鋼鐵冶金煉鐵部分課后作業(yè)題及答案鋼鐵冶金煉鐵部分課后作業(yè)題及答案鋼鐵冶金煉鐵部分課后作業(yè)題及答案資料僅供參考文件編號：2022年4月鋼鐵冶金煉鐵部分課后作業(yè)題及答案版本號：A修改號：1頁次：1.0審核：批準(zhǔn):發(fā)布日期：鋼鐵冶金煉鐵部分課后作業(yè)題及答案1—1高爐煉鐵工藝由哪幾部分組成？

答案（1）：在高爐煉鐵生產(chǎn)在中，高爐是工藝流程的主體，從其上部裝入的鐵礦石燃料和溶劑向下運動，下部鼓入空氣燃燒燃料，產(chǎn)生大量的還原性氣體向上運動。爐料經(jīng)過加熱、還原、熔化、造渣、滲碳、脫硫等一系列物理化學(xué)過程，最后生成液態(tài)爐渣和生鐵。組成除高爐本體外，還有上料系統(tǒng)、裝料系統(tǒng)、送風(fēng)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、回收煤氣與除塵系統(tǒng)、噴吹系統(tǒng)、動力系統(tǒng)1—2高爐煉鐵有哪些技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)？

答案：綜合入爐品位(%)

煉鐵金屬收得率(%)

生鐵合格率(%)

鐵水含硅(%)

鐵水含硫(%)

風(fēng)溫(℃)頂壓(KPa)熟料比(%)球礦比(%)高爐利用系數(shù)(t/m3.d)綜合焦比(Kg/t)入爐焦比(Kg/t)焦丁比(Kg/t)噴煤比(Kg/t)1—3高爐生產(chǎn)有哪些特點？

答案：一是長期連續(xù)生產(chǎn)。高爐從開爐到大修停爐一直不停地連續(xù)運轉(zhuǎn)，僅在設(shè)備檢修或發(fā)生事故時才暫停生產(chǎn)（休風(fēng)）。高爐運行時，爐料不斷地裝入高爐，下部不斷地鼓風(fēng)，煤氣不斷地從爐頂排出并回收利用，生鐵、爐渣不斷地聚集在爐缸定時排出。二是規(guī)模越來越大型化?，F(xiàn)在已有5000m3以上容積的高爐，日產(chǎn)生鐵萬噸以上，日消耗礦石近2萬t，焦炭等燃料5kt。三是機(jī)械化、自動化程度越來越高。為了準(zhǔn)確連續(xù)地完成每日成千上萬噸原料及產(chǎn)品的裝入和排放。為了改善勞動條件、保證安全、提高勞動生產(chǎn)率，要求有較高的機(jī)械化和自動化水平。四是生產(chǎn)的聯(lián)合性。從高爐煉鐵本身來說，從上料到排放渣鐵，從送風(fēng)到煤氣回收，各系統(tǒng)必須有機(jī)地協(xié)調(diào)聯(lián)合工作。從鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中煉鐵的地位來說，煉鐵也是非常重要的一環(huán)，高爐體風(fēng)或減產(chǎn)會給整個聯(lián)合企業(yè)的生產(chǎn)帶來嚴(yán)重影響。因此，高爐工作者要努力防止各種事故，保證聯(lián)合生產(chǎn)的順利進(jìn)行。1—5高爐生產(chǎn)有哪些產(chǎn)品和副產(chǎn)品，各有何用途？答案：高爐冶煉主要產(chǎn)品是生鐵，爐渣和高爐煤氣是副產(chǎn)品。

（1)生鐵。按其成分和用途可分為三類：煉鋼鐵，鑄造鐵，鐵合金。

(2)爐渣。爐渣是高爐生產(chǎn)的副產(chǎn)品，在工業(yè)上用途很廣泛。按其處理方法分為：

1)水渣：水渣是良好的水泥原料和建筑材料。

2)渣棉：作絕熱材料，用于建筑業(yè)和生產(chǎn)中。

3)干渣塊：代替天然礦石做建筑材料或鋪路用。

(3)高爐煤氣。高爐煤氣可作燃料用。除高爐熱風(fēng)爐消耗一部分外，其余可供動力、燒結(jié)、煉鋼、煉焦、軋鋼均熱爐等使用。2—1高爐常用的鐵礦石有哪幾種，各有什么特點？

