高炉冶炼工艺
炉渣碱度是表征和决定炉渣物理化学性能的最重要的特性指数。碱度用
等碱性氧化物与酸性氧化物的重量百分比的比值来表示。为简便起见通常均用
,当Al2O3和MgO的含量高、波动大时，采用后两种表示方法。
渣中(CaO+MgO)＜(SiO2+Al2O3)的渣叫酸性渣。这种渣粘度大,凝固慢,通称长渣。(CaO+MgO)＞(SiO2+Al2O3)的渣叫碱性渣。高碱渣凝固温度高，冷凝快，熔融时流动性好；但温度偏低时，析出固相，就变得粘稠。这种渣也叫短渣。 (CaO+MgO):(SiO2+Al2O3)≈1.0的炉渣,凝固温度较低，流动性也较好。在高炉中，为了保证炉况顺行和某些反应的顺利进行，炉渣在炉缸温度范围内的粘度最好不大于5泊，最高不宜超过25泊。同时,粘度也不宜过低，过低时容易侵蚀炉衬，缩短高炉寿命。
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冶炼过程
高炉中铁的还原
高炉中其他元素的还原
铁水中的碳
高炉炉渣及渣铁反应
炉料和煤气的运动
高炉中的能量利用
能量的来源和消耗
高炉操作线图
高炉炼铁车间的二次能源利用
高炉冶炼的强化及节焦措施
高炉强化
高炉喷吹燃料
高炉操作
开炉；停炉大修；高炉休风；封炉；炉况顺行
炉况失常和故障
炉前操作
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冶炼过程
高炉冶炼是把铁矿石还原成生铁的连续生产过程。铁矿石、焦炭和熔剂等固体原料按规定配料比由炉顶装料装置分批送入高炉，并使炉喉料面保持一定的高度。焦炭和矿石在炉内形成交替分层结构。矿石料在下降过程中逐步被还原、熔化成铁和渣，聚集在炉缸中，定期从铁口、渣口放出。
鼓风机送出的冷空气在热风炉加热到800～1350℃以后，经风口连续而稳定地进入炉缸，热风使风口前的焦炭燃烧，产生2000℃以上的炽热还原性煤气。上升的高温煤气流加热铁矿石和熔剂，使成为液态；并使铁矿石完成一系列物理化学变化，煤气流则逐渐冷却。下降料柱与上升煤气流之间进行剧烈的传热、传质和传动量的过程。
下降炉料中的毛细水分当受热到100～200℃即蒸发，褐铁矿和某些脉石中的结晶水要到500～800℃才分解蒸发。主要的熔剂石灰石和白云石，以及其他碳酸盐和硫酸盐，也在炉中受热分解。石灰石中CaCO3和白云石中MgCO3的分解温度分别为900～1000℃和740～900℃。铁矿石在高炉中于 400℃或稍低温度下开始还原。部分氧化铁是在下部高温区先熔于炉渣，然后再从渣中还原出铁。
焦炭在高炉中不熔化,只是到风口前才燃烧气化,少部分焦炭在还原氧化物时气化成CO。而矿石在部分还原并升温到1000～1100℃时就开始软化；到1350～1400℃时完全熔化；超过1400℃就滴落。焦炭和矿石在下降过程中，一直保持交替分层的结构。由于高炉中的逆流热交换,形成了温度分布不同的几个区域。在图1中，①区是矿石与焦炭分层的干区，称块状带，没有液体；②区为由软熔层和焦炭夹层组成的软熔带，矿石开始软化到完全熔化；
③区是液态渣、铁的滴落带，带内只有焦炭仍是固体；④风口前有一个袋形的焦炭回旋区，在这里，焦炭强烈地回旋和燃烧，是炉内热量和气体还原剂的主要产生地。
高炉冶炼工艺
液态渣铁积聚于炉缸底部,由于比重不同,渣液浮于铁液之上,定时从炉缸放出。铁水出炉温度一般为1400～1550℃，渣温比铁温一般高30～70℃。
煤气流沿高炉断面合理均匀地分布上升，能改善煤气与炉料之间的传热和传质过程，顺利地完成加热、还原铁矿石和熔化渣、铁等过程，达到高产、低耗、优质的要求。
高炉中铁的还原高炉中主要被还原的是铁的氧化物:Fe2O3(赤铁矿),Fe3O4（磁铁矿）和Fe1-y O（浮氏体，y从0.04到0.125）等。每得到1000公斤金属铁，通过还原被除去的氧量为：赤铁矿429公斤,磁铁矿382公斤,浮氏体（按FeO计算）286公斤。
主要还原剂焦炭中的碳和鼓风中的氧燃烧生成的CO气体，以及鼓风和燃料在炉内反应生成的H2是高炉中的主要还原剂。约从400℃开始,氧化铁逐步从高价铁还原成低价铁，一直到金属铁。
间接还原氧化铁由CO还原生成CO2或由H2还原生成H2O的过程。还原顺序为: Fe2O3─→Fe3O4─→FeO─→Fe（低于570℃时，FeO不稳定,还原顺序为：Fe2O3─→Fe3O4─→Fe）。从图2可看到各级氧化铁与气相的平衡关系。
高炉冶炼工艺
氧化铁还原的主要还原反应为：
3Fe2O3+CO─→2Fe3O4+CO2 +8870千卡
Fe3O4+CO─→3FeO+CO2 -4990千卡
FeO+CO─→Fe+CO2 +3250千卡
以及 3Fe2O3+H2─→2Fe3O4+H2O -1000千卡
Fe3O4+H2─→3FeO+H2O -14860千卡
FeO+H2─→Fe+H2O -6620千卡
H2和CO同时作为还原剂存在时，受水煤气反应的制约：
H2+CO2─→H2O+CO -9870千卡
注：式内反应热从工程习惯按公斤分子计。
直接还原在高温区（约 850℃开始）因有大量焦炭存在,生成的CO2和H2O立即与焦炭反应,转化成CO和H2：
CO2+C─→2CO -39600千卡
H2O+C─→H2+CO -29730千卡
所以从全过程看，可认为是由碳素直接还原氧化铁生成CO和铁：
FeO+C─→Fe+CO -36350千卡
这种高温还原叫做直接还原。因为直接还原比间接还原耗热大得多，所以在高炉内应尽可能提高中温区的间接还原率，以降低焦比和燃料比。
影响还原速度的因素气体还原铁矿石的速度受到许多因素的影响：矿石的性质（例如粒度，气孔度，气孔表面积）,是难还原的磁铁矿还是易还原的褐铁矿,煤气的成分和流速以及还原温度等。气－固还原过程包括以下基本环节：①还原气体通过矿粒表面的气膜向矿石表面扩散；②还原气体通过已还原金属层向矿石内部扩散；③金属铁－浮氏体两相界面上的化学反应；④还原气体产物通过已还原金属层向外扩散；⑤还原气体通过附面气膜向外扩散。
还原模式有两种：当矿石结构致密，还原金属层是自外表逐步向矿粒中心扩展，中心未反应的核心部分逐步缩小，可称为“未反应核”还原模式；如果矿石多孔疏松，内扩散十分容易，且粒径不大，则还原过程将同时在整个矿石内部环绕每一个氧化铁微晶进行氧化铁的气固还原反应，这是另一种模式。
整个反应速度决定于化学反应速度和扩散速度。如果化学反应慢，称为反应处于“化学控制”；如果扩散慢，则称反应处于“扩散控制”。温度提高，化学反应速度加快，气体的扩散速度也会增加，但增加的幅度较小。一般说，温度低，矿石粒度小或气孔度大，气流速度高，还原趋向于化学控制范围；相反，温度高，矿石粒度大或者气孔度小，则趋向于扩散控制范围。如果能出现扩散与化学反应的速度彼此较接近的情况，称还原处于“混合控制”。还有一种情况，矿石的软熔温度低，当温度升高到使矿石软熔后，矿石的气孔度减小，还原速度反而可能减慢。因为H2的扩散速度比CO高，H2的还原速度也高于CO。当煤气中存在CO2或H2O分子时,CO和H2的有效浓度降低，将减慢CO和H2的还原速度。从铁矿石的还原条件来看,应在矿石不软化的条件下,尽量保持高一些的还原温度，以加快还原速度。对矿石则要求气孔度大，使还原过程不受扩散的限制；致密的铁矿石应适当减小粒度，这样不仅能使内扩散距离缩短，而且会使气－固相接触总面积增大，有利于还原过程（见冶金过程动力学）。
高炉中其他元素的还原进入高炉的矿石的脉石和焦炭灰分还含有其他一些氧化物(SiO2、Al2O3、CaO、MgO等)、硫化物(FeS2)和磷酸盐【Ca3(PO4)2】。一些共生铁矿还含有锰、钛、铬、钒、铜、钴、镍、铌、砷、钾、钠等的含氧化合物和少量硫化物。各种氧化物因化学稳定性不同，有的在高炉内全部还原，有的部分还原，有的完全不能还原，不还原的氧化
物就进入炉渣。
硅的还原硅比铁难还原，要到高温区才能被碳还原出来，熔于铁水：
(SiO2)+2【C】→【Si】+2CO -151696千卡
耗热比铁的直接还原大得多。式中圆括弧表示炉渣中的氧化物；方括弧表示铁水中的有关元素。
大部分生铁中的硅是焦炭灰分或渣中的SiO2，通过风口附近高温区（1700℃以上）时，先被还原生成气态SiO，SiO在上升过程中再被还原成硅并熔于铁水。冶炼高硅生铁时，有一部分 SiO随煤气逸出炉外。含硅愈高，挥发愈多；SiO冷却后又被氧化成极细的SiO2粉末,除增加能耗外，还会恶化炉料透气性和堵塞煤气管道。为了炼得含硅较高的生铁或合金,宜配用碱度较低的炉渣,以利于酸性SiO2的还原。由于反应热耗大，必须维持较高的炉温，生铁含硅愈多，燃料消耗（焦比）和成本也愈大。
锰的还原锰矿中的化合物MnO2、Mn3O4、Mn2O3、MnCO3等都很容易被CO还原成MnO，但MnO只能从炉渣中被碳直接还原并熔于铁水：
(MnO)+【C】→【Mn】+CO -68640千卡
其单位耗热低于硅,但高于铁的直接还原。MnO是弱碱性，冶炼含锰高的铁，宜采用碱性较高的炉渣，以提高渣中MnO活度，加快还原。由于需维持较高的炉温,反应热耗又多，生产高锰生铁的燃料消耗和成本也比较高。
其他元素的还原以3CaO·P2O5或3FeO·P2O5形态进入高炉的磷，以及以氧化物或硫化物形态存在的铜、镍、钴、砷、铅等全部被还原。钒、铌、铬等的氧化物一般可被还原75～80％。二氧化钛在高炉内只有少量被还原。
钾、钠、锌等金属的沸点低，其化合物在高炉下部高温区被还原成金属后立即挥发，一部分随煤气逸出炉外，一部分又被氧化后沉积在上部炉料表面，随炉料再下降到高温区。再还原，再挥发，再沉积,循环积累,造成以下严重危害：破坏矿石和焦炭的强度和炉料的透气性；沉积在炉衬中破坏耐火材料，引起结瘤。因此，对高炉原料中这些元素的含量要有一定的限制,必要时,可以定期降低炉渣碱度,使K2O和Na2O更多地进入炉渣，排出炉外,减轻危害。包头铁矿石含K2O、Na2O和CaF2较多，影响炉况顺行，现已找到解决途径。
