥发分，也来自于补充燃料的重油和天然气。

5.在高炉炼铁过程中铁矿石所含氧化物哪些可以被还原？哪些不能

被还原？

答：高炉炼铁选用碳作为还原剂，判断铁矿石中氧化物能否在高炉冶炼条件下被还原，就要较该氧化物中元素与氧的亲和力同碳与氧亲和力谁大谁小：前者大于后者就不能还原，前者小于后者则能还原。判别元素与氧亲和力大小最常用的手段之一是氧化物的分解压 O

和

标准生成自由能 。

所谓氧化物的分解压就是氧化物分解为元素和氧的反应达到平

衡时氧的分压。氧化物的分解压越大，元素与氧结合能力越小，氧化物的稳定性越小，就越易被还原剂还原，一般来说随温度升高分解压增大，氧化物变得越易还原。

所谓氧化物的标准生成自由能是热力学的函数之一，用作判断冶金过程中反应的方向及平衡状态的依据。对大多数元素的氧化物来说，标准生成自由能的负值数越大，它的稳定性越高，越难还原。一般来说随温度升高氧化物的自由能的负值数变小，即氧化物的稳定性变差，只有CO例外，随温度升高CO的 负值数变大，也就是CO变得

更稳定，即C与O 的结合能力越强，在高温下可以还原更多的氧化物，这也是CO作为还的优越性。

(1)极易被还原：Cu、Ni、Pb、Co

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(2)较难被还原：P 、Zn 、Cr 、Mn 、V 、Si 、Ti ，但是P 、Zn 是几乎100%被还原的，其余的只能部分被还原。

(3)完全不能还原：Mg 、Ca 、Al

6. 铁氧化物在高炉内的还原反应有哪些规律？

答：规律如下：

还原顺序。论用何原剂，铁氧化物还原是由高级氧化物向低级氧化物到金属逐级进行的，顺序是：

不种还﹥570℃：→FeO →F Fe O Fe O →﹤570℃：Fe O Fe →Fe

e

O (2)用气体还原剂CO 、H 还原时：Fe O 是不可逆反应；Fe O 和FeO 是可逆反应；

(3)上述诸还原反应中，只有FeO 间接反应是放热反应，其余都是吸热反应。

7. 什么叫铁的间接还原？什么叫铁的直接还原？

答：用CO 和H 还原铁氧化物的反应叫做间接还原，高炉内的CO 是由焦炭和喷吹煤粉中C 氧化而来的，间接还原是间接消耗C 的反应。由于Fe O 和FeO 的间接还原都是可逆反应，所以要过量还原剂保证反应的顺利进行，它们在高炉内块状带的中低温区进行。

用固体还原剂C 还原铁氧化物的反应叫直接还原。因为直接还原是不可逆反应，它不需要过量还原剂保证，但它们是大量的吸热反应，需要燃烧很多C 放出热量来保证，它们在高炉内高温区进行。在高炉内块状带内固体的铁矿石与焦炭接触发生直接还原的几率是很少的。实际的直接还原是借助于碳素溶解损失反应、水煤气反应与间接还原反应叠加而实现的。

8. 什么是一氧化碳利用率和氢利用率？

答：一氧化碳利用率是衡量高炉炼铁中气固相还原反应中CO 转化为C O 程度的指标，也是评价高炉间接还原发展程度的指标。

氢利用率是衡量高炉炼铁中氢参与铁氧化物还原转化为H O 的程度的指标。

9. 什么叫铁的直接还原度和高炉直接还原度？

答：高炉内铁矿石还原过程中直接消耗碳产生CO 反应都属于直接还原，直接还原度就是反映这类反应发展程度的标志，是衡量高炉能量利用的重要指标。它有铁的直接还原度和高炉直接还原度两种表示方法：