高爐煉鐵使用的鐵礦石分為赤鐵礦（紅礦）Fe2O3、磁鐵礦（黑礦）Fe3O4、褐鐵礦Fe2O3?nH2O和菱鐵礦FeCO3。

赤鐵礦又稱紅鐵礦，其顏色為赤褐色到暗紅色，硫、磷含量低，其在常溫下無磁性，但在一定溫度下，當(dāng)α—Fe2O3轉(zhuǎn)變?yōu)棣谩狥e2O3時便具有磁性。

磁鐵礦，主要含鐵礦物為Fe3O4，顏色為灰色或黑色，具有磁性。P、S含量低，致密，堅硬，孔隙度小，還原比較困難。

褐鐵礦是含有結(jié)晶水的氧化鐵礦石，顏色一般呈淺褐色到深褐色或黑色，組織疏松，還原性較好，其中硫、磷、砷等有害雜質(zhì)一般較多。

菱鐵礦為碳酸鹽鐵礦石，顏色呈灰色、淺黃色中褐色。受熱分解放出CO2后，不僅提高了含鐵量，而且變成多孔狀結(jié)構(gòu)，還原性很好。2—2評價鐵礦石質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)是什么？

答案：最重要的指標(biāo)是含鐵量要高。含鐵在55%以上稱為富礦。

2、脈石中SiO2、CaO、Al2O3等含量越少越好。一般情況下SiO2、Al2O3含量高的鐵礦石價值低，而CaO、MgO含量高的鐵礦石價值高。

3、含P、S、Pb、Zn、K、Na等有害雜質(zhì)越少越好。

4、鐵礦石越容易還原越好。一般情況下，鐵礦石的還原性磁鐵礦差，赤鐵礦居中，褐鐵礦和菱鐵礦最好。

5、鐵礦石一般都有較高的軟化溫度，常常大于1100℃，鐵礦石軟熔特性以軟熔溫度區(qū)間窄的礦石為好。6、鐵礦石粒度約均勻越好。小于5mm的粒度的礦石比例要低于5%，粒度為5-10mm的比例要低于30%。一般要求，磁鐵礦粒度要低于40mm，赤鐵礦和褐鐵礦低于50mm，中小高爐要求粒度在20-35mm。

7、鐵礦石成分要溫度，要求含鐵波動在±0.5%以內(nèi)、堿度波動在±0.8以內(nèi)。

8、鐵礦石抗爆裂性要好，還原度要高、含結(jié)晶水要少。

我國鐵礦石礦山多是貧礦，資源儲量占到總量的80%。因此每年會從國外進(jìn)入大量的高品位的礦石，主要是從澳大利亞和巴西。2—3焦炭在高爐生產(chǎn)中起什么作用，高爐冶煉過程對焦炭質(zhì)量提出哪些要求？

答：（1）、燃料，提供高爐冶煉所需要的大部分熱量。（2）、還原劑，焦炭燃燒產(chǎn)生的CO是鐵及其他氧化物進(jìn)行還原的還原劑。（3）、高爐料主骨架。（4）、生鐵滲碳的碳源，生鐵形成過程中滲碳的碳源。

焦炭質(zhì)量要求：（1）、固定碳含量要高，灰分要低。（2）、含S、P有害雜質(zhì)要少。（3）、成分穩(wěn)定，揮發(fā)分含量適中，含水率低且穩(wěn)定。

（4）、強(qiáng)度高。（5）、焦炭均勻，使高爐透氣性良好，但粒度穩(wěn)定與否取決于焦炭強(qiáng)度。（6）、焦炭的高溫性能。焦炭的反應(yīng)性要低，抗堿性要強(qiáng)。

2—4不同條件下的燒結(jié)固相反應(yīng)有何不同，液相在燒結(jié)過程中起什么作用？

答案：不同條件下的燒結(jié)，固相反應(yīng)產(chǎn)物不同，開始反應(yīng)溫度也不同。液相作用：燒結(jié)礦的固結(jié)主要依靠液相完成。起黏結(jié)作用