钒、铜、镍、钴、铌等是宝贵的合金元素，它们在铁矿石中如达到一定含量，应考虑回收利用。中国攀枝花的钒钛磁铁矿和包头的含铌铁矿石，在炼铁过程中得到含钒和含铌的生铁,在进一步处理和回收钒、铌上,取得良好的成果。
铁水中的碳因为在高炉内还会出现还原和渗碳到Fe3C的反应：
3Fe+2CO→Fe3C+CO2
FeO(MnO,SiO2)+C→Fe(Mn,Si)+CO
3Fe+C→Fe3C
所以高炉生铁含碳高，其含量主要决定于铁水的成分。凡能生成碳化物并溶于铁水的元素如锰、钒、铬、铌等能使铁水含碳增加；凡能促使铁水中碳化物分解的元素如硅、磷、硫等会阻碍铁水渗碳。普通生铁含碳4％左右。铁水溶解某些碳化物达到饱和后，剩余的碳化物便留在炉渣中，例如炼高硅生铁时的SiC,在炉料含TiO2较多时形成的TiC等。碳化物熔化温度一般都很高(SiC＞2700℃，TiC3290℃)，以固相混杂在炉渣中，使炉渣流动性变坏，造成冶炼上的困难。
高炉炉渣及渣铁反应一般高炉炉渣主要由SiO2、Al2O3、CaO、MgO组成,另含少量 FeO、MnO、CaS。冶炼复合矿时,还可能含有CaF2、TiO2、BaO、R x O y(R代表稀土元素)等。用钒钛磁铁矿炼铁时，炉渣流动性差,冶炼困难，中国在实践中发展一项新工艺可在含TiO2为25～30％的炉渣下进行冶炼。
高炉冶炼对炉渣的要求①一般在炉缸的温度1350～1550℃下，炉渣能很好地熔化，并具有良好的流动性和具有渣－铁、渣－气间的界面性能，能很好地与铁水、气体分开，并能顺利地从炉内放出。②炉渣性能既要有利于去除生铁中的有害杂质（如硫等），也要能根据需要控制某些反应的程度（SiO2的还原）和促使有益元素如锰、钒铌等更好地还原入生铁。
③高炉中从开始软化到生成自由流动的炉渣的区间(软熔带)要小，减小气流通过的阻力，以有利于高炉炉料的顺行和强化冶炼。④炉渣性能稳定，不因炉温和炉渣成分的小量波动而引起炉渣物理性能的剧烈变化。⑤渣量要小，以减少熔剂和燃料的消耗，改善料柱下部的透气性，先进高炉每吨生铁的渣量已降到300公斤以下。⑥要有利于保护炉衬。
炉渣碱度是表征和决定炉渣物理化学性能的最重要的特性指数。碱度用
等碱性氧化物与酸性氧化物的重量百分比的比值来表示。为简便起见通常
均用,当Al2O3和MgO的含量高、波动大时，采用后两种表示方法。
渣中(CaO+MgO)＜(SiO2+Al2O3)的渣叫酸性渣。这种渣粘度大,凝固慢,通称长渣。(CaO+MgO)＞(SiO2+Al2O3)的渣叫碱性渣。高碱渣凝固温度高，冷凝快，熔融时流动性好；但温度偏低时，析出固相，就变得粘稠。这种渣也叫短渣。 (CaO+MgO):(SiO2+Al2O3)≈1.0的炉渣,凝固温度较低，流动性也较好。在高炉中，为了保证炉况顺行和某些反应的顺利进行，炉渣在炉缸温度范围内的粘度最好不大于5泊，最高不宜超过25泊。同时,粘度也不宜过低，过低时容易侵蚀炉衬，缩短高炉寿命。
渣铁反应在高炉下部，渣铁间进行一系列反应。部分亲氧力较铁强的金属如锰、钒、铌、硅等的氧化物和在上部来不及还原的FeO将从炉渣中还原出来。这些反应决定了铁水的成分和有关元素的回收率。
各种氧化物从渣中还原的反应式为：
(Me x O y)+y【C】─→x【Me】+y Co
由于铁水中的碳饱和，炉缸中CO分压基本固定，因而上述各元素的还原情况主要决定于铁水中有关元素和渣中有关氧化物的活度以及炉缸温度。一般规律是：炉缸温度愈高，各元素还原入铁水的量愈多；炉渣碱度愈大，能形成碱性氧化物的金属如锰、钒、铌等还原入铁水的量就愈多，而形成酸性氧化物的元素（如硅）的还原就愈困难。
脱硫是渣铁间最重要的反应，将决定生铁的质量。CaO的脱硫反应式为：
【FeS】+(CaO)+【C】─→
(CaS)+【Fe】+CO-35620千卡
如上所述，由于铁液中碳饱和，炉缸中CO分压基本固定，所以脱硫反应的程度主要决定于渣中CaO、CaS的活度和铁液中硫的活度以及反应的温度和动力学条件。从热力学角度看，CaO比MgO、MnO有更高的脱硫能力。渣中CaO的活度在碱度（CaO/SiO2比值）高过1.0左右后,提高很快，因而炉渣脱硫能力显著提高。由于MgO、MnO本身也能在一定范围中与硫起反应,又能改善炉渣的流动性,所以它们的存在对脱硫有利。高炉炉渣的碱度首先根据脱硫需要确定，一般在0.9～1.3。过高的碱度会使炉渣的熔化温度过高，炉渣流动性变坏，反而不利于脱硫。
当渣铁间脱硫反应达到平衡时,硫分配系数L s=(S)/【S】，决定于反应平衡常数的大小，式中(S)为炉渣中硫的含量,【S】为铁水中硫的含量。在高炉中由于受出铁出渣时间和反应动力学条件的限制，L s达不到平衡值。一般高炉渣平衡时的L s可达200以上,而实际生产中的仅为30～80。因此，提高炉缸温度、降低炉渣粘度等改善脱硫的动力学条件的措施，都有利于炉内脱硫。
优质钢的含硫量一般为0.01％左右，特殊的要求＜0.003％。高炉铁水的含硫量常在0.02～0.05％,这不能满足炼钢要求。如果进一步提高高炉脱硫能力，又不经济。因此现在多采用铁水炉外脱硫。
炉料和煤气的运动高炉内炉料不断均匀下降和煤气流稳定上升并尽可能与铁矿石多接触是正常冶炼的基本前题。
炉料能够下降是因为：①风口前的焦炭不断燃烧气化,经渣口、铁口定期放出渣和铁,使炉缸中有了自由空间。②促使料柱下降的重力能克服炉墙的摩擦阻力、煤气流动的阻力和浮力以及炉缸炉腹中心以焦炭为骨架的相对运动较慢的死料柱的阻力，其中最主要的是煤气流的阻力。爱根 (Ergun)公式能较全面、近似地反映出多种因素对煤气阻力的影响。煤气流的压力梯度表示为：
式中Δp为压力降(公斤力/米2),h为料层高度(米)，ε为炉料空隙度（无因次）, d p为炉料直径(米)，∮为形状系数,无因次(∮＜1)，g为重力加速度(米/秒2)，μg为气体粘度系数 (公斤力·秒／米2)，γg为煤气重度（公斤力／米3），v g为空炉时煤气流速（米／秒）。
由上式看出：
①炉料空隙度(ε)影响透气性最大。筛净炉料粉末,炉料粒度均匀,对高炉顺行和强化冶炼至为重要。②炉料粒度愈小，虽对还原速度有利，但增加煤气流的阻力。③压力梯度的增加与气流速度(v g)平方相关。高炉采用高压操作可以减小v g，这是强化高炉冶炼和促进顺行的有效手段。
为了充分利用煤气流的热焓和化学势以获得最佳生产指标，还要求煤气流在高炉横断面合理分布，以求与矿石充分接触。在理论上，如果断面上各点炉料粒度和空隙度大致相等，将得到最佳的煤气流分布。但一些属于结构和设备的原因，造成断面上煤气分布不均。例如炉墙表面平滑，透气性比他处好。又如传统的双钟布料方法，使炉喉处料面堆成一个带尖峰的圆圈，一批矿石料沿半径分布厚薄不匀，并且有粒度偏析，必然导致煤气分布不匀。为此，通过改变装料制度（批重大小、装料顺序、料线高低等）来调节煤气分布。新型无钟炉顶的旋转溜槽和可调炉喉等，为达到最佳的煤气分布创造了有利的条件。
在煤气流与炉料柱热交换的过程中，煤气流是载热体。同一水平面上煤气通过多的地区必然温度高，矿石软熔早。如炉顶装料时边缘透气差的矿石少于其他地区，或者风口风速过低，煤气流不易达到炉缸中心，则沿高炉炉墙附近通过的煤气较多，靠炉墙的矿石将比炉中心矿石提前软熔。结果软熔带将不是如图1中的倒V字形,而是正V字形。在这种情况下,不仅炉腹砖衬和冷却器容易烧坏，而且炉缸中心容易堆积炉料,导致不顺行和产生出高硫生铁。如形成图1中的倒 V形软熔带，则中心锥型焦炭滴落带透气性好，高温煤气通过较多，滴下的渣和铁得到充分还原和加热，使炉缸内渣、铁反应充分进行，温度均匀，热量充足，获得良好的冶炼效果。煤气流是经过软熔带的焦炭夹层进入块状带的，所以软熔带起着煤气流分布器的作用。中心顶点过高的倒 V形软熔带虽然有利于高炉强化，但会减少间接还原所依赖的块状带空间。通过调整炉喉矿石分布和风口送风制度，可适当控制倒V形软熔带的高度，以降低炼铁能耗,充分进行间接还原。
高炉中的能量利用
能量的来源和消耗节约能耗（降低焦比）和提高高炉利用系数（增加产量）是高炉冶炼中两项最重要的措施。
现代高炉每炼一吨炼钢生铁的总能耗约为4.2～4.8×106千卡（未扣除高炉剩余煤气可以回收的热值）。能量主要由加入高炉的燃料（焦炭和其他燃料）和鼓风带入的物理热来提供。高炉能量的来源与消耗如表：
高炉冶炼工艺
为了查明高炉中热量的收支和利用情况，找出进一步降低燃料消耗的途径，常根据能量守恒定律，在物料平衡计算的基础上，进行高炉热平衡计算，分别计算出冶炼单位生铁时收支平衡的各项热能。常见的热平衡方法有两种：①全炉热平衡。分析和计算高炉生产全过程中各种热量的收支情况（见表）。此法使用较早，而且便于和一般外部能耗概念相比较。②区域热平衡。它是以高炉中某一部分作考查对象，计算和分析这一区域中热量的收支情况。高炉的上部和下部反应的情况不同，上部温度较低，主要进行炉料的预热和预还原，热量消耗较少，一般都有大量的热能和化学能被煤气带走，造成损失。高炉下部进行一系列直接还原反应和渣铁的熔化，需要消耗大量的热，而且必须确保必要的炉温，高炉才能正常生产。从高炉冶炼过程看,以在高炉下部温度高于900℃的区域进行热平衡计算为宜。
高炉操作线图是研究高炉冶炼过程，包括物料平衡和热平衡的一个较好的方法（图3）。
高炉冶炼工艺
高炉操作线图是1967年法国里斯特(A.Rist)提出的。决定高炉操作的主要反应全部涉及氧交换，如矿石还原、碳的氧化等。里斯特根据氧的来源──铁的氧化物、脉石中其他氧化物和鼓风，以及根据氧的去处──氧可与碳生成CO或转化为CO2,以O/Fe原子比为纵坐
