? 从MnO2到MnO可通过间接还原进行还原反应。MnO还原成Mn只能靠直接还原取得。
? MnO的直接还原是吸热反应。高炉炉温是锰还原的重要条件，其次适当提高炉渣碱度，增加MnO的活度，也有利于锰的直接还原。
? 还原出来的锰可溶于生铁或生成Mn3C溶于生铁。
硅的还原
? 硅的还原只能在高炉下部高温区(1300℃以上)以直接还原的形式进行：
SiO2+2C＝Si＋2CO -628297kJ
? SiO2在还原时要吸收大量热量，硅在高炉内只有少量被还原。 ? 还原出来的硅可溶于生铁或生成FeSi再溶于生铁。 ? 较高的炉温和较低的炉渣碱度有利于硅的还原。 ? 铁水中的含硅量可作为衡量炉温水平的标志。
磷的还原
? 磷酸铁[(FeO)3·P2O5·8H2O]又称蓝铁矿，蓝铁矿结晶水分解后，形成多微孔的结构较易还原，反应式为：
? 磷酸钙（主要存在形式）在高炉内首先进入炉渣，在1100～1300℃时用
碳作还原剂还原磷，其还原率能达60％；当有SiO2存在时，可以加速磷的还原：
磷在高炉冶炼条件下，全部被还原以Fe2P形态溶于生铁。
铅、锌、砷的还原
? 还原出来的铅（密度11.34g/cm3）易沉积于炉底，渗入砖缝，破坏炉底；部分铅在高炉内易挥发上升，遇到CO2和H2O将被氧化，随炉料一起下降时又被还原，在炉内循环。
? 还原出来的锌，在炉内挥发、氧化、体积增大使炉墙破坏，或凝附于炉墙形成炉瘤。
? 还原出来的砷，与铁化合影响钢铁性能，使钢冷脆，焊接性能大大降低。
铁水主要成分：C、Si、Mn、P、S、 FeO + C = Fe + CO – 650kcal/kgFe
MnO + C = [Mn] + CO – 1248kcal/kgMn SiO2+ 2C = [Si] + 2CO – 5360 kcal/kgSi
2Ca3(PO4)2+3SiO2+10C = 3Ca2SiO4+4[P] +10CO–5471kcal/kg P 元素 收得率 铁 99.7%
锰 40~60% （炼钢生铁） 70%（铸造生铁） 磷 100%
生铁的生成与渗碳过程
? 生铁的生成：渗碳和已还原的元素进入生铁中，得到含Fe、C、Si、Mn、
P、S等元素的生铁。
? 渗碳过程
? 固体海绵铁发生渗碳过程：
（渗C有限，不到1％）
在1400℃左右时，与炽热的焦炭继续进行固相渗碳。熔化后的金属铁与焦炭发生渗碳反应：3Fe液+C焦=Fe3C液。 高炉炉渣与脱硫
? 高炉炉渣是铁矿石中的脉石和焦炭(燃料)中的灰分等与熔剂相互作用生成低熔点的化合物，形成非金属的液相。
? 高炉炉渣的成分 ? 高炉炉渣作用 ? 成渣过程 ? 生铁去硫
高炉炉渣的成分
? 高炉炉渣的来源：矿石中的脉石、焦炭(燃料)中的灰分、熔剂中的氧化物、被侵蚀
的炉衬等。
? 高炉炉渣的成分：氧化物为主，且含量最多的是SiO2、CaO、Al2O3、MgO。 ? 炉渣中氧化物的种类：碱性氧化物、酸性氧化物和中性氧化物。以碱性氧化物为主
的炉渣称碱性炉渣；以酸性氧化物为主的炉渣称酸性炉渣。
? 炉渣的碱度(R)：炉渣中碱性氧化物和酸性氧化物的质量百分数之比表示炉渣碱度： ? 高炉炉渣碱度一般表示式：R=w(CaO)／w (SiO2)
? 炉渣的碱度根据高炉原料和冶炼产品的不同，一般在1.0～1.25之间。 高炉炉渣的作用
? 分离渣铁，具有良好的流动性，能顺利排出炉外。
? 具有足够的脱硫能力，尽可能降低生铁含硫量，保证冶炼出合格的生铁。 ? 具有调整生铁成分，保证生铁质量的作用。
? 保护炉衬，具有较高熔点的炉渣，易附着于炉衬上，形成―渣皮‖，保护炉衬，维持
生产。
成渣过程
（1）焦炭在风口处完全燃烧，灰分进入炉渣。
（2）石灰石在下降过程中，分解的CaO在滴落带，被初渣溶解，参与造渣。
（3）矿石在块状带固相反应生成了低熔点的化合物沿焦炭缝隙流下，分离出初渣。随后渣中(FeO)不断还原进入铁中，至滴落带，炉渣以滴状下落，渣中FeO已降到2％～3％。 （4）滴落的初渣成分不断变化，初渣开始是自然碱度，以后随着SiO2的还原，石灰石渣化并加入焦炭灰分，经过碱度波动之后形成终渣。
成渣过程中，软熔带对炉内料柱透气性影响很大，习惯上把这一带叫成渣带。 生铁去硫
? 硫的来源：矿石、焦炭、熔剂和喷吹燃料中的硫分。炉料中焦炭带入的硫最多，占
70％～80％。
? 冶炼每吨生铁由炉料带入的总硫量称硫负荷。
? 炉渣去硫
? 炉渣去硫反应： [FeS]+(CaO)=(CaS)+(FeO)
生成的FeO在高温下与焦炭作用： (FeO)+C=[Fe]+{CO}-Q 总的脱硫反应可写成： [FeS]+(CaO)+C=(CaS)+[Fe]+{CO}-Q
? 炉外脱硫
? 高炉常用的炉外脱硫剂是苏打粉(Na2CO3)。反应式为：