2—6燒結(jié)與球團(tuán)有哪些區(qū)別？

答：(1)、用料粒度差別，粒度越細(xì)，不利于燒結(jié)，而成球性越好，球團(tuán)強(qiáng)度越高；（2）、成品礦的形狀不同。燒結(jié)礦是形狀不規(guī)則的多孔質(zhì)塊礦，而球團(tuán)礦是形狀規(guī)則的10～25mm的球球團(tuán)礦較燒結(jié)礦粒度均勻，微氣孔多，還原性好，強(qiáng)度高，且易于貯存，有利于強(qiáng)化高爐生產(chǎn)；（3）、團(tuán)結(jié)成塊的機(jī)理不同。球團(tuán)主要靠固相，少量液相為輔；燒結(jié)主要是液相固結(jié)。；（4）、生產(chǎn)工藝不同。生產(chǎn)球團(tuán)在原料配比中不像燒結(jié)需要燃料，只需球團(tuán)的添加劑，而燒結(jié)中不需添加劑而用熔劑。2—7生球焙燒固結(jié)成球團(tuán)礦的原理是什么？P53

答：（1）、晶橋連接。磁精礦粉生球氧化產(chǎn)生Fe2O3微晶，F(xiàn)e2O3以“微晶鍵”連接，將生球中顆?；ハ囵そY(jié)起來。（2）、固相燒結(jié)。生球顆粒之間開始由于固相擴(kuò)散而形成渣化聯(lián)接頸，然后由于球團(tuán)空隙減少，密度增大而增大強(qiáng)度。（3）、液相燒結(jié)。燒結(jié)過程中生球中SiO2含量較高，焙燒溫度過高時，可能產(chǎn)生一定的熔化而出現(xiàn)液相，冷卻過程中液相凝固把生球中各礦粒黏結(jié)起來。

一般認(rèn)為，磁鐵礦球團(tuán)燒結(jié)固結(jié)機(jī)理是先氧化為Fe2O3

，而后再結(jié)晶固結(jié)。3—1高爐冶煉過程中氧化物還原的熱力學(xué)條件是什么，高爐內(nèi)發(fā)生哪些主要還原反應(yīng)？

答案：吉布斯自由能改變量小于零，鐵氧化物、硅酸鐵、錳、硅磷、釩鈦磁鐵礦的還原3—2直接還原與間接還原在高爐冶煉過程中有什么不同作用？

1、中溫區(qū)所進(jìn)行的還原反應(yīng)稱為間接還原反應(yīng)，而把高溫區(qū)所進(jìn)行的還原反應(yīng)稱為直接還原反應(yīng)。

2、間接還原反應(yīng)除Fe2O3→Fe3O4不可逆外，其它均屬可逆反應(yīng)。反應(yīng)進(jìn)行的方向取決于平衡氣相組成，即CO/CO2和H2/H2O的比值。

3、在高溫區(qū)的直接還原反應(yīng)中，H2與CO還原FeO的產(chǎn)物CO2和H2O，立即與焦炭中的碳素作用，又生成H2和CO去參與還原。H2和CO在高溫直接還原反應(yīng)的條件下，起著中間媒介的作用，大大推動了碳素直接還原反應(yīng)地進(jìn)行。因為固態(tài)的鐵氧化物與焦炭之間的直接反應(yīng)是很困難的，浸在渣中的焦炭與FeO的直接還原也是有限的，所以消耗碳素的直接還原反應(yīng)實際上是通過氣相的CO和H2來進(jìn)行的。

3—3為什么通常用生鐵中的硅含量來表示爐溫？

答案：Si無論從液態(tài)還原還是從氣態(tài)還原，都需要很高的溫度，爐缸溫度越高，還原進(jìn)入生鐵的Si就越多。反之，生鐵中的Si就越少，爐缸溫度(渣鐵物理熱)與生鐵含Si成直線關(guān)系，因此通常用生鐵含Si量來表示爐溫3—4從鐵氧化物中還原鐵和從復(fù)雜化合物中還原鐵有什么區(qū)別？

答案：高爐原料中的鐵氧化物常與其他化合物結(jié)合形成復(fù)雜化合物，形成這些復(fù)雜化合物時放出熱量，能位降低，因此，從這些化合物中還原鐵要比從自由鐵氧化物中還原鐵困難，要消耗更多的熱量。3—5高爐爐渣是怎樣形成的，爐渣在高爐冶煉過程中起什么作用？

答：（1）初渣的生成。初渣的生成包括固相反應(yīng)、軟化、熔融、滴落幾個階段。

（2）、中間渣的變化。形成的初渣在滴落下降過程中，隨著溫度升高，其化學(xué)成分和物理性質(zhì)將不斷發(fā)生變化，F(xiàn)eO不斷被還原減少，流動性隨溫度的升高而增加。

