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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

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4

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、煤比、综合焦比、综合燃料比5

1.3.3冶炼强度5

1.3.4休风率6

1.3.5生铁合格率6

1.3.6生铁成本6

1.3.7炉龄6

复习思考题6

2高炉炼铁原料和燃料7

2.1铁矿石7

2.1.1铁矿石的分类及主要特性7

2.1.2高炉冶炼对铁矿石的要求8

2.2铁矿石入炉前准备处理11

2.2.1铁矿石入炉前准备处理概述11

2.2.2烧结法造块14

2.2.3球团法造块23

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30

2.4燃料31

2.4.1焦炭31

2.4.2喷吹燃料38

复习思考题38

3高炉内炉料的蒸发、挥发和分解40

3.1炉料中水分的蒸发和水化物的分解40

3.1.1游离水的蒸发40

3.1.2结晶水的分解40

3.2高炉内炉料中挥发分的挥发41

3.2.1燃料挥发分的挥发41

3.2.2其他物质挥发分的挥发41

3.3炉料中碳酸盐的分解42

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42

3.3.2CaCO3分解对高炉冶炼的影响43

3.3.3消除CaCO3分解不良影响的措施44

复习思考题44

4高炉内的还原过程45

4.1高炉内氧化物还原的基本理论45

4.1.1矿石中金属氧化物的生成自由能45

4.1.2矿石中金属氧化物的分解压力45

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46

4.1.5逐级转化原则47

4.1.6平衡移动原则47

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49

4.3.3过剩系数n49

4.3.4温度和成分对铁氧化物还原反应的影响50

4.3.5用CO和用H2还原铁氧化物的比较50

4.3.6一氧化碳利用率和氢利用率52

4.4碳的气化反应及其对还原反应的影响52

4.4.1碳的气化反应52

4.4.2碳的气化反应对还原反应的影响53

4.5直接还原与间接还原54

4.5.1直接还原与间接还原的区别54

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碳消耗（直接还原与间接还原对碳消耗的影响）57

4.5.6降低焦比的基本途径60

4.6复杂化合物中铁氧化物的还原61

4.6.1硅酸铁的还原61

4.6.2钛磁铁矿中铁的还原61

4.7非铁元素的还原62

4.7.1硅的还原62

4.7.2锰的还原63

4.7.3磷的还原64

4.7.4硫的还原65

4.7.5铅、锌、砷的还原65

4.7.6碱金属在还原过程中的行为66

4.8渗碳和生铁的形成66

4.9铁矿石还原的动力学66

4.9.1铁矿石的还原机理66

4.9.2铁氧化物的还原速度67

4.9.3影响铁矿石还原反应速度的因素68

复习思考题70

5造渣和脱硫71

5.1高炉造渣过程71

5.1.1炉渣的作用71

5.1.2炉渣的主要成分及分类71

5.1.3炉渣的形成过程72

5.1.4造渣过程对高炉冶炼的影响74

5.2炉渣的性质及对高炉冶炼过程的影响75

5.2.1炉渣的熔化性75

5.2.2炉渣的稳定性77

5.2.3炉渣的黏度77

5.3炉渣结构理论78

5.3.1炉渣的分子结构理论79

5.3.2炉渣的离子结构理论79

5.3.3炉渣离子结构理论对炉渣现象的解释80

5.4高炉渣成分和渣量的选择82

5.4.1高炉冶炼对炉渣性能和成渣过程的要求82

5.4.2高炉渣成分和渣量的选择82

5.5生铁去硫83

5.5.1硫的来源、存在形态、循环富集和危害83

5.5.2硫在煤气、渣、铁中的分配及影响生铁含硫量的因素84

5.5.3炉渣脱硫86

5.5.4影响炉渣脱硫能力的因素87

5.5.5炉外脱硫88

复习思考题88

6高炉内的燃料燃烧过程和热交换90

6.1燃料燃烧90

6.1.1焦炭燃烧反应90

6.1.2喷吹燃料燃烧反应91

6.1.3焦炭燃烧与喷吹燃料燃烧的差异91

6.1.4燃烧产物炉缸煤气成分计算92

6.2燃烧产物煤气成分的变化94

6.2.1风口至炉缸中心煤气成分的变化94

6.2.2煤气在上升过程中体积和成分的变化94

6.3燃烧带及其对冶炼过程的影响95

6.3.1燃烧带95

6.3.2燃烧带对高炉冶炼过程的影响96