标,O/C原子比为横坐标，得出一条表示Fe-O-C体系中氧交换的、而且斜率表示C/Fe比（正比于燃料比，实际生产中用焦比来计算）的一条直线，通称操作线图。图上反映矿石氧化度、生铁成分、鼓风量、高炉内铁还原度、炉顶煤气成分等变化与燃料比的关系。它用于分析高炉内能量利用情况，探求高炉冶炼最佳条件；对进一步提高高炉冶炼效果和降低能耗，具有十分重要的理论和实际意义。
操作线图以1摩尔铁为物料平衡基础。图中横坐标是O/C原子比,纵坐标是O/Fe原子比。左半部O/C比小于1,表示高炉下部C氧化成CO的直接还原区的变化；右半部O/C比大于1但小于2，代表CO变为CO2的间接还原区的变化。纵坐标 1.5代表赤铁矿，1.33代表磁铁矿,1.0代表浮氏体，1.37为示例矿石的O/Fe；Y i代表间接还原失去的氧,Y d代表直接还原失去的氧;Y n代表硅、锰、磷还原失去的氧,Y b代表鼓风带入的氧。Y i+Y d+Y b+Y n为冶炼出1摩尔铁燃料中碳素得到的总氧量,Y d+Y n+Y b为总的C原子消耗量(其大小等于ABE线的斜率),加上生铁中熔解的碳量即可求出焦比。固体碳一部分氧化成CO，一部分氧化成CO2。炉顶煤气成分由A点位置确定。原料中如有石灰石等分解放出CO2,操作线应适当向上延伸。ABE线叫高炉操作线。
操作线把冶炼1摩尔生铁所需风量（与Y b长度成正比）、生铁成分(由Y n大小确定)、FeO的直接还原率（B点纵坐标）、矿石中铁的氧化程度(A点纵坐标)、炉顶煤气成分〔A
点所示CO2/(CO+CO2)比值〕和焦比（AE线的斜率）联系一起，并定量地显示出来。
图中W点相当于FeO还原成Fe的平衡CO2/CO比值。FeO还原生成的煤气中CO2不能高于此值,所以 A°WE°代表在该种原料和风温条件下的最低焦比状态，由此线的斜率可以算出理论最低焦比。
根据操作线图的关系，节约炼铁能耗的主要途径是：①改善煤气能量在高炉内的利用率，即增加铁的间接还原,提高CO2/(CO+CO2)比值。炉身煤气利用效率用TS/TW表示，极限为1.0。其他条件相同，煤气利用改善后，A点右移,B点下降，Y b变小。②减少渣量可以减少炉渣带走的热量，采用大容积高炉以减少每吨生铁所负担的高炉的热损失。图中Y b可以小一些,E 点上移。③改善含铁原料的还原性，使直接还原率减少,B点下移。④降低炼钢生铁的含硅量，减小Y n；同时减少热耗，可以减小Y b。⑤高炉不加石灰石，减少热耗以减小Y b。
高炉炼铁车间的二次能源利用首先是高炉煤气，每吨生铁的煤气热值达(1.5～1.8)×106千卡,可用作低热值燃料。高压炉顶的煤气余压，可用于煤气透平发电。热风炉烟道废气和液态炉渣的余热也都可以利用。
高炉冶炼的强化及节焦措施
高炉强化即提高高炉利用系数，增加产量，尽力降低燃料比。具体措施有：
使用精料使用精料是高炉高产、优质、低耗的基础。提高入炉的矿石品位，将有效地减少熔剂用量和降低渣量，既能降低高炉冶炼能耗，又可改善料柱透气性。入炉矿石品位每提高1％，约可降低焦比1.5～2.0％,提高产量2.5～3.0％。
使用熟料使用熔剂性烧结矿或球团矿，可大幅度提高矿石还原性能和软化温度，减少
低温还原粉化率和熔剂用量，从而提高高炉中CO的利用率，节约能耗。此外还有利于改善造渣过程，促进高炉热制度的稳定和炉况顺行。根据中国一些炼铁厂的经验，每提高 1％熟料比，约可节约燃料2～3公斤／吨生铁。
改善烧结矿强度及高温冶金性能筛除粒度小于5毫米的矿粉，控制入炉矿石粒度和按粒度分级入炉，可以有力地改善炉料透气性和煤气分布均匀性，有利于强化冶炼。稳定原料成分可稳定高炉冶炼，改善生铁质量。改善烧结矿（球团矿）的还原性，提高软化温度，改进熔滴性能，对节约能耗、提高产量都很有效。
提高焦炭质量降低焦炭灰分，每降低1％,可降低焦比1.5～2.0％，提高产量2.5～3.0％。降低焦炭含硫量有利于降低炉渣碱度，减少熔剂用量，降低焦比，提高生铁质量。提高焦炭强度和减少入炉焦粉量，可改善料柱透气性，对大型高炉更为重要。
改进高炉送风适当较大的风量，即冶炼强度较高，可以增产。特别当冶炼强度过低时，增大煤气流速，可改善气流在炉料中的分布和扩散过程，从而改进气、固相之间的还原和传热，减少高炉热损失，焦比也随之降低；但是当煤气流速超过一定限度，不能与料柱透气性相适应时，将破坏煤气的正常分布和高炉顺行。目前高炉冶炼强度一般在0.9～1.1吨／（米3·日)之间，必须根据实际情况选用最合宜的冶炼强度(见高炉炼铁)，达到既增产又节焦。提高风温可增加鼓风带入高炉内高温区的热量，降低燃料消耗，减少煤气带走的热量。高炉喷吹燃料时，为了提供补偿热，更需提高风温。
富氧鼓风即提高鼓风中含氧量，能提高冶炼强度和炉缸燃烧温度，增加煤气中CO的浓度，减少每吨铁的煤气量并降低炉顶煤气温度，有利于提高产量和降低焦比。特别在高炉大量喷吹燃料时，为使喷吹燃料更好燃烧，提高置换比(每单位喷入燃料可置换焦炭量的比值)，更需用富氧鼓风。其缺点是减少单位生铁的鼓风量的同时，也减少了鼓风带入的热量，所以富氧超过一定程度时，会引起焦比升高。此外，目前制氧成本较高，必须全面考虑各项因素来确定鼓风中适宜的含氧量。
控制风中水分采用蒸汽鼓风，以适当增加并稳定风中水分，有利于高炉顺行，但不利于能量利用。高炉喷吹燃料后采用脱湿送风，除去风中大部分水分，并保持稳定。这样有利于稳定炉况和利用炉缸热能，可以扩大燃料喷吹量，更有效地降低焦比。
高压操作借助安装在煤气管道中的高压阀组，提高炉内煤气的压力，缩小煤气体积，降低煤气流速，减少煤气对料柱的阻力,能促进高炉顺行,有利于进一步提高冶炼强度，同时还能增加煤气在高炉中的停留时间和减少炉尘损失。70年代大多采用0.7～3大气压操作，通常炉顶压力每升高0.1公斤力／厘米2，约可增产2～3％，降低焦比0.5％左右。
高炉喷吹燃料从风口直接把辅助燃料吹入炉缸，代替部分风口前燃烧的焦炭,以降低焦比,强化冶炼。高炉可以喷吹的燃料分液体（重油、轻油、原油、焦油及沥青等）、固体(无烟煤、烟煤、焦粉等)和气体（天然气、焦炉煤气以及炉身喷吹用还原性气体等）三类。中国主要喷吹煤粉。高炉喷吹燃料产生以下后果：
①焦比大幅度降低中国首都钢铁公司1号高炉1966年通过富氧和提高风温，油、煤喷吹量达入炉燃料量的45％，焦比月平均366公斤／吨铁,目前中国多数高炉每吨铁喷煤60～120公斤。焦比降低的主要原因是燃料中的碳代替了风口前燃烧焦炭的碳量；燃料中含
有H2（如重油含H2达10～12％），促进高炉内的还原。
②要求热补偿喷入高炉的燃料在风口前是冷的。在燃烧前汽化分解时要消耗部分热量，使炉缸温度降低（冷化作用），必须提高风温来补偿。此外，喷吹燃料可促进富氧鼓风。苏联喷吹天然气的高炉鼓风含氧可富化到30％以上。
③促进高炉顺行可用来调节炉况高炉喷吹燃料后炉缸中心气流增强，温度提高，风口平面上沿半径温度梯度减小，炉缸工作更均匀。但如喷吹量超过一定限度，中心过吹，则会破坏顺行。遇此情况应采取上部调节，加重中心负荷；下部调节，扩大风口直径，缩短风口长度；以及富氧鼓风等措施。利用改变喷吹量可调节炉况：当炉况向凉时，加大喷吹量；炉况向热时，减少喷吹量。但炉况已凉或已热后则不宜采用。高炉刚开始喷吹燃料，由于“冷化作用”,炉温不高；几小时后,预还原的炉料进入炉缸，炉温又逐渐升高。这段凉热变化期称为“热滞后”时间，可作调节炉况的依据。
④较高压差操作由于喷吹燃料产生的煤气量比被替代的焦炭产生的多，使煤气的浮力增加，加之喷吹燃料后焦比降低，料批中焦炭比例减少，都使料柱阻力增大，压差升高（在高炉顺行前提下，压差略高，仍可维持正常生产）。为了扩大喷吹量，防止压差过高，可提高矿石品位，改善炉料粒度组成，提高炉顶压力，采用富氧鼓风等措施。
⑤改善生铁质量如喷入燃料含硫量低于焦炭，则生铁质量一般有所改善。另外，喷吹燃料后炉缸工作均匀，炉渣脱硫能力升高，也可改善生铁质量。喷吹煤粉时应注意选用低硫煤。中国高炉大部喷吹煤粉，有成熟的经验。喷吹量大，可利用多煤种。工艺上有高压和常压两种流程，前者是在喷吹罐内充以高压气体。喷吹煤粉时必须考虑防爆安全措施。
高炉操作
开炉新建成或停炉新修好的高炉，从点火转入正常生产的过程叫开炉。开炉前炉衬要烘干，一切机电设备要认真检查或试车。配料采用比正常生产高一些的焦比；送风后，按炉温情况逐步过渡到正常焦比。开炉时要注意安全操作，尤其注意不要因煤气操作失误（或漏气），引起中毒或爆炸。
停炉大修高炉生产若干年后，炉衬和炉型严重损坏，继续生产不经济或不安全，需要停炉进行包括更换炉缸炉底砖衬的大修（只包括更换炉身砖衬的修理叫中修，一般常规检修叫小修）。通常把开炉到停炉的时间称为高炉寿命，长的可达十年以上。
高炉休风高炉由于更换风口、渣口或进行其他小型修理而暂时停风叫休风。休风几分钟到几小时的叫短期休风，时间更长的休风叫长期休风。为了安全，长期休风时须把炉喉料面煤气点火，并处理煤气系统。
封炉由于生产任务变化,需停止生产一个时期,炉内换成矿石较少以焦炭为主的炉料，进行停风停产，叫做封炉。停风后，卸下所有风口，渣口用耐火泥和砖密封，尽量防止冷却过程中高炉吸入空气。
炉况顺行高炉操作的首要任务是保持”炉况顺行”。主要是操作时，控制装料、送风、造渣、热量四大制度的稳定，使炉料下降均匀，炉温正常，造渣情况好，获得较高的生铁合格率。
炉况失常和故障难行、悬料和崩料炉料下降不顺畅，叫“难行”。难行发展到完全不动，叫“悬料”。主要是由于原料强度太差、粉末太多，或基本操作制度选择不当所致。
高炉内结瘤时容易悬料。炉料突然崩落，叫“崩料”。高炉出现难行和悬料，一般可减少风量或风温；有条件时，风中加入些水蒸气以减少上升煤气流的浮力，促使炉料恢复下降。如均不见效，应把入炉风量减到允许的最低值，进行“坐料”处理。