（3）、終渣的形成。中間渣經(jīng)過風(fēng)口區(qū)域后焦炭和噴吹煤粉燃燒后的灰分參與造渣，使渣中Al2O3和SiO2含量明顯升高，而CaO和MgO卻較初渣、中間渣相對降低。爐渣成分與性能趨于穩(wěn)定后流入爐缸，形成終渣。

作用：1、分離渣鐵。由于爐渣具有低熔點、密度小和不溶于生鐵的特點，渣、鐵才能得以分離，獲得純凈的鐵。2、調(diào)整生鐵成分。渣鐵之間進(jìn)行合金元素的還原及脫硫反應(yīng)，起著控制生鐵成分的作用。3、利于爐況順行，能夠獲得良好的冶煉技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。4、保護(hù)爐襯，延長高爐壽命。爐渣附著在路墻上形成渣皮，起到保護(hù)爐襯的作用。3—6什么是爐渣的熔化溫度和溶化性溫度，他對高爐煉鐵有什么影響？

答案：爐渣的熔化溫度指爐渣完全熔化為液相的溫度，或液態(tài)爐渣冷卻時開始析出固相的溫度。

影響：熔化溫度是爐渣熔化性的標(biāo)志之一，熔化溫度高，表明它難熔，熔化溫度低，表明它易熔。難熔爐渣在爐內(nèi)溫度不足的情況下，可能黏度升高，影響成渣帶以下的透氣性，不利于高爐順行；但難熔爐渣成渣帶低，進(jìn)入爐缸時溫度高，增加爐缸熱量，對高爐冶煉有利。易熔爐渣流動性好，有利于高爐順行，但降低爐缸熱量，增加爐缸熱消耗。因此，選擇爐渣熔化溫度時，必須兼顧流動性和熱量兩方面的因素。溶化性溫度：爐渣從不能自由流動轉(zhuǎn)變?yōu)槟茏杂闪鲃訒r的溫度。影響：化性溫度說明該溫度下爐渣能否自由流動，因此，爐渣熔化性溫度的高低影響高爐順行和爐渣能否順利排出。只有熔化性溫度低于高爐正常生產(chǎn)所能達(dá)到的爐缸溫度，才能保證高爐順行和爐渣的正常排放。3—7哪些因素影響爐渣的脫硫能力？

答：1、爐渣化學(xué)成分，爐渣堿度。一般規(guī)律是爐渣堿度愈高，脫硫能力愈強(qiáng)。但是，堿度過高使渣的流動性變壞，使?fàn)t渣的脫硫能力大大降低。高堿度渣只有在保證良好流動性的前提下才能發(fā)揮較強(qiáng)的脫硫能力。2、爐缸（渣、鐵）溫度。溫度對爐渣脫硫能力的影響有兩個方面：一是由于脫硫反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，提高溫度對脫硫反應(yīng)有利；二是提高溫度降低爐渣黏度，促進(jìn)硫離子和氧離子的擴(kuò)散，對脫硫反應(yīng)也是有利的。3、提高硫分配系數(shù)。4、還原性氣氛。強(qiáng)烈的還原性氣氛，可使渣中FeO不斷被還原，不斷降低其濃度，有利于反應(yīng)向脫硫方向進(jìn)行。

4—1哪些因素影響爐料的順利下降？

（1）必要條件：①風(fēng)口焦炭燃燒騰出空間

；②焦炭在下降過程中，由于直接還原耗碳騰出空間；

③礦石下降過程中，小顆粒進(jìn)入大顆粒間，排列更緊密，礦石由固相變?yōu)橐合囿w積收縮

；④生成液態(tài)渣鐵定期排出爐外。

（2）力學(xué)條件：

爐料在重力作用下降過程中受到一定的阻力，如：爐墻摩擦力、爐料之間的摩擦力、煤氣對爐料的上浮力，爐料要想順利下降必須克服這些條件。4—2爐缸燃燒反應(yīng)在高爐冶煉過程中起什么作用，燃燒帶對高爐冶煉有什么影響？

答：爐缸燃燒反應(yīng)在高爐冶煉過程中的作用如下：

（1）、焦炭在風(fēng)口前燃燒放出的熱量，是高爐冶煉過程中的主要熱量來源。

（2）、爐缸燃燒反應(yīng)的結(jié)果產(chǎn)生了還原性氣體CO，為爐身中上部固體爐料的間接還原提供了還原劑，并在上升過程中將熱量帶到上部起傳熱介質(zhì)的作用。