高炉炼铁原理与工艺知识问答

(1)铁的直接还原度 ：它是以高炉内高价铁氧化物还原到FeO

时都是间接还原为前提。从FeO还原到金属铁，部分是间接还原，

其余是直接还原，铁的直接还原度定义为从FeO中以直接还原方式

还原得到的铁量与全部被还原的铁量的比值。

(2)高炉直接还原度 ：它是高炉内以直接还原方式夺取的氧量

与还原中夺取的总氧量的比值。

10.高炉炼铁中铁的直接还原和间接还原发展程度与碳消耗有什么关系？

答：在高炉炼铁过程中不可避免地既有铁的间接还原，也有铁的直接还原，两种还原各有特点：间接还原消耗热量少，但需要过量还原剂保证，因此作为还原剂消耗的碳多；直接还原相反，消耗热量多而消耗还原剂少。高炉内碳的消耗(也就是燃料消耗)既要保证还原剂的需要，也要保证热量的需求。而碳在氧化成CO时，既放出热量供冶炼需要，也成为间接还原的还原剂。

11.从铁氧化物中还原铁和从复杂化合物中还原铁有什么区别？

答：高炉原料中的铁氧化物常与其他化合物结合形成复杂化合物，形成这些复杂化合物时放出热量，能位降低，因此，从这些化合物中还原铁要比从自由铁氧化物中还原铁困难，要消耗更多的热量。

12.铁矿石是如何被还原剂还原的？

答：铁矿石与气体还原剂CO、H 间的还原反应是气固反应，根据铁氧化物还原的顺序性，还原过程中的单体矿石颗粒的断面呈层状结构以及没有进行反应的核心部分随反应过程的进行逐步缩小的事实，用还原过程中呈层状结构的矿石颗粒截面来说明还原的各个环节，各个环节进行的顺序如下：

气体还原剂穿过边界层的外扩散；气体还原剂穿过产物层的内扩散；气体还原剂在反应界面吸附；界面化学反应；反应产生的氧化性气体解吸；反应产生的氧化性气体穿过产物层的内扩散；反应产生的氧化性气体穿过边界层的外扩散。

13.哪些因素影响铁矿石的还原速度？

答：铁矿石还原速度的快慢，主要取决于煤气流和矿石的特性，

矿石特性主要是煤气流特性主要是煤气温度、压力、流速和成分等，

粒度、气孔度和矿物组成等。

(1)煤气中CO和H 的浓度。提高煤气中CO和H 的浓度，既可

以提高还原过程中的内外扩散速度，又可以提高化学反应速度，同时

高炉炼铁原理与工艺知识问答

也增大了与平衡浓度的差值，从而可以加快铁矿石的还原速度。

(2)煤气温度。表面化学反应速度和扩散速度皆随温度的升高而加快。因此，高温对加速铁矿石的还原有利，尤其是扩大800~1000℃的间接还原区，对加速高炉内的还原过程是关键。

(3)煤气流速。当反应处于外部扩散速度范围时，提高煤气流速对加快还原速度是非常有利的，这是因为提高煤气流速有利于冲散固体氧化物周围阻碍还原剂扩散的气体薄膜层，使还原剂直接到达氧化物表面。但是，当气流速度提高到一定程度后(即超过临界速度)，气体薄膜层完全冲走，随即反应速度受内扩散速度或界面反应速度的控制，此时进一步提高煤气流速就不再起加快还原速度的作用，而高炉内的煤气流速远超过临界速度，所以煤气速度对炉内矿石还原过程没有影响。相反，由于气流速度过快而煤气利用率变坏，对高炉冶炼不利。因此，煤气流速必须控制在适当的水平上。

(4)煤气压力。提高煤气压力阻碍碳素溶损反应，使其平衡逆向移动，提高气相中C O 消失的温度，这就相当于扩大了间接还原区，对加快还原过程是有利的。同时，从分子运动论的观点看来，提高煤气压力使气体密度增大，增加了单位时间内与矿石表面碰撞的还原剂分子数，从而加快还原反应。但是，随着压力的提高，还原速度并不成比例地增加。这是因为提高压力以后，还原产物C O 和H O的吸附能力也随之增加，阻碍还原剂的扩散，同时，由于碳素溶损反应的平衡逆向移动，气相中的C O 浓度增加，更接近CO间接还原的平衡组成，这些对铁氧化物的还原是不利的。因此，提高压力对加快还原的作用是不明显的。提高压力的主要意义在于降低压差，改善高炉顺行，为强化冶炼提供可能性。