炉凉、炉缸冻结和炉热由于配料计算或装料称量错误，使炉内热收入低于支出，炉况失常，或者冷却设备漏水,增加额外热消耗，使渣铁温度下降,叫“炉凉”。炉凉发展到严重程度，渣、铁凝结在炉缸内，叫“炉缸冻结”，属于高炉操作严重事故。而由于配料错误等原因，超过炉内热量需要，叫“炉热”。以上都要采取措施及时调整和处理。
结瘤由于炉料强度不好，粉末太多，操作中煤气流不稳定，炉温剧烈波动，致使熔融物重新凝结在炉墙上，形成炉瘤；此外炉料中含较多的碱金属钾、钠、锌等容易挥发沉积的元素时，也能粘结成炉瘤。结瘤是高炉生产的大敌，轻则导致高炉不顺行，重则使生产完全瘫痪。高炉下部结瘤，可用发展边缘气流同时减轻负荷，或加萤石作洗炉剂进行洗炉；上部结瘤严重时，只能休风，降低料面，进行炸除。
炉前操作出铁高炉出铁是一项比较繁重的工作。一般高炉有一个铁口，每昼夜出铁6～12次。大于2000米3的大高炉有 2～5个铁口，轮流开口出铁。每次出铁30～60分钟。
出铁前的准备工作：①准备铁、渣罐（炉前冲水渣可不用渣罐）；②烘干铁口；③清理并烘干铁沟和撇渣器；④备好堵口泥和泥炮等。出铁时，用电钻将铁口打通，使铁水沿铁沟流入铁罐，送去炼钢或铸块，出铁完了，用泥炮将堵口泥打进铁口，予以封闭。
出渣出铁后1～1.5小时，可开始放渣。一般高炉都有两个出渣口，位置比出铁口略高。出渣到渣口有火焰喷出时，将渣口堵住。如二次放渣后期还没有火焰喷出,为减少炉内渣量,一直放到下次出铁时再堵渣口。近代巨型高炉(＞4000米3),由于渣量少，不设渣口；炉渣随铁水从铁口放出。
在一个炼铁厂里，几座高炉出渣、出铁的时间要错开，以减少铁、渣罐的数目。还要提高渣罐及机车的运行率，以保证炼钢厂、铸铁机能均衡地工作。
高炉冶炼工艺 炉渣碱度是表征和决定炉渣物理化学性能的最重要的特性指数。碱度用 等碱性氧化物与酸性氧化物的重量百分比的比值来表示。为简便起见通常均用 ,当Al2O3和MgO的含量高、波动大时，采用后两种表示方法。 渣中(CaO+MgO)＜(SiO2+Al2O3)的渣叫酸性渣。这种渣粘度大,凝固慢,通称长渣。(CaO+MgO)＞(SiO2+Al2O3)的渣叫碱性渣。高碱渣凝固温度高，冷凝快，熔融时流动性好；但温度偏低时，析出固相，就变得粘稠。这种渣也叫短渣。 (CaO+MgO):(SiO2+Al2O3)≈1.0的炉渣,凝固温度较低，流动性也较好。在高炉中，为了保证炉况顺行和某些反应的顺利进行，炉渣在炉缸温度范围内的粘度最好不大于5泊，最高不宜超过25泊。同时,粘度也不宜过低，过低时容易侵蚀炉衬，缩短高炉寿命。 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 冶炼过程 高炉中铁的还原 高炉中其他元素的还原 铁水中的碳 高炉炉渣及渣铁反应 炉料和煤气的运动 高炉中的能量利用 能量的来源和消耗 高炉操作线图 高炉炼铁车间的二次能源利用 高炉冶炼的强化及节焦措施 高炉强化 高炉喷吹燃料 高炉操作 开炉；停炉大修；高炉休风；封炉；炉况顺行 炉况失常和故障 炉前操作 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
冶炼过程 高炉冶炼是把铁矿石还原成生铁的连续生产过程。铁矿石、焦炭和熔剂等固体原料按规定配料比由炉顶装料装置分批送入高炉，并使炉喉料面保持一定的高度。焦炭和矿石在炉内形成交替分层结构。矿石料在下降过程中逐步被还原、熔化成铁和渣，聚集在炉缸中，定期从铁口、渣口放出。 鼓风机送出的冷空气在热风炉加热到800～1350℃以后，经风口连续而稳定地进入炉缸，热风使风口前的焦炭燃烧，产生2000℃以上的炽热还原性煤气。上升的高温煤气流加热铁矿石和熔剂，使成为液态；并使铁矿石完成一系列物理化学变化，煤气流则逐渐冷却。下降料柱与上升煤气流之间进行剧烈的传热、传质和传动量的过程。 下降炉料中的毛细水分当受热到100～200℃即蒸发，褐铁矿和某些脉石中的结晶水要到500～800℃才分解蒸发。主要的熔剂石灰石和白云石，以及其他碳酸盐和硫酸盐，也在炉中受热分解。石灰石中CaCO3和白云石中MgCO3的分解温度分别为900～1000℃和740～900℃。铁矿石在高炉中于 400℃或稍低温度下开始还原。部分氧化铁是在下部高温区先熔于炉渣，然后再从渣中还原出铁。 焦炭在高炉中不熔化,只是到风口前才燃烧气化,少部分焦炭在还原氧化物时气化成CO。而矿石在部分还原并升温到1000～1100℃时就开始软化；到1350～1400℃时完全熔化；超过1400℃就滴落。焦炭和矿石在下降过程中，一直保持交替分层的结构。由于高炉中的逆流热交换,形成了温度分布不同的几个区域。在图1中，①区是矿石与焦炭分层的干区，称块状带，没有液体；②区为由软熔层和焦炭夹层组成的软熔带，矿石开始软化到完全熔化； ③区是液态渣、铁的滴落带，带内只有焦炭仍是固体；④风口前有一个袋形的焦炭回旋区，在这里，焦炭强烈地回旋和燃烧，是炉内热量和气体还原剂的主要产生地。 高炉冶炼工艺 液态渣铁积聚于炉缸底部,由于比重不同,渣液浮于铁液之上,定时从炉缸放出。铁水出炉温度一般为1400～1550℃，渣温比铁温一般高30～70℃。
本文是我根据我的上传的上一个文库资料继续修改的，以前那个因自己也没有吃透，没有条理性，现在这个是我在基本掌握高炉冶炼的知识之后再次整理的，比上次更具有系统性。同时也增加了一些图片，增加大家的感性认识。希望本文对你有所帮助。 本次将高炉炼铁工艺流程分为以下几部分： 一、高炉炼铁工艺流程详解 二、高炉炼铁原理 三、高炉冶炼主要工艺设备简介 四、高炉炼铁用的原料 附：高炉炉本体主要组成部分介绍以及高炉操作知识 工艺设备相见文库文档：
一、高炉炼铁工艺流程详解 高炉炼铁工艺流程详图如下图所示：
二、高炉炼铁原理 炼铁过程实质上是将铁从其自然形态——矿石等含铁化合物中还原出来的过程。 炼铁方法主要有高炉法、 直接还原法、熔融还原法等，其 原理是矿石在特定的气氛中（还 原物质CO、H2、C；适宜温度 等）通过物化反应获取还原后的 生铁。生铁除了少部分用于铸造 外，绝大部分是作为炼钢原料。 高炉炼铁是现代炼铁的主 要方法，钢铁生产中的重要环节。 这种方法是由古代竖炉炼铁发展、改进而成的。尽管世界各国研究发展了很多新的炼铁法，但由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大,劳动生产率高,能耗低，这种方法生产的铁仍占世界铁总产量的95％以上。 炼铁工艺是是将含铁原料（烧结矿、球团矿或铁矿）、燃料（焦炭、煤粉等）及其它辅助原料（石灰石、白云石、锰矿等）按一定比例自高炉炉顶装入高炉，并由热风炉在高炉下部沿炉周的风口向高炉内鼓入热风助焦炭燃烧（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料），在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧
化碳和氢气。原料、燃料随着炉内熔炼等过程的进行而下降，在炉料下降和上升的煤气相遇，先后发生传热、还原、熔化、脱炭作用而生成生铁，铁矿石原料中的杂质与加入炉内的熔剂相结合而成渣，炉底铁水间断地放出装入铁水罐，送往炼钢厂。同时产生高炉煤气，炉渣两种副产品，高炉渣铁主要矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成，自渣口排出后，经水淬处理后全部作为水泥生产原料；产生的煤气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。炼铁工艺流程和主要排污节点见上图。
碱度投加量的实例计算！ 一、PH对硝化的影响 pH值酸碱度是影响硝化作用的重要因素。硝化细菌对pH反应很敏感，在pH中性或微碱性条件下（pH为8～9的范围内），其生物活性最强，硝化过程迅速。 当pH＞9.6或＜6.0时，硝化菌的生物活性将受到抑制并趋于停止。 若pH＞9.6时，虽然NH4＋转化为NO2—和NO3—的过程仍然异常迅速，但是从NH4的电离平衡关系可知，NH3的浓度会迅速增加。由于硝化菌对NH3极敏感，结果会影响到硝化作用速率。 在酸性条件下，当pH＜7.0时硝化作用速度减慢， pH ＜6.5硝化作用速度显著减慢，硝化速率将明显下降。pH＜5.0时硝化作用速率接近零。 pH下降的原因 pH下降的原因有两个，一是进水碱度不高。二是进水碳源不足，无法补充硝化消耗的一半的碱度。
由硝化方程式可知，随着NH3-N被转化成NO3—-N，会产生部分矿化酸度H+，这部分酸度将消耗部分碱度，每克NH3-N转化成NO3—-N约消耗7.14g 碱度(以CaC03计)。因而当污水中的碱度不足而TKN 负荷又较高时，便会耗尽污水中的碱度，使混合液中的pH值降低至7.0以下，使硝化速率降低或受到抑制。 如果无强酸排人，正常的城市污水应该是偏碱性的，即pH一般都大于7.0，此时的pH则主要取决于人流污水中碱度的大小。 所以，在生物硝化反应器中，应尽量控制混合液pH＞7.0，制pH＞7.0，是生物硝化系统顺利进行的前提。 而要准确控制pH，pH＜6.5时，则必须向污水中加碱。应进行碱度核算。 二、脱氮需碱量的计算 在硝化过程中需要消耗一定量的碱度，如果污水中没有足够的碱度，硝化反应将导致pH值的下降，使反应速率减缓，所以硝化反应要顺利进行就必须使污水中的碱度大于硝化所需的碱度。在实际工程应用中，对于典型的城市污水，进水中NH3-N浓度一般为20～40mg