（3）、由于爐缸燃燒反應(yīng)過程中固體焦炭不斷變?yōu)闅怏w離開高爐，為爐料的下降提供了自由空間，保證爐料的不斷下降。

（4）、風(fēng)口前焦炭的燃燒狀態(tài)影響煤氣流的初始分布，從而影響整個爐內(nèi)的煤氣流分布和高爐順行。

（5）、爐缸燃燒反應(yīng)決定爐缸溫度水平和分布，從而影響造渣、脫硫和生鐵的最終形成過程及爐缸工作的均勻性，也就是說爐缸燃燒反應(yīng)影響生鐵的質(zhì)量。

燃燒帶對高爐冶煉過程的影響

對煤氣流的分布的影響：燃燒帶長，中心氣流多；短則邊緣多。燃燒帶長和水平截面積大，煤氣流分布均勻。燃燒帶過長則中心過分發(fā)展，產(chǎn)生中心過吹。

2、對爐缸工作均勻化的影響：燃燒帶長，提高爐缸中心溫度；短則邊緣溫度高。

3、對高爐爐料下降的影響：燃燒帶水平截面積大，爐料活動區(qū)域大，爐墻對爐料的摩擦力降低。4—3風(fēng)口前理論燃燒溫度與爐缸溫度有什么區(qū)別，哪些因素影響理論燃燒溫度？

4—4爐缸煤氣在上升過程中體積，成分和溫度發(fā)生什么變化？

答案：爐缸煤氣在上升過程中體積、成分和溫度發(fā)生什么變化？

煤氣的體積自下而上不斷變大，溫度自下而上不斷下降，爐底CO

35-45%

無二氧化碳，爐頂CO20-25%

二氧化碳15-22%，其他氣體成分也有所變化4—5爐缸煤氣在上升過程中體積、成分和溫度發(fā)生什么變化？

煤氣的體積自下而上不斷變大，溫度自下而上不斷下降，爐底CO

35-45%

無二氧化碳，爐頂CO20-25%

二氧化碳15-22%，其他氣體成分也有所變化4—6軟熔帶的位置和結(jié)構(gòu)形狀如何影響煤氣流運動的阻力與煤氣流分布？

答：軟熔帶位置的高低對高爐冶煉的影響是：頂點位置較高的“∧”形軟熔帶，由于增加了軟熔帶中的焦窗數(shù)目，減小煤氣阻力，有利于強(qiáng)化冶煉，軟熔帶位置較低，則由于焦窗數(shù)目減少，煤氣阻力增加，不利于強(qiáng)化，但卻擴(kuò)大了塊狀帶間接還原區(qū)，有利于提高煤氣利用率。

軟熔帶寬度和軟熔層厚度對煤氣阻力的影響是：當(dāng)軟熔帶寬度增加時，由于煤氣通過軟熔帶的橫向通道加長，煤氣阻力增加；而軟熔帶厚度增加意味著礦石批重加大，雖因焦窗厚度相應(yīng)增加使煤氣通道的阻力減小，但焦窗數(shù)目減少，而且由于擴(kuò)大礦批后塊狀帶中分布到中心部分的礦石增加，煤氣阻力呈增加趨勢，從而使總的煤氣阻力和總壓差可能升高，不利于強(qiáng)化和高爐頂行。只有適當(dāng)?shù)慕?、礦層厚度才能達(dá)到總阻力最小。這個適宜的厚度是因冶煉條件不同而異的，需通過實踐摸索。4—7什么是上部調(diào)劑，選擇裝料制度的目的是什么？

所謂上部調(diào)劑是在爐型和原料物理性質(zhì)一定的情況下，下部控制燃燒帶，中部控制軟熔帶獲得合理的煤氣流分布，在高爐爐喉，煤氣的分布主要取決于爐料的分布，因此，可以通

過布料來控制煤氣分布，使其按一定規(guī)律分布。

目的：保證高爐順行，獲得合理的煤氣分布，充分利用煤氣能量的主要環(huán)節(jié)。4—8如何根據(jù)CO2曲線來分析爐內(nèi)煤氣能量利用與煤氣流分布？

答：凡CO2含量低出，CO含量必然高。煤氣溫度也高，說明該位置煤氣流發(fā)展，煤氣利用不好；反之，凡CO2含量高處，CO含量必然低，煤氣溫度也低，說明該位置煤氣流較少，煤氣利用較好。5—1高爐強(qiáng)化冶煉包括哪些內(nèi)容？

答：高爐強(qiáng)化冶煉是指使高爐生