(5)矿石粒度。同一重量的矿石，粒度愈小，与煤气的接触面积愈大，煤气利用率愈高。而对每一个矿粒来说，表面被还原的金属铁层厚度相同的情况下，粒度愈小，相对还原度愈大。因此，缩小粒度能提高单位时间内的相对还原度，从而加快矿石的还原速度。另一方面，缩小矿石粒度，缩短了扩散行程和减少了扩散阻力，从而加快了还原反应。

但是，粒度缩小到一定程度以后，固体内部的扩散阻力愈来愈小，最后由扩散速度范围转入化学反应速度范围，此时进一步缩小粒度也就不再起加快还原的作用。这一粒度称为临界粒度。高炉条件下的临界粒度约为3-5mm。另外，粒度过小会恶化料柱透气性，不利于还原反应。

比较合适的粒度对大高炉来说是10-25mm。

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(6)矿石气孔度和矿物组成。气孔度是影响矿石还原性的主要因

素之一。气孔度大而分布均匀的矿石还原性好，因为气孔度大，矿石与煤气接触面积大，同时，也减少了矿石内部的扩散阻力。组成矿石的矿物中，硅酸铁是影响还原性的主要因素，铁以硅酸铁的形态存在时就难还原。

14.生铁生成过程中渗碳反应是如何进行的？

答：生铁的形成过程主要是已还原出来的金属铁溶入其他合金元素和渗碳过程。高炉炉身中的铁矿石一部分在固体状态下就被还原成了金属铁，叫做海绵铁。取样分析表明，炉身上部出现的海绵铁中已经开始了渗碳过程。不过低温下出现的固体海绵铁是以的形态存在的，所以它溶解的碳很少，最多可达0.002％。随着温度超过736℃ —铁转变为奥氏体，溶解碳的能力大大提高。

CO分解产生的炭黑(粒度极小的固体碳)非常活泼，它也参加铁

氧化物的还原反应，同时与已还原生成的固体铁发生渗碳反应。CO

的分解在)450-600℃范围内最有利，因此炉身上部就可能按上述反应进行渗碳过程。不过由于固体状态下接触条件不好和海绵铁本身溶解碳的能力很弱，所以固体金属铁中的含碳量是很低的。根据高炉解剖资料分析，矿石在高炉内随着温度的升高，由固相区块状带经过半熔融状态的软熔带进入液相滴落带。矿石进入软熔带以后，矿石还原度可达70％，出现致密的金属铁和炉渣成分的熔解聚合。再提高温度

达到1300-1400℃时，含有大量FeO的初渣从矿石机体中分离出去，焦炭空隙中形成金属铁的“冰柱”。此时金属铁仍属固体。温度继续提高至1400℃以上，“冰柱”经炽热焦炭的固相渗碳，熔点降低，才熔化为金属铁滴，穿过焦炭空隙流入炉缸。由于液体状态下与焦炭的接触条件改善，加快了渗碳过程，生铁含碳立即增加到2％以上，到炉腹处的金属铁中已含有4％左右的碳了，与最终生铁成分中的含碳量相差不多。总之，生铁的渗碳过程从炉身上部的海绵铁开始，大部分渗碳过程在炉腰和炉腹基本完成，炉缸部分只进行少量渗碳。因此软熔带的位置和滴落带内焦柱的透液性对渗碳起着重要作用。铁滴在滴落带内走过的途径越长，在滴落带停留的时间越多，它渗入的碳量越多。

15.高炉内炉渣是怎样形成的？

答：高炉造渣过程是伴随着炉料的加热和还原而产生的重要过程——物态变化和物理化学过程。

(1)物态变化。铁矿石在下降过程中，受上升煤气的加热，温度

不断升高，其物态也不断改变，使高炉内形成不同的区域——块状带、

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软熔带、滴落带和下炉缸的渣铁贮存区：

(a)块状带。在这里发生游离水蒸发、结晶水和菱铁矿的分解、

矿石的间接还原(还原度可达(30-40％)等现象。但是矿石仍保持固体状态，脉石中的氧化物与还原出来的低级铁和锰氧化物发生固相反应，形成部分低熔点化合物，为矿石中脉石成分的软化和熔融创造了条件。