溶 液 PH 的 计 算 方 法 内蒙古赤峰市松山区当铺地中学024045白广福 众所周知,溶液的酸碱度可用c(H +)或c(OH -)表示,但当我们遇到较稀的溶液时,这时再用 C(H +)或C(OH -)表示是很不方便的,为此丹麦化学家索伦森提出了PH 。它的定义为氢离子浓 度的负常用对数.PH=－lgc(H +)。在高中阶段,以水的电离和溶液PH 计算为考查内容的试题 能有效的测试考生的判断、推理、运算等思维能力；在近几年的高考试题中也是屡见不鲜。 下面介绍几种关于溶液PH 的计算方法。 1、单一溶液PH 的计算 (1)强酸溶液：如H n A,设物质的量浓度为cmoL/L,则c(H +)=ncmoL/L, PH=－lgc(H +)= － lgnc 例1、求0.1 mo1／L 盐酸溶液的pH ？ 解析:盐酸是强酸,所以 0.1moL/L 盐酸的c(H +)为0.1moL/L ,带入PH=－lgc(H +)即得PH=1 (2)强碱溶液,如B(OH)n,设溶液物质的量浓度为cmoL/L,则c(H +)=14 10nc -moL/L,PH=－lgc(H +)=14＋lgnc 2、两两混合溶液的PH 计算 (1)强酸与强酸混合 由C(H + )混=112212()()c H V c H V V V ++++先求出混合后的C(H +)混,再根据公式求出PH. 技巧一:若两强酸等体积混合,可用速算法:混合后的PH 等于混合前溶液PH 小的加0.3如: (2)强碱与强碱混合 由c(OH - )混=112212()()c OH V c OH V V V --++先求出混合后C(OH -),再通过K w 求出(H +). 技巧二：若两强碱溶液等体积混合,可采用速算法:混合扣溶液的PH 等于混合前溶液PH 大的减去0.3. 例2、（93年高考题）25mLPH=10的氢氧化钾溶液跟50mLPH=10的氢氧化钡溶液混合, 混合液的PH 是( ) Ａ、9.7 B 、10 C 、10.3 D 、10.7 解析：根据技巧二、可得出答案为Ｂ （3）强酸与强碱混合 强酸与强碱混合实质为中和反应，可以有以下三种情况： ①若恰好中和，ＰＨ＝7。 例3、（04年全国新老课程11题）1体积pH=2.5的盐酸与10体积某一元强碱溶液恰好完 全反应，则该碱溶液的pH 等于（ ） A 。9.0 B 。9.5 C 。10.5 D 。11.0 解析：因为是恰好中和，则中和后溶液的ＰＨ＝7，设碱的ＰＨ＝Ｘ，则有 2.5141101010X --?=?，解得Ｘ＝10.5，答案为Ｃ。 ②若酸剩余，先求出中和后剩余的c(H +),再求出ＰＨ ③若碱剩余，先求出中和后剩余的c(OH -), 再通过K w 求出c(H +)，最后求ＰＨ。 3、溶液稀释后的ＰＨ求法
转炉终渣成分的研究 胡文华，冒建忠 (马钢第二钢轧总厂炼钢分厂马鞍山243000) 摘要：转炉炼钢过程中终渣的碱度(R)、MgO及FeO含量是炉渣成分最重要的指标参数，合理的炉渣成分是保证冶炼过程脱P、脱S，溅渣护炉等冶金性能的基本前提，通过对马钢第二钢轧总厂炼钢分厂的大量现场终渣成分数据的分析研究，总结出FeO与R、MgO的关系，摸索出适合的终渣成分参数，为控制合理的炉型和提高冶金效果提供巨大帮助。 关键词：转炉终渣成分 0 引言 在整个转炉炼钢过程中炉渣起着十分重要的作用，其参与脱S、脱P等一系列反应，同时在冶炼过程中减缓氧气流对炉衬的冲刷，而且覆盖在钢水表面的炉渣能有效地阻止钢水氧化和有害气体进入钢液。通过对终渣指标的研究可直接反映过程炉渣的控制合理与否，并且终渣成分将直接影响溅渣护炉效果，因此终渣研究在转炉炼钢生产中具有重要意义。 l 主要工艺条件及参数 公称容量：4×40t氧气顶底复吹转炉。 出钢量：平均出钢量为36~40t／炉。 出钢温度：1650~1700℃。 氧枪：拉瓦尔型三孔喷头。 氧气工作压力：0．65～0．85MPa。 冶炼周期：20～25min。 生产主要钢种为普通碳素结构钢、低合金钢，小方坯全连铸。 连铸比为100％。 铁水条件见表1。 2 转炉炉渣概述 2．1 炉渣的来源[1] 1)冶炼过程中根据铁水条件有目的地加入的造渣料，如石灰、轻烧镁球、白云石等； 2)铁水，废钢以及加人的矿石等材料中的Si、Mn、P、S和Fe等元素氧化产物； 3)吹炼过程中侵蚀的炉衬和溅渣层。 2．2 不同冶炼时期炉渣的矿物组成 1)吹炼前期，此时炉膛内铁水温度不高，加入的石灰、轻烧镁球等造渣料并未完全融化，由于Si、Mn与氧的亲和力强，所以其氧化速度比C快，同时Fe也被氧化，温度升高，石灰部分融化形成炉渣，生成的SiO2、MnO、FeO等氧化物进入渣中，此时碱度约为1．3～1．7，渣中的矿物组成主要是橄榄石(铁、表1铁水主要物化指标锰、镁、钙)SiO4和玻璃体SiO2。 2)吹炼中期，前期将铁水中的Si、Mn氧化，熔池温度升高，炉渣中石灰溶解，炉渣基本化好，由于CaO与SiO2的亲和力比其他氧化物强，CaO逐渐取代橄榄石中的其他氧化物，形成CaO·SiO2，3CaO·2SiO2，并且随着石灰不断溶解，炉渣碱度不断升高约为2．0～2．5，同时由于激烈的C一O反应消耗了炉渣中FeO，使ω(FeO)降低，渣中矿物形成了2CaO·SiO2，3CaO·SiO2等高熔点化合物(见表2)，此时易导致“返干”。
高炉炼铁主要经济技术指标 选定 （1） 高炉有效容积利用系数(v η) 高炉有效容积利用系数即每昼夜生铁的产量与高炉有效容积之比，即每昼夜1m3有效容积的生铁产量。可用下式表示： 有 V P η= v 式中： v η——高炉有效容积利用系数，t /(m 3·d) P ——高炉每昼夜的生铁产量，t /d 有V ——高炉有效容积，m 3 V η是高炉冶炼的一个重要指标，有效容积利用系数愈大，高炉生产率愈高。 目前，一般大型高炉超过2.3，一些先进高炉可达到2.9。小型高炉的更高。本设计中取2.7。 （2） 焦比（K ） 焦比即 每昼夜焦炭消耗量与每昼夜生铁产量之比，即冶炼每吨生铁消耗焦炭量。可用下式表示： 式中 K ——高炉焦比，kg/t P ——高炉每昼夜的生铁产量，t /d K Q ——高炉每昼夜消耗焦炭量，kg/d 焦比可根据设计采用的原燃料、风温、设备、操作等条件与实际生产情况进行全面分析比较和计算确定。当高炉采用喷吹燃料时，计算焦比必须考虑喷吹物的焦炭置换量。本设计中取K = 330 kg/t （3） 煤比（Y ） 冶炼每吨生铁消耗的煤粉为煤比。本设计中取煤比为180 kg/t . （4） 冶炼强度（I ）和燃烧强度（i ） 高炉冶炼强度是每昼夜31m 有效容积燃烧的焦炭量,即高炉每昼夜焦炭消耗
量与有V 的比值, 本设计I =1.1 t/m 3?d 。 燃烧强度i 既每小时每平方米炉缸截面积所燃烧的焦炭量。本设计i = 30 t/m 2?d 。 （5） 生铁合格率 化学成分符合国家标准的生铁称为合格生铁，合格生铁占总产生铁量的百分数为生铁合格率。它是衡量产品质量的指标。 （6） 生铁成本 生产一吨合格生铁所消耗的所有原料、燃料、材料、水电、人工等一切费用的总和，单位为 元/t 。 （7） 休风率 休风率是指高炉休风时间占高炉规定作业时间的百分数。先进高炉休风率小于1％。 （8） 高炉一代寿命 高炉一代寿命是从点火开炉到停炉大修之间的冶炼时间，或是指高炉相邻两次大修之间的冶炼时间。大型高炉一代寿命为10～15年。 烧结矿、球团矿、块矿用矿比例（炉料结构）：63:27:10 高炉炼铁综合计算 高炉炼铁需要的矿石、熔剂和燃料(焦炭及喷吹燃料)的量是有一定规律的，根据原料成分、产品质量要求和冶炼条件不同可以设计出所需的工艺条件。对于炼铁设计的工艺计算，燃料的用量是预先确定的，是已知的量，配料计算的主要任务，就是计算在满足炉渣碱度要求条件下，冶炼预定成分生铁所需要的矿石、熔剂数量。对于生产高炉的工艺计算，各种原料的用量都是已知的，从整体上说不存在配料计算的问题，但有时需通过配料计算求解矿石的理论出铁量、理论渣量等，有时因冶炼条件变化需要作变料计算 [1]。 4.1 高炉配料计算 配料计算的目的，在于根据已知的原料条件和冶炼要求来决定矿石和熔剂的用量，以配制合适的炉渣成分和获得合格的生铁。 有 V Q I K
矿中的脉石、炉料中的熔剂和其他造渣组分在火法冶金过程中形成的金属硅酸盐、亚铁酸盐和铝酸盐等混合物。此外，炉渣还含有少量的金属硫化物、金属和气体。从广义说，有色金属的吹炼渣、黄渣、蒸馏罐渣、精炼渣等都属有色金属冶金炉渣。 炉渣富集了炉料中的脉石成分和不希望进入主金属的杂质，是一个成分复杂的多元体系。炉渣的主要成分为氧化物。可将构成炉渣的氧化物分为酸性氧化物(如SiO2、Fe2O。等)、碱性氧化物(如FeO、CaO、MgO等)和两性氧化物(如Al2O3、ZnO等)。它们之间的区别在于各氧化物对氧离子的亲疏关系，容易放出氧离子的为碱性氧化物，反之为酸性氧化物。这些氧化物相互结合成各种化合物、固溶体及共晶混合物。 炉渣组成的来源有色金属冶金炉渣中的组分主要来源于五个方面：(1)矿石或精矿中的脉石，如SiO2、CaO、Al2O3、MgO等；(2)炉料在熔炼过程中生成的氧化物，如FeO、Fe3O4等；(3)为满足熔炼需要而加入的熔剂，如SiO2、CaO、FeO、Fe3O4等；(4)熔蚀或冲刷下来的炉衬材料，如MgO、SiO2、Al2O3等；(5)燃料燃烧的灰分，如Al2O3、SiO2等。 有色金属冶金炉渣属FeO–CaO–SiO2系，主要是由FeO、CaO、SiO2组成的硅酸盐，三者之和约占渣量75％～85％，有时甚至达90％。因此，渣的性质在很大程度上由这三个组分所决定。