6.3.3影响燃烧带大小的因素97

6.4高炉内的热交换100

6.4.1炉料（或煤气）的水当量101

6.4.2理论燃烧温度101

6.4.3炉内温度的变化和分布规律102

6.4.4热交换规律103

6.4.5改善煤气利用的途径104

复习思考题106

7高炉内炉料和煤气的运动107

7.1炉料运动107

7.1.1炉料下降的空间条件和力学分析107

7.1.2影响p有效的因素108

7.1.3炉料下降的规律109

7.2炉料在炉喉的分布111

7.2.1炉料在炉喉分布的重要作用111

7.2.2炉料在炉喉的分布对煤气分布的影响111

7.2.3炉料在炉喉的合理分布111

7.2.4影响炉料在炉喉分布的因素112

7.3煤气运动118

7.3.1煤气通过料柱时的阻力损失△p119

7.3.2影响△p的因素121

7.4煤气的分布124

7.4.1炉喉煤气流分布状况的判断124

7.4.2煤气的合理分布125

7.4.3影响煤气分布的因素127

7.5炉料运动和煤气运动的失常128

7.5.1流态化128

7.5.2管道行程129

7.5.3偏料130

7.5.4崩料130

7.5.5悬料130

复习思考题131

8高炉炼铁计算132

8.1配料计算132

8.1.1配料计算方法132

8.1.2配料计算所需资料132

8.1.3配料计算实例132

8.2物料平衡计算135

8.2.1物料平衡计算方法135

8.2.2原始条件的确定136

8.2.3物料平衡计算实例136

8.3常用的工艺计算138

8.3.1每批料的出铁量计算138

8.3.2石灰石用量的计算139

8.3.3渣量的计算140

8.3.4常用定量调剂140

8.3.5冶炼周期141

复习思考题142

9高炉冶炼强化技术143

9.1高炉冶炼强化技术概述143

9.1.1高炉冶炼强化的目的和技术进步143

9.1.2高炉冶炼强化的基本方向143

9.1.3冶炼强度与焦比的关系144

9.1.4高炉冶炼强化技术的主要措施144

9.2精料144

9.2.1提高矿石品位145

9.2.2增加熟料比146

9.2.3稳定炉料成分146

9.2.4优化入炉炉料的粒度组成146

9.2.5改善人造富矿的质量147

9.2.6合理的炉料结构147

9.2.7提高焦炭质量147

9.3高风温148

9.3.1提高风温对冶炼过程的影响148

9.3.2提高风温的效果149

9.3.3界限风温150

9.3.4提高风温的途径150

9.4高压操作151

9.4.1高压操作对冶炼过程的影响151

9.4.2高压操作的效果152

9.4.3高压操作的特点152

9.4.4高压操作必备的条件及技术进步152

9.5富氧鼓风153

9.5.1富氧鼓风对冶炼过程的影响153

9.5.2富氧鼓风的效果154

9.5.3富氧鼓风技术的发展154

9.6喷吹燃料155

9.6.1喷吹燃料对冶炼过程的影响155

9.6.2喷吹燃料的效果157

9.6.3喷吹燃料的高炉操作特点157

9.6.4煤粉喷吹的热滞后、热补偿和对煤的性能要求158

9.7加湿与脱湿鼓风159

9.7.1加湿鼓风160

9.7.2脱湿鼓风161

复习思考题162

10炼铁环境保护和资源利用——烟尘、煤气、炉渣和废水的处理163

10.1煤气、炉渣、烟尘和废水的处理与环境保护及资源利用的关系163

10.2烟尘治理163

10.2.1高炉出铁场烟尘治理163

10.2.2高炉原料系统粉尘治理164

10.3高炉煤气除尘165

10.3.1布袋除尘器的构造和原理165

10.3.2电除尘器的构造和原理166

10.3.3重力除尘器的构造和原理167

10.3.4洗涤塔、溢流文氏管及文氏管的构造和原理167

10.3.5脱水器的构造和原理169

10.4高炉煤气的余压利用169

10.4.1煤气压力能回收系统170

10.4.2TRT的发电量170

10.4.3国内高炉煤气余压发电的发展情况171

10.5炉渣处理171

10.5.1高炉渣的处理方法及分类171

10.5.2渣水分离的方式及方法171

10.5.3高炉渣的利用176

10.6废水治理176

10.6.1高炉煤气清洗废水治理176

10.6.2高炉水冲渣废水治理176

复习思考题177

11炼铁技术发展178

11.1炼铁技术发展概况178

11.2高炉炼铁新技术178

11.2.1高炉大型化和自动化178

11.2.2计算机控制技术181

11.2.3高炉冶炼低硅生铁184

11.2.4等离子体炼铁184

11.2.5高炉使用金属化炉料185

11.2.6高炉喷吹还原气体185

11.3非高炉炼铁185

11.3.1直接还原法186

11.3.2熔融还原法190

11.3.3直接还原铁的性质与应用192

11.3.4非高炉炼铁的发展194

复习思考题195

参考文献196