(b)软熔带。固相反应生成的低熔点化合物在温度提高和上面

料柱重力作用下开始软化和相互黏结，随着温度继续升高和还原的进行，液相数量增加，最终完全熔融，并以液滴或冰川状向下滴落。

这个从软化到熔融的矿石软熔层与焦炭层间隔地形成了软熔带。一般软熔带的上边界温度在1100℃左右，而下边界温度在

1400-1500℃。在软熔带内完成矿石由固体转变为液体的变化过程以及金属铁与初渣的分离过程：还原出的金属铁经部分渗碳而熔点降低，熔化成为液态铁滴，脉石则与低价铁氧化物和锰氧化物等形成液态初渣。

(c)滴落带。软熔带以下填满焦炭的区域，在软熔带内熔化成的

铁滴和汇集成渣滴或冰川流的初渣滴落入此带，穿过焦柱而进入炉缸。在此带中铁滴继续完成渗碳和溶入直接还原成元素的Si、Mn、P、S等，而炉渣则由中间渣转向终渣。

(d)炉缸渣铁贮存区。这是从滴落带来的铁和渣积聚的地区，

在这里铁滴穿过渣层时和渣层与铁层的交界面上进行着渣铁反应，最突出的是Si氧化和脱硫。

(2)炉渣形成过程。块状带内固相反应形成低熔点化合物是造渣过程的开始，随着温度的升高，低熔点化合物中呈现少量液相，开始软化黏结，在软熔带内形成初渣，其特点是FeO和MnO含量高，碱度偏低(相当于天然矿和酸性氧化球团自身的碱度)，成分不均匀。从软熔带滴下后成为中间渣，在穿越滴落带时中间渣的成分变化很大。FeO和MnO被还原而降低，熔剂的或高碱度烧结矿中的"%#的进入使碱度升高，甚至超过终渣的碱度，直到接近风口中心线吸收随煤气上升的焦炭灰分，碱度才逐步降低。中间渣穿过焦柱后进入炉缸积聚，在下炉缸渣铁贮存区内完成渣铁反应，吸收脱硫产生的CaS和Si氧化的Si O 等成为终渣。

16.炉渣的主要成分是什么？

答：炉渣成分来自以下几个方面：

(1)矿石中的脉石；

(2)焦炭灰分；

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(3)熔剂氧化物；

(4)被浸的炉衬；

初

(5)渣中含有大量矿石中的氧化物。

对炉渣性质起决定性作用的是前三项。脉石和灰分的主要成分是Si O 和Al O 称酸性氧化物；熔剂氧化物主要是CaO和MgO称碱性

氧化物。当这些氧化物单独存在时，其熔点都很高，高炉条件下不能熔化。只有它们之间相互作用形成低熔点化合物，才能熔化成具有良好流动性的熔渣。原料中加入熔剂的目的就是为了中和脉石和灰分中的酸性氧化物，形成高条件下能熔化并自由流动的低熔点化合物。炉渣的主要成分就是上述4种氧化物。用特殊矿石冶炼时，根据不同的矿石种类，炉渣中还会Ca F 、Ti O 、BaO、MnO等氧化物。另外，

高炉渣中总是含有少量的FeO和硫化物。

17.炉渣在高炉冶炼过程中起什么作用？

答：由于炉渣具有熔点低、密度小和不溶于生铁的特点，所以高炉冶炼过程中渣、铁才能得以分离，获得纯净的生铁，这是高炉造渣过程的基本作用。另外，炉渣对高炉冶炼还有以下几方面的作用：