Na2CO3+FeS=Na2S+FeO+{CO2}-Q
? 还有石灰、白云石、电石、复合脱硫剂等。
高炉渣的主要组成：CaO、MgO、 SiO2、 Al2O3、FeO、MnO、S 烧结矿：CaO、 SiO2、MgO、Al2O3、S 球团矿、块矿： SiO2、Al2O3、S 焦炭、煤粉：SiO2、Al2O3、S
高炉中80~85%的S来自焦炭和煤粉
主要成分： CaO SiO2 Al2O3 MgO FeO MnO CaS 35~40 35~40 <15（18） ~12 <1.0 <1.0 R=CaO/SiO2=1.0~1.25（熔点1300~1350℃） 高炉中铁水脱硫反应： ( CaO)?[S]?C?(CaS)?CO?804.4kcal/kgS炉料运动
? 炉料在炉内下降的基本条件：高炉内不断形成促使炉料下降的自由空间。 ? 形成炉料下降的自由空间的因素
? 焦炭在风口前燃烧生成煤气。 ? 炉料中的碳素参加直接还原。
? 炉料在下降过程中重新排列、压紧并熔化成液相，体积缩小。 ? 定时放出渣铁。
煤气的体积的变化
? 煤气量取决于冶炼强度、鼓风成分、焦比等因素。 ? 煤气的体积总量在上升过程中是增加的。 煤气成分的变化
? CO：煤气上升过程中，CO在高炉下部高温区开始增加，煤气中的CO含量会相应
减小。
? CO2：在炉缸、炉腹部位几乎为零，从中温区开始增加。
? H2：来源于风中H2O汽和焦炭中的有机H2和喷吹燃料中的挥发H2，上升过程中
由于参加间接还原和生成CH4，含量逐渐减少，但由于炉料中结晶水和碳作用生成部分H2，又可适量增加煤气中H2的含量。
? N2：鼓风带入的N2，焦炭中的有机N2和喷吹燃料中的挥发N2，在上升过程中不
参加任何反应，绝对量不变。 ? CH4：高温时少量焦炭与H2作用生成CH4，上升过程中又加入焦炭挥发分中CH4，
但数量很少，变化不大。
煤气温度的变化
炉内热交换现象：炉缸煤气在上升过程中把热量传递给炉料，温度逐渐降低；而炉料在下降过程吸收煤气的热量，温度逐渐上升。 煤气压力的变化
? 压头损失(△p)的表示式 △p =P炉缸-P炉喉
? 压头损失△p的作用
增加到一定程度时，将妨碍高炉顺行。 高炉生产主要技术经济指标
? 有效容积利用系数（?V）：高炉每立方米有效容积每天生产的合格铁水量（t/m3·d）
ηV=
高炉每天的合格生铁量P
高炉有效容积Vu
? 入炉焦比（K）：冶炼一吨生铁消耗的焦炭量（kg/t）
K =
每天装入高炉的焦炭量 高炉每天出铁量 每天喷入高炉的煤粉量 高炉每天出铁量
煤比（或油比）：冶炼一吨生铁消耗的煤粉量或重油（kg/t）
M = ? 燃料比＝焦比＋煤比（或油比）
? 冶炼强度：高炉每立方米有效容积每天消耗的（干）焦炭量（焦比一定的情况下）
高炉每天消耗的焦炭量 I =
高炉的有效容积
?V=I/K
? 生铁合格率：生铁化学成分符合国家标准的总量占生铁总量的指标。 ? 休风率：高炉休风时间（不包括计划大、中、小修）占日历工作时间的百分数。
规定的日历作业时间=日历时间-计划大中修及封炉时间
休风率=
高炉休风时间
×100%
规定的日历作业时间
休风率反映高炉操作及设备维护的水平。
? 生铁成本：生产每吨合格生铁所需原料、燃料、材料、动力、人工等一切费用的总和，单位：元/tFe。
? 炉龄（高炉一代寿命）：即从高炉点火开始到停炉大修之间实际运行的时间或产铁量。炉龄长，产铁多，经济效益高。
2.3 高炉结构及附属设备 高炉内型
? 高炉是一个竖立圆筒形炉子，其内部工作空间形状称为高炉内型，即通过高炉中心线的剖面轮廓。高炉内型一般由炉缸、炉腹、炉腰、炉身和炉喉五段组成。
? 炉型设计合理，能促进高炉冶炼指标的改善和延长高炉的使用寿命，故炉型是高炉最基本的工艺参数。现代高炉向大型化发展，合理炉型总的趋势是矮胖化。
超大型高炉 ：Vu＞3000m3 大型高炉：Vu＞1500~2500m3 中型高炉 ：Vu＞600~1000m3 小型高炉：Vu＞ 300m3以下 炉顶装料装置
? 高炉炉顶装料设备的作用是按冶炼要求，向炉内合理布料，同时要严密封住炉内荒煤气不逸出炉外。
? 常用的炉顶装料设备主要有钟式炉顶和溜槽式（亦称无钟式）炉顶。
钟式炉顶
1—旋转布料器；2—煤气封盖；3—均压室；4—大料钟；5—大料斗；6—小料钟；7—受料斗
无钟炉顶
1—带式上料机；2—旋转料罐；3—驱动电动机；4—托盘式料门；5—上密封阀（放散）； 6—密封料罐 ；7—卸料漏斗；8—料流调节阀；9—下密封阀（均压）；10—波纹管；11—眼睛阀；12—气密箱；13—溜槽
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