在冶炼过程中的作用炉渣是火法冶金的必然产物，其量又相当大。例如反射炉炼铜产出的炉渣约为熔锍质量的200％～500％。炉渣在冶炼过程中主要起八方面的作用。 (1)熔融炉渣富集了炉料中几乎全部的脉石和大部分的杂质，并在造渣过程中完成了金属的某些熔炼和精炼过程。例如铜、镍硫化矿造锍熔炼时，铜、镍等硫化物与硫化亚铁富集为熔锍，而铁的氧化物与脉石、熔剂和燃料灰分等形成熔渣。(2)熔炼生成的金属或锍熔体液滴分散在熔渣中，它们的汇合长大和澄清分离都是在熔渣介质中进行的。因此，熔渣对熔炼生成的金属或熔锍与造渣成分分离的程度起着重要的作用。(3)覆盖在金属或熔锍表面的熔渣层起保护金属和熔锍的作用。(4)熔渣在冶炼过程中除富集炉料中的脉石等成分外，有时还起富集有价组分的作用，如钛精矿还原熔炼所得的高钛渣，以及吹炼含钒和含铌的生铁所得的钒渣和铌渣等都是提取钛、钒和铌等的原料。(5)熔渣在一些冶炼过程中还起着特殊作用，在烧结焙烧过程中造渣成分起到粘合结块的作用；在鼓风炉熔炼过程中，炉渣的组成基本上决定了炉内的温度，低熔点渣型的强化熔炼只能提高炉子生产能力而不能提高炉内温度，要提高炉内温度必须选择熔点高的渣型；在电炉熔炼时，炉渣起电阻发热体作用。(6)炉渣的性质决定着熔炼过程的燃料消耗量，热焓量大的和熔点高的炉渣，熔炼的燃料消耗量也增加。(7)炉渣的性质和熔炼产出的渣量是影响金属回收率的一个重要因素，因为渣含金属的损失是冶金过程中金属损失
高炉炼铁工艺流程(经 典)
本文是我根据我的上传的上一个文库资料继续修改的，以前那个因自己也没有吃透，没有条理性，现在这个是我在基本掌握高炉冶炼的知识之后再次整理的，比上次更具有系统性。同时也增加了一些图片，增加大家的感性认识。希望本文对你有所帮助。 本次将高炉炼铁工艺流程分为以下几部分： 一、高炉炼铁工艺流程详解 二、高炉炼铁原理 三、高炉冶炼主要工艺设备简介 四、高炉炼铁用的原料 附：高炉炉本体主要组成部分介绍以及高炉操作知识 工艺设备相见文库文档：
一、高炉炼铁工艺流程详解 高炉炼铁工艺流程详图如下图所示：
二、高炉炼铁原理 炼铁过程实质上是将铁从其自然形态——矿石等含铁化合物中还原出来的过程。 炼铁方法主要有高炉法、直接 还原法、熔融还原法等，其原理 是矿石在特定的气氛中（还原物 质CO、H2、C；适宜温度等） 通过物化反应获取还原后的生 铁。生铁除了少部分用于铸造 外，绝大部分是作为炼钢原料。 高炉炼铁是现代炼铁的主要方 法，钢铁生产中的重要环节。这 种方法是由古代竖炉炼铁发展、改进而成的。尽管世界各国研究发展了很多新的炼铁法，但由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大,劳动生产率高,能耗低，这种方法生产的铁仍占世界铁总产量的95％以上。 炼铁工艺是是将含铁原料（烧结矿、球团矿或铁矿）、燃料（焦炭、煤粉等）及其它辅助原料（石灰石、白云石、锰矿等）按一定比例自高炉炉顶装入高炉，并由热风炉在高炉下部沿炉周的风口向高炉内鼓入热风助焦炭燃烧（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料），在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气。原料、燃料随着炉内熔炼等过程的进行而下降，
工长公式 1．透气性指数 透气性指数＝风量/（风压－顶压） 2．压差 压差＝风压－顶压 3．综负 综负＝矿石批重/(焦批干基＋焦丁干基＋煤粉×1000/小时料批)＋0.005＋0.00001 4．理燃 理燃(迁钢)＝1500＋0.74×风温－1.6×煤粉×1000/（小时料批×批铁量）－7.6×鼓风湿度＋40×（0.995×氧量＋0.21×（风量－0.995×氧量）/(风量－0.21)） 理燃(1，3炉)＝1530＋0.763×风温+[4970×氧量/(1.088×60×风量)－3770×煤量/(1.088×60×风量)]
5．炉腹煤气 炉腹煤气＝1.21×风量＋氧量/30+鼓风湿度/1000×44.8/18×（风量＋氧量/60）+煤粉×1000/60× 3.6/100×22.4/2 6．标准风速 标准风速=风量/(风口面积×60) 7．实际风速 实际风速=((标准风速×（风温＋273）×1.033)/((1.033＋风压)×（273＋20）) 8．鼓风动能 鼓风动能＝1.471×风量3/风口面积2×（风温＋273）2/（风压×101325＋101325）2×10-5×103/9.80665 9．二元碱度 二元碱度=CaO / (SiO2-矿批×含铁量×Si系数×2.14) 10．三元碱度 三元碱度=（CaO＋MgO）/ (SiO2-矿批×含铁量×Si系数×2.14)
11．渣铁比 渣铁比＝CaO×96000/Fe×CaO系数 12．硫负荷 硫负荷＝S/Fe×960 13．批铁量 批铁量＝Fe×0.995/0.95 14．炉渣碱度 R2=CaO/SiO2 R3=(CaO+MgO)/SiO2 R4=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) 15．冶炼周期 冶炼周期=风口中心线至料线炉容/(每批料体积×（1－0.12）16. 出铁流速
1）掌握熔渣的以下化学特性 将炉渣中的氧化物分为三类： （1）酸性氧化物：2SiO 、25P O 、25V O 、23Fe O 等； （2）碱性氧化物：CaO 、MgO 、FeO 、MnO 、23V O 等； （3）两性氧化物：23Al O 、2TiO 、23Cr O 等。 碱度的三种定义 （1）过剩碱 根据分子理论，假设炉渣中有22RO SiO ?，254RO P O ?，23RO Fe O ?，233RO Al O ?等复杂化合物存在。炉渣中碱性氧化物的浓度就要降低。实际的碱性氧化物数 B n 叫超额碱或过剩碱，其中CaO CaO MgO FeO MnO n n n n n =+++ +∑ （2）碱度223%%%CaO SiO Al O +，223%%%%CaO MgO SiO Al O ++，225 %%%CaO SiO P O + （3）光学碱度 i N －氧化物i 中阳离子的当量分数。具体计算i i i i i m x N m x = ∑ ，其中 i m －氧化物i 中的氧原子数；i x －氧化物i 在熔渣中的摩尔分数。 熔渣的氧化还原能力 定义%FeO ∑表示渣的氧化性。认为渣中只有FeO 提供的氧才能进入钢液，对钢液中的元素进行氧化。渣中23Fe O 和FeO 的量是不断变化的，所以讨论渣的氧化性，有必要将23Fe O 也折算成FeO ，就有两种算法： （1）全氧法 23%% 1.35%FeO FeO Fe O =+∑ （2）全铁法 23 %%0.9%FeO FeO Fe O =+∑ 注：决定炉渣向钢液传氧的反应是 []%FeO O K a ?=或
炉渣利用技术炉渣利用工艺 1 用于流化床锅炉的链带式排渣控制冷却器 2 高炉水碎炉渣或其粒度调整物的防凝结剂及防凝结方法 3 高炉铁水渣铁分离装置 4 烟道灰、炉渣活化剂 5 高效利用工业炉熔渣显热的新一步法矿棉技术 6 一种电炉炼钢吹氧喷粉氧燃助熔及造泡沫渣工艺 7 钢包炉用脱氧造渣剂 8 用气、水反冲高炉水渣滤层的方法 9 旋风炉炉渣生产岩棉热衔接工艺及所采用的补热炉 10 用于液体炉渣脱铬和/或脱镍的方法 11 一种电渣炉控制系统 12 用锅炉废渣灰制水硬性凝固剂方法 13 粉煤灰炉渣砼小型空心砌块 14 炼钢电弧炉泡沫渣控制方法 15 危险废弃物及医疗垃圾处理用的溶渣焚烧炉及工艺方法 16 用于氧化处理炼钢厂炉渣的方法及所得到的LD渣 17 一种控制转炉炉底上涨溅渣的方法 18 一种用镍熔炼炉渣和钢渣的混合渣炼铁的方法 19 型煤炉正块缓漏卸双向分离排渣器 20 转炉出钢用挡渣锥 21 一种冶金炉风口、渣口表面强化的方法 22 用含钛高炉渣制备光催化材料的方法 23 一种以炉渣为基料的合成材料及其生产工艺 24 轻质隔声炉渣混凝土建筑板材 25 炉渣冷却机 26 利用沸腾炉渣制造泡沫型隔热防水保温材料 27 利用电厂炉渣生产水泥的方法 28 粒化高炉矿渣水泥砂浆 29 防御液态排渣炉析铁熔蚀的金属陶瓷涂层 30 转炉溅渣护炉方法 31 造气炉渣运用煅烧石灰的方法 32 一种石灰质碳化煤球(棒)造气炉渣的新用途 33 直流电弧电渣加热钢包炉及其控制方法 34 一种利用石灰质碳化煤球造气炉渣生产的路面砖及其方法 35 用于沸腾炉的层燃式灰渣燃烬冷却床 36 用浓盐酸高温高压处理锅炉灰渣浸取其中三氧化二铝的综合利用方法 37 稀土精矿渣电弧炉冶炼稀土中间合金 38 稀土精矿球团(或块)矿热炉制备稀土精矿渣和含铌磷铁 39 低温干馏、炉渣再燃、刮板传动式锅炉 40 用喷粉方法处理熔渣生产高价值炉渣制品 41 促进粒状炉渣脱水用的混合剂和使用方法
本次将高炉炼铁工艺流程分为以下几部分： 一、高炉炼铁工艺流程详解 二、高炉炼铁原理 三、高炉冶炼主要工艺设备简介 四、高炉炼铁用的原料 附：高炉炉本体主要组成部分介绍以及高炉操作知识 工艺设备相见文库文档： 一、高炉炼铁工艺流程详解 高炉炼铁工艺流程详图如下图所示：
二、高炉炼铁原理 炼铁过程实质上是将铁从其自然形态——矿石等含铁化合物中 还原出来的过程。 炼铁方法主要有高炉法、直 接还原法、熔融还原法等，其原 理是矿石在特定的气氛中（还原 物质CO、H2、C；适宜温度等） 通过物化反应获取还原后的生 铁。生铁除了少部分用于铸造外， 绝大部分是作为炼钢原料。 高炉炼铁是现代炼铁的主要