(1)渣铁之间进行合金元素的还原及脱硫反应，起着控制生铁成

分的作用。比如，高碱度渣能促进脱硫反应，有利于锰的还原，从而提高生铁质量。

(2)炉渣的形成造成了高炉内的软熔带及滴落带，对炉内煤气流

分布及炉料的下降都有很大的影响，因此，炉渣的性质和数量对高炉操作直接产生作用。

(3)炉渣附着在炉墙上形成渣皮，起保护炉衬的作用。但是另一

种情况下又可能侵蚀炉衬，起破坏性作用。因此，炉渣成分和性质直接影响高炉寿命。

在控制和调整炉渣成分和性质时，必须兼顾上述几方面的作用。

18.什么叫炉渣碱度？

答：炉渣碱度就是用来表示炉渣酸碱性的指数。尽管组成炉渣的

C

氧化物种类很多，但对炉渣性能影响较大和炉渣中含量最多的是aO、MgO和Si O 、Al O 这四种氧化物，因此通

常用其中的碱性氧化物CaO、MgO和酸性氧化物Si O 、Al O 的质量分数之比来表示炉渣碱度，常用的有以下几种：

(1)四元碱度；(2)三元碱度；(3)二元碱度

高炉生产中可根据各自炉渣成分的特点选择一种最简单又具有

代表性的表示方法。渣的碱度在一定程度上决定了其熔化温度、熔化

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性温度、黏度及黏度随温度变化的特征，以及其脱硫和排碱能力等。因此碱度是非常重要的代表炉渣成分的实用性很强的参数。

19.什么叫碱性炉渣和酸性炉渣？

答：炉渣成分可分为碱性氧化物和酸性氧化物两大类。现代炉渣结构理论认为熔融炉渣是由离子组成的。熔融炉渣中能提供氧离子&-0的氧化物称为碱性氧化物，反之，能吸收氧离子的氧化物称为酸性氧化物，有些既能提供又能吸收氧离子的氧化物则称为中性氧化物或两性氧化物。组成炉渣的各种氧化物按其碱性的强弱排列，其中Ca F 以前可视为碱性氧化物，Fe O 和Al O 为中性氧化物，而Ti O 、Si O 为酸性氧化物。碱性氧化物可与酸性氧化物结合形成盐类，并且酸碱性相距越大，结合力就越强。以碱性氧化物为主的炉渣称为碱性炉渣，以酸性氧化物为主的炉渣称为酸性炉渣。生产中常把二元碱度大于1.0的叫碱性渣，把二元碱度小于1.0的叫酸性渣。

20.炉渣的软熔特性对高炉冶炼有什么影响？

答：炉渣的软熔特性与矿石的软化特性有关，其对高炉冶炼的影响是，矿石软化温度愈低，初渣出现得愈早，软熔带位置越高，初渣温度低，进入炉缸后吸收炉缸热量，增加高炉热消耗；软化区间愈大，软熔带融着层愈宽，对煤气流的阻力愈大，对高炉顺行不利。所以，一般希望矿石软化温度要高些，软化区间要窄些。这样软熔带位置较低，初渣温度较高，软熔带融着层较窄，对煤气阻力较小。一般矿石软化温度波动在900℃-1200℃之间。

21.什么叫炉渣的熔化温度？它对高炉冶炼有什么影响？

答：炉渣的熔化温度指炉渣完全熔化为液相的温度，或液态炉渣冷却时开始析出固相的温度，即相图中的液相线温度。单一晶体具有确定的熔点，而炉渣没有确定的熔点，炉渣从开始熔化到完全熔化是在一定的温度范围内完成的。熔化温度是炉渣熔化性的标志之一，熔化温度高，表明它难熔，熔化温度低，表明它易熔。难熔炉渣在炉内温度不足的情况下，可能黏度升高，影响成渣带以下的透气性，不利于高炉顺行；但难熔炉渣成渣带低，进入炉缸时温度高，增加炉缸热量，对高炉冶炼有利。易熔炉渣流动性好，有利于高炉顺行，但降低炉缸热量，增加炉缸热消耗。因此，选择炉渣熔化温度时，必须兼顾流动性和热量两方面的因素。各种不同成分炉渣的熔化温度可以从四元系熔化温度图中查得。

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22.什么叫炉渣熔化性温度？它对高炉冶炼有什么影响？

答：炉渣熔化之后能自由流动的温度叫做熔化性温度。有的炉渣虽然熔化温度不高，但熔化之后却不能自由流动，仍然十分黏稠，只有把温度进一步提高到一定程度之后才能达到自由流动的状态，因此，为了保证高炉的正常生产，只了解炉渣的熔化温度还不够，还必须了解炉渣自由流动的温度，即熔化性温度。炉渣的熔化性温度是通过绘制炉渣黏度——温度曲线的方法来确定的。熔化性温度说明该温度下炉渣能否自由流动，因此，炉渣熔化性温度的高低影响高炉顺行和炉渣能否顺利排出。只有熔化性温度低于高炉正常生产所能达到的炉缸温度，才能保证高炉顺行和炉渣的正常排放。

23.什么叫炉渣黏度？它对高炉冶炼有什么影响？

答：炉渣黏度直接关系到炉渣流动性的好坏，而炉渣流动性又直接影响高炉顺行和生铁质量，因此它是高炉工作者最关心的一个炉渣性质指标。炉渣黏度是流动性的倒数。黏度是指速度不同的两层液体之间的内摩擦系数。试验结果表明，流速不同的两层液体之间的内摩擦力与接触面积的大小和速度差的大小成正比，与两液层之间的距离成反比。

炉渣黏度对高炉冶炼的影响，首先是黏度大小影响成渣带以下料柱的透气性。炉渣黏度过高，则在滴落带不能顺利流动，降低焦炭骨架的空隙度，增加煤气阻力，影响高炉顺行。其次，黏度影响炉渣的脱硫能力。黏度低流动性好的炉渣有利于脱硫，黏度大流动性差的炉渣不利于脱硫。这是因为黏度低的炉渣有利于硫离子的扩散，促进脱硫反应。第三，炉渣黏度影响放渣操作。黏度过高的炉渣发生黏沟、渣口凝渣等现象，造成放渣困难。最后，炉渣黏度影响高炉寿命。黏度高的炉渣在炉内容易形成渣皮，起保护炉衬的作用，而黏度过低，流动性过好的炉渣冲刷炉衬，缩短高炉寿命。

24.什么叫长渣？什么叫短渣？

答：长渣是炉渣黏度随温度降低而逐渐升高，在黏度——温度曲线上无明显转折点的炉渣，一般酸性渣具有长渣特性，在生产中取渣样时，渣液能拉成长丝，冷却后渣样断面呈玻璃状。

短渣与长渣相反，在黏度——温度曲线上有明显的转折点，一般碱性渣为短渣，取样时渣液不能拉成长丝，冷却后渣样断面呈石头状。

25.哪些因素影响炉渣黏度？

答：影响炉渣黏度的因素为：

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(1)温度是影响炉渣黏度的主要因素，一般规律是黏度随温度升高而降低。碱性渣(短渣)在温度超过熔化性温度的拐点以后，黏度低但随温度的变化不大，而酸性渣(长渣)的黏度始终是随温度升高而缓慢降低，且在相同温度下其黏度高于碱性渣。

(2)碱度。在不同碱度时炉渣黏度与温度的关系图中，当碱度小于1.2时，炉渣的熔化性温度较低，相应其黏度也较低；随着碱度的提高，熔化性温度上升，黏度也升高。造成这种现象的原因是随着碱性氧化物数量的增加，熔点升高，使一定温度下渣的过热度减小而使黏度增高，另外过多的碱性氧化物以质点悬浮在炉渣中使黏度增高。在生产中如遇这些情况，加入少量Ca F 可明显降低炉渣黏度，例如包头含氟矿冶炼时就是这样。

(3)MgO 含量对黏度有相当大的影响，尤其在酸性渣中更为明显。在含量不超过20%，含量的增加使黏度下降，但在三元碱度不变，用MgO 代替aO 时，这种作用就不明显。但MgO 含量在8-12%时有利于改善的稳定性和难熔性。C 炉渣

(4)Al O 对黏度的影响是：当Al O 含量不大时它可使碱性渣的黏度降低，但是高于一定数值后，对于不同碱度的炉渣，黏度开始增加，目前为提高入炉品位，使用高品位的东半球富矿，其Al O 含量偏高，造成炉渣中的Al O 含量达到15%，有的甚至达到16%以上，这时炉渣黏度上升。为此应适当提高炉渣的碱度，例如宝钢的二元碱度值在