方法，钢铁生产中的重要环节。这种方法是由古代竖炉炼铁发展、改进而成的。尽管世界各国研究发展了很多新的炼铁法，但由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大,劳动生产率高,能耗低，这种方法生产的铁仍占世界铁总产量的95％以上。 炼铁工艺是是将含铁原料（烧结矿、球团矿或铁矿）、燃料（焦炭、煤粉等）及其它辅助原料（石灰石、白云石、锰矿等）按一定比例自高炉炉顶装入高炉，并由热风炉在高炉下部沿炉周的风口向高炉内鼓入热风助焦炭燃烧（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料），在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气。原料、燃料随着炉内熔炼等过程的进行而下降，在炉料下降和上升的煤气相遇，先后发生传热、还原、熔化、脱炭作用而生成生铁，铁矿石原料中的杂质与加入炉内的熔剂相结合而成渣，炉底铁水间断地放出装入铁水罐，送往炼钢厂。同时产生高炉煤气，炉渣两种副产品，高炉渣铁主要矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成，自渣口排出后，经水淬处理后全部作为水泥生产原料；产生的煤气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。炼铁工艺流程和主要排污节点见上图。
实验报告 姓名：班级：同组人： 项目碱度的测定课程：分析化学学号： 一、实验目的 1、掌握酸碱滴定法测定碱度的原理和方法。 2、掌握碱度测定结果的计算。 3、熟练滴定操作及相关仪器的操作方法。 二、实验原理 水的碱度主要由碳酸盐、重碳酸盐、及氢氧化物组成,但在某些情况下,如水中存在磷酸盐、硅酸盐、硼酸盐等也会产生一定的碱度。 碱度的测定是在水样中加入适当的指示剂,用酸标准溶液进行滴定,可分别测出水样 中各种碱度,其反应如下： OH- + H+= H2O CO32- + H+= HCO3- HCO3-+ H+= H2O + CO2 根据上述到达终点时所用酸的量可计算出溶液中碳酸盐、重碳酸盐及总碱度。 三、仪器和药品 仪器：250mL锥形瓶3个;50mL酸式滴定管1支、20、50 mL移液管、50mL量筒。试剂：0.1%酚酞指示剂、0.1%甲基橙指示剂、0.1mol/L盐酸标准溶液、0.05000mol/L Na2CO3 四、内容及步骤 （一）0.1mol/L盐酸标准溶液浓度的标定 准确量取20.00mL 已配好的0.05000mol/L Na2CO3标准溶液置于3只250mL锥形瓶中,加水约30mL,温热,摇动使之溶解,以甲基橙为指示剂,以0.lmol/LHCl标准液滴定至溶液由黄色转变为橙色,记下HCl标准溶液的消耗用量（3份测定的平均偏差应小于0.2%,否则应重复测定）,并计算出HCl标准溶液的浓度。 （二）碱度的测定（双指示剂法） 准确移取水样l00mL于250mL锥形瓶中,加人酚酞指示剂三滴,如呈红色,用0.1mol/L 盐酸溶液滴定至颜色刚好消失,记下盐酸溶液的消耗体积(V1);在此溶液中,再加入2滴甲基橙指示剂,继续用标准盐酸溶液滴定至橙色为止,记下盐酸的消耗量(V)。判断水样中碱度的组成及含量。 五、实验结果记录与计算 （一）盐酸标准溶液浓度的标定
浅谈炉渣碱度计算 摘要：通过计算机办公软件Microsoft Excel 编辑公式计算和分析炉渣碱度，并对现在玉钢炼铁作业区高炉工长核料计算提出改进意见。 关键词：碱度Excel 核料 The basicity on slag calculation Kang yun Abstract:through the computer software for office use Microsoft Excel edit formula calculation and analysis the basicity slag, and now working in the blast furnace ironmaking jade steel foreman nuclear material calculation improvements. Keywords: alkalinity Excel nuclear material 一、概论 玉钢炼铁作业区于2005年2月28日开炉投产，现有450m3高炉两座，1080m3高炉一座。开炉后高炉操作沿用昆钢老厂的核料计算，采用每批料需加石灰石量来作为碱度调整的依据，进行核料计算。由于现在炉料结构的变化，碱度调剂采用改变烧结矿和酸性炉料之间配比的方法，取代石灰石调整碱度。原来的核料计算已经不适应现在的生产需求，因此，探索和寻找新的核料方法具有重要的意义。 二、炉渣配料计算 1、Microsoft Excel 简介 Microsoft Excel是微软公司的办公软件Microsoft Office 的组件之一，是微软公司为Windows操作系统编写的一款表格处理软件，它可以进行各种数据的处理，统计分析和辅助决策操作，广泛地应用于管理、统计、金融等众多领域。 本文才用Excel的公式编辑计算炉渣碱度和炉料结构中烧结矿和球团矿的理论配比。解决原料大幅度变化时的配料计算。 2、核料计算 计算方法为：每批料所需的石灰石量=[(入炉点的SiO2量－还原生铁中的
污水生物硝化处理工艺pH值控制及碱度核算 污水生物硝化处理工艺pH值控制及碱度核算 一、影响硝化的重要因素 1、pH和碱度对硝化的影响 pH值酸碱度是影响硝化作用的重要因素。硝化细菌对pH反应很敏感，在pH中性或微碱性条件下（pH为8～9的范围内），其生物活性最强，硝化过程迅速。 当pH＞9.6或＜6.0时，硝化菌的生物活性将受到抑制并趋于停止。 若pH＞9.6时，虽然NH4＋转化为NO2—和NO3—的过程仍然异常迅速，但是从NH4的电离平衡关系可知，NH3的浓度会迅速增加。由于硝化菌对NH3极敏感，结果会影响到硝化作用速率。 在酸性条件下，当pH＜7.0时硝化作用速度减慢，pH＜6.5硝化作用速度显著减慢，硝化速率将明显下降。pH＜5.0时硝化作用速率接近零。 pH下降的原因 pH下降的原因可能有两个，一是进水中有强酸排入，导致人流污水pH降低，因而混合液的pH也随之降低。 由硝化方程式可知，随着NH3-N被转化成NO3—-N，会产生部分矿化酸度H+，这部分酸度将消耗部分碱度，每克NH3-N转化成NO3—-N约消耗7.14g碱度(以CaC03计)。因而当污水中的碱度不足而TKN负荷又较高时，便会耗尽污水中的碱度，使混合液中的pH值降低至7.0以下，使硝化速率降低或受到抑制。 如果无强酸排人，正常的城市污水应该是偏碱性的，即pH一般都大于7.0，此时的pH 则主要取决于人流污水中碱度的大小。 所以，在生物硝化反应器中，应尽量控制混合液pH＞7.0，制pH＞7.0，是生物硝化系统顺利进行的前提。 而要准确控制pH，pH＜6.5时，则必须向污水中加碱。应进行碱度核算。 2、有机负荷的影响 在采用曝气生物滤池工艺进行硝化除氮时，NH4-N的去除在一定程度上取决于有机负荷。当有机负荷稍高于3.0kgBOD／(m3滤料·d)时，NH3-N的去除受到抑制；当有机负荷高于4.0kgBOD/（m3滤料·d)时，NH3-N的去除受到明显抑制。因此采用曝气生物滤池进行同步除碳和硝化时，必须降低有机负荷。 根据上述分析，在采用曝气生物滤池工艺进行针对去除有机物的工程设计时，首先必须针对处理水类型和排水水质要求选择合适的BOD容积负荷，BOD容积负荷的选取应根据同类型污水处理厂的实际运行数据加以分析后确定，并在设计时留有一定余量。在采用曝气生物滤池进行同步除碳和硝化时，必须降低有机负荷，最好使有机负荷控制在2.0kgBOD／(m3滤料·d)以下。 二、生物滤池硝化需碱量的计算
烧结矿的碱度计算 设计时配料计算与现场配料计算相比有以下的不同点:1)原料化学成分要齐全准确,计算前要调整到各成分的数量之与为100%;2)各配料比的总与应为100%;3)选用经验数据应可靠,计算力求准确;4)烧结矿的碱度使得高炉炉料中不添加或少添加石灰石。 烧结矿的碱度就是根据高炉冶炼时规定的炉渣碱度来确定的。高炉的炉渣碱度主要决定于入炉原料的碱度。在单一烧结矿入炉的条件下,炉渣的碱度则决定于烧结矿。由于炉渣碱度要求一定,烧结矿的碱度也应一定。最理想的烧结矿碱度应使高炉炉料中不再加入石灰石,炉渣的碱度就达到规定的要求,这种烧结矿称为自熔性烧结矿。有些炼铁厂,高炉炉料配比中有较多的天然矿石,为了不加或少加石灰石,使用高碱度烧结矿,这种烧结矿也称为熔剂性烧结矿。 烧结矿碱度有以下几种表示法: R为烧结矿碱度,CaO,MgO,SiO2,Al2O3,,为烧结矿中各成分的含量%、在原料中Al2O3及MgO含量波动不大的情况下,采用(3)式表示,只有Al2O3或MgO波动较大的情况才用(1)或(2)式。对于我国大多数烧结厂来说,其原料中的Al2O3及MgO都比较稳定,因此采用CaO/SiO2表示烧结矿的碱度。 自熔性烧结矿碱度可由以下步骤计算: 设烧结矿的碱度为R 炉渣的碱度为R′ 混合矿含铁Fe矿% 生铁含铁Fe生铁% 混合矿含CaO及SiO2为CaO矿及SiO2矿% 焦炭含CaO及SiO2为CaO焦及SiO2焦% 高炉焦比K千克/100千克生铁 1)每100千克生铁消耗的混合矿量为:
该式没有考虑生铁中Si要消耗SiO2,,也没有考虑到石灰石及焦粉配入烧结料中带入的SiO2,当焦比低时,生铁中含Si较高时误差较大,若考虑生铁中的Si消耗SiO2,以及焦粉带入的SiO2,则烧结矿的碱度应按下式计算: 式中K′———每100千克烧结矿消耗的焦粉千克数; SiO2焦′———焦粉中含SiO2; A———每千克生铁消耗的烧结矿千克数。 举例:高炉炉渣的碱度为1、05,生铁含Fe为94%,含Si为0、7%、混合矿含Fe为53%,SiO2为9、47%,每100千克烧结矿的焦粉消耗7、5千克。焦炭灰分为11、38%,其中CaO5、32%,SiO245、12,高炉焦比为575千克。 由(4)式可知:
在文学家的语言里，钢和渣是完全对立的，钢表示人的坚强，渣代表坏人坏事、无可救药。但在冶金家的眼里，钢和渣是统一的：没有好渣，就没有好钢；把渣炼好，好钢自然就产生了。所以，炼钢就是炼渣。 渣由熔化的氧化物形成。炼钢反应产生的二氧化硅、氧化锰、五氧化二磷和氧化铁都进入到渣中。为了造渣儿加入熔剂，其中含有氧化钙、氧化锰、氧化镁、三氧化二铝、氧化钙等。钢中的硫也会成为硫化物转入渣中。特殊情况下还会有其他氧化物，例如炼不锈钢时有氧化铬，炼高速工具钢时有氧化钨等。所以，熔渣是以多种氧化物为主的复杂溶液。酸性渣的主体是CaO – SiO2 – MnO – FeO 三种氧化物。碱性氧化渣则以CaO – SiO2 –FeO 三组原为代表，其他物质按其性质归入某一类，如P2O5 呈酸性归入SiO2类，MnO带氧化性归入FeO 类。碱性还原渣以CaO – SiO2 – Al2O3 三组元为代表。 炼钢实际上就是对生铁的一种精炼过程。 转炉炼钢：转炉的炉体可以转动，用钢板做外壳，里面用耐火材料做内衬。转炉炼钢时不需要再额外加热，因为铁水本来就是高温的，它内部还在继续着发热的氧化反应。这种反应来自铁水中硅、碳以及吹入氧气。因为不需要再用燃料加热，故而降低了能源消耗，所以被普遍应用于炼钢。吹入炉内的氧气与铁水中的碳发生反应后，铁水中的碳含量就会减少而变成钢了。这种反应本身就会发出热量来，因而铁水不但会继续保持着熔化状态，而且可能会越来越热。因此，为调整铁水的适合温度，人们还会再加入一些废钢及少量的冷生铁块和矿石等。同时也要加入一些石灰、石英、萤石等，这些物质可以与铁水在变成钢水时产生的废物形成渣子。因此，它们被称为造渣料。转炉炼钢工艺流程：高炉铁水→铁水预处理→复吹转炉炼钢→炉外精炼→连铸→热轧 电炉炼钢：电弧炉炼钢的热源是电能记电弧炉内有石墨做成的电极，电极的端头与炉料之间可以发出强烈的电弧，类似我们看到的闪电，具有极高的热能。我们知道，在炼钢时主要是对铁水中的碳进行氧化以减少碳的含量，但有些钢的品种中需要含有一些容易氧化的其他元素时，如果吹入过多的氧，就会把那些元素也二起氧化了。在这时，用电弧炉炼钢就显得优越多啦。因此，电弧炉往往用来冶炼合金钢和碳素钢。电弧炉主要以废钢材为原料。装好炉料后，炉盖会盖上，随后电极就下降接近炉料表面。这时接通电源，电极就会发出电弧将电极附近的炉料熔化。然后加大电压，加快熔化速度。随着炉料的熔化程度，炉料（钢水）的位置会有变化，这时电极也会自动调整高度而不会淹没在钢水中。用电弧炉炼钢时也要吹进一些氧，以加快熔化速度。这个吹氧的时间必须掌握准确，否则会发生爆炸。在炉料将全部熔化时，钢水表面会漂浮着一层炉渣，这时工人们会取出一些钢水和炉渣来分析它们的成分，看看这炉钢炼得怎么样。如果里面有对钢质量有害的元素，还要继续精炼加以除掉 2、炼钢的任务： 炼钢的任务是：脱硫、托磷、脱碳、脱氧，去除有害气体和非金属及杂物，提高温度和调整成分。[P]对大多数钢来说是有害元素，它在钢中的含量高会引起：“冷脆”，从高温降到0摄氏度以下，钢的塑性和冲击韧性降低，并使钢的焊接性和冷弯性能变差。［S 」对大多数钢来说是有害元素，它在钢中的含量高会引起：“热脆”会使钢的热加工性能变坏，引起高温龟裂，并在金属焊缝中产生气孔和疏松，从而降低焊接强度。［O ］在吹炼过程中，由于吹入了大量的氧气，当吹炼结束，钢水中有大量氧，在钢的凝固过程中，氧以氧化物形式存在，会降低钢的韧性、塑性等加工性能。[C] 炼钢的主要任务之一就是把溶池里的「C ］氧化脱除到所炼钢种的要求。去夹杂物，非金属夹杂物对钢的性能会产生严重影响，应该最大限度驱除。 3 、炉内反应： 炼钢是氧化反应，利用O 和铁水中的C 起化学反应。C 一O反应，放出热量，铁水中主要成分：C 、SI 、Mn 、P 、S 。
1、石灰加入量的计算 shjrl，吨钢石灰加入量＝； double shjrl; jszrl = double.Parse(txtTs.Text.ToString()) + double.Parse(txtTk.Text.ToString()); 金属装入量(吨)＝铁水的重量＋铁块的重量； si = (double.Parse(txtTsSi.Text.ToString()) * double.Parse(txtTs.Text.ToString()) + double.Parse(txtTkSi.Text.ToString()) * double.Parse(txtTk.Text.ToString())) / jszrl; p = (double.Parse(txtTsP.Text.ToString()) * double.Parse(txtTs.Text.ToString()) + double.Parse(txtTkP.Text.ToString()) * double.Parse(txtTk.Text.ToString())) / jszrl; r = double.Parse(txtR.Text.ToString()); if (p <= 0.15) { shjrl = (2.14 * si * r * 1000) / (double.Parse(txtShCao.Text.ToString()) - double.Parse(txtShSio2.Text.ToString()) * r); } else { shjrl = (2.14 * si + 2.29 * p) * r * 1000 / (double.Parse(txtShCao.Text.ToString()) - double.Parse(txtShSio2.Text.ToString()) * r); } 碱度为设定值（3.5） 金属料中P的含量大于0.15％： 金属料中P的含量小于0.15％：
第四章高炉冶炼工艺 课时：2学时 授课内容： 第三节热风炉操作 目的要求： 1.了解热风炉燃料； 2.知道影响热风的因素； 3.掌握热风炉的操作特点、燃烧制度； 4.掌握送风制度和换炉操作。 重、难点： 1.影响热风的因素、热风炉的燃烧制度、送风制度和换炉操作。 教学方法： 利用多媒体以课堂讲授为主，结合实际范例进行课堂讨论。 讲授重点内容提要 第三节热风炉操作 一．热风炉燃料 1．燃料品种及其化学成分、发热量 热风炉的燃料为煤气。 表4—15分别列出几种热风炉常用煤气的成分和发热值。 表4—15 热风炉常用煤气成分及发热值 2．煤气及助燃空气的质量 含尘量：煤气含尘量低于10mg／m3。助燃空气含尘量尽量减少。 煤气含水量：在热风炉附近的净煤气管道上设置脱水器或，使用干法除尘。 净煤气压力：净煤气支管处的煤气应有一定的压力，见表4—16。 表4—16 热风炉净煤气吉管处的煤气压力 3．气体燃料可燃成分的热效应 气体燃料可燃成分的热效应(见表4—17) 表4—17 1 m3气体燃料中各可燃成分l％体积的热效应 二．影响热风温度的因素 1．拱顶温度 ◆限制拱顶温度的因素：
①耐火材料理化性能。实际拱顶温度控制在比拱顶耐火砖平均荷重软化点低l00℃左右(也有按拱顶耐火材料最低荷重软化温度低40～50℃控制)。 ②煤气含尘量。不同含尘量允许的拱顶温度不同(见表4—18)。 表4—18 不同含尘量允许的拱顶温度 ③燃烧产物中腐蚀性介质。为避免发生拱顶钢板的晶间应力腐蚀，必须将拱顶温度控制在不超过l400℃或采取防止晶间应力腐蚀的措施。 ◆热风炉实际拱顶温度低于理论燃烧温度70～90℃。 ◆大、中型高炉热风炉拱顶温度比平均风温高120～220℃。小型高炉拱顶温度比平均风温高l50～300℃。 2．废气温度 允许的废气温度范围：大型高炉废气温度不超过350～400℃，小型高炉不得超过400～450℃。 废气温度与热风温度的关系：提高废气温度可以增加热风温度。在废气温度为200～400℃范围内，每提高废气温度100℃约可提高风温40℃。 影响废气温度的因素：单位时间燃烧煤气量、燃烧时间、蓄热面积。 3．热风炉工作周期 热风炉一个工作周期：燃烧、送风、换炉三个过程自始至终所需的时间。 送风时间与热风温度的关系：随着送风时间的延长，风温逐渐降低。 合适的工作周期：合适的送风时间最终取决于保证热风炉获得足够的温度水平(表现为拱顶温度)和蓄热量(表现为废气温度)所必要的燃烧时间。 4．蓄热面积与格子砖重量 当格子砖重量相同并采用相同工作制度时，蓄热面积大的供热能力大。 格子砖重量大，周期风温降小，利于保持较高风温。 单位风量的格子砖重量增大时，热风炉送风期拱顶温度降减少，即能提高风温水平。 单位风量的格子砖重量相同时，蓄热面积大的拱顶温度降小。 5．其他因素 ◆燃烧器形式和能力 陶瓷燃烧器的煤气和空气、混合较好，燃烧能力大，完全可以满足要求。 ◆煤气量(煤气压力) 煤气量不足或煤气压力波动，拱顶温度不能迅速稳定地升高，热风炉蓄热量减少。 ◆高炉操作 高炉顺行、热风炉工作稳定，能最大限度地保持较高风温水平。 三．热风炉的操作 1．蓄热式热风炉的传热特点 热风炉内的传热主要是指蓄热室格子砖的热交换。 高炉热风温度的高低，取决于蓄热室贮藏的热量及拱顶温度。 2．热风炉的操作特点 ◆热风炉操作是在高温、高压、煤气的环境中进行。 ◆热风炉的工艺流程： ①送风通路：热风炉除冷风阀、热风阀保持开启状态外，其他阀门一律关闭； ②燃烧通路：热风炉冷风阀和热风阀关闭外，其他阀门全部打开； ③休风：所有热风炉的全部阀门都关闭。 ◆蓄热式热风炉要储备足够的热量。 ◆热风炉各阀门的开启和关闭必须在均压下进行。 ◆高炉热风炉燃烧可以使用低热值煤气，提供较高的风温。