1.22—1.24，三元碱度值在1.45—1.50；或适当提高渣中MgO 含量，例如武钢炉渣中MgO 的含量在11—11.5%。

(5)FeO 能显著降低炉渣黏度。一般终渣含FeO 很少，约0.5%，影响不大。但初渣中它的含量却很大，最多可达35%，平均在2--14%之间波动。含FeO(0--30%)的炉渣，其熔化温度不高于1150℃，因此，FeO 能大大降低炉渣熔化温度和黏度，起着稀释炉渣的作用，对冶炼有一定好处。但过多的FeO 会造成初渣和中间渣的不稳定性，FeO 因为在下降过程中不断被还原，使初渣和中间渣的熔化温度和黏度发生很大变化，引起炉况不顺。

(6)MnO 对炉渣黏度的影响和FeO 相似。不过，目前我国炼钢生铁不要求含Mn ，因此，高炉渣中MnO 含量很少，影响不大。

(7)Ca F 能显著降低炉渣的熔化性温度和黏度。含氟炉渣的熔化性温度低，流动性好，炉渣碱度很高的情况下(1.5—3.0)，仍能保持良好的流动性，因此，高炉生产中常用萤石作洗炉剂。

(8)Ti O 对炉渣黏度的影响：碱度为0.8—1.4和Ti O 含量为10--20%的范围内，钛渣的熔化性温度在1300--1400℃之间。碱度相同时，随

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着Ti O 含量的增加熔化性温度升高，黏度降低。从Ti O 对炉渣的熔化性温度和黏度的影响来看，钛渣对高炉生产不会有多大影响。但实际上钒钛铁矿的冶炼由于炉渣过于黏稠而感到困难。这主要是由钛渣性质的不稳定造成的。高炉还原气氛中，一部分Ti O 很容易还原成低价氧化物(Ti O 、TiO)和金属钛，生成的金属钛一部分进入生铁，还有一部分与炉内的C、N 作用生成熔点很高的TiC和TiN，呈固体颗粒掺入渣中，渣中钛的低价氧化物和碳氮化合物使炉渣黏稠起来，以致影响正常的出渣出铁。因此，冶炼钒钛铁矿时必须防止Ti O 的还原。目前采取的办法是炉缸渣层中喷射空气或矿粉，造成氧化气氛，以防止或减少Ti O 的还原。

26.关于炉渣结构有哪两种理论？

答：关于炉渣结构的两种理论是：

(1)炉渣分子结构理论。这种理论是根据固体炉渣的相分析和化学分析提出来的，它认为液态炉渣和固态炉渣一样是由各种矿物分子构成的，其理论要点是：

(a)熔融炉渣是由各种自由氧化物分子和由这些氧化物所形成

的复杂化合物分子所组成。

(b)酸性氧化物和碱性氧化物相互作用形成复杂化合物，且处

于化学动平衡状态，温度越高，复杂化合物的离解程度越高，熔渣中的自由氧化物浓度增加，温度降低，自由氧化物浓度降低。

(c)只有熔渣中的自由氧化物才能参加反应。

(d)熔渣是理想溶液，可以用理想溶液的各种定律来进行定量

计算。这种理论由于无法解释后来发现的炉渣的电化学特性和炉渣黏度随碱度发生巨大变化等现象而逐渐被淘汰。不过，在判断反应进行的条件、难易、方向及进行热力学计算等方面，至今仍然沿用。

(2)炉渣离子结构理论。炉渣的离子结构理论是根据对固体炉渣的X射线结构分析和对熔融炉渣的电化学试验结果提出来的。对碱性和中性固体炉渣的X射线分析表明，它们都是由正负离子相互配位所构成的空间点阵结构。对熔渣进行电化学试验的结果表明，熔体能导电，有确定的电导值，与典型的离子化合物的电导值差不多，且随着温度的升高而导电性增强。这正是离子导电的特性。熔渣可以电解，在阴极上析出金属。以上这些现象用熔渣的分子结构理论是无法解释的，于是提出了熔渣的离子结构理论。离子结构理论认为，液态炉渣是属于由各种不同的正负离子所组成的离子溶液。硅氧复合负离子按其结构特点又称硅氧复合四面体。四面体的四个顶点是氧离子，四面体中心位置上是硅离子，硅的四个正化合价与四个氧离子的四个

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