发布时间 : 星期五 文章钢铁冶金学（炼铁部分）更新完毕开始阅读e79120df2cc58bd63086bd17
第一章 概论
1、试述3种钢铁生产工艺的特点。
答：钢铁冶金的任务：把铁矿石炼成合格的钢。工艺流程：①还原熔化过程（炼铁）：铁矿石?去脉石、杂质和氧?铁；②氧化精炼过程（炼钢）：铁?精炼（脱C、Si、P等）?钢。
高炉炼铁工艺流程：对原料要求高，面临能源和环保等挑战，但产量高，目前来说仍占有优势，在钢铁联合企业中发挥这重大作用。
直接还原和熔融还原炼铁工艺流程：适应性大，但生产规模小、产量低，而且很 多技术问题还有待解决和完善。
2、简述高炉冶炼过程的特点及三大主要过程。 答：特点：①在逆流（炉料下降及煤气上升）过程中，完成复杂的物理化学反应；②在投入（装料）及产出（铁、渣、煤气）之外，无法直接观察炉内反应过程，只能凭借仪器仪表简介观察；③维持高炉顺行（保证煤气流合理分布及炉料均匀下降）是冶炼过程的关键。
三大过程：①还原过程：实现矿石中金属元素（主要是铁）和氧元素的化学分离；②造渣过程：实现已还原的金属与脉石的熔融态机械分离；③传热及渣铁反应过程：实现成分与温度均合格的液态铁水。 3、画出高炉本体图，并在其图上标明四大系统。 答：煤气系统、上料系统、渣铁系统、送风系统。 4、归纳高炉炼铁对铁矿石的质量要求。 答：①高的含铁品位。矿石品位基本上决定了矿石的价格，即冶炼的经济性。②矿石中脉石的成分和分布合适。脉石中SiO2和Al2O3要少，CaO多，MgO含量合适。③有害元素的含量要少。S、P、As、Cu对钢铁产品性能有害，K、Na、Zn、Pb、F对炉衬和高炉顺行有害。④有益元素要适当。Mn、Cr、Ni、V、Ti等和稀土元素对提高钢产品性能有利。上述元素多时，高炉冶炼会出现一定的问题，要考虑冶炼的特殊性。⑤矿石的还原性要好。矿石在炉内被煤气还原的难易程度称为还原性。褐铁矿大于赤铁矿大于磁铁矿，人造富矿大于天然铁矿，疏松结构、微气孔多的矿石还原性好。⑥冶金性能优良。冷态、热态强度好，软化熔融温度高、区间窄。⑦粒度分布合适。太大，对还原不利；太小，对顺行不利。 5、试述焦炭在高炉炼铁中的三大作用及其质量要求。 答：焦炭在高炉内的作用：（1）热源：在风口前燃烧，提供冶炼所需的热量；（2）还原剂：固体碳及其氧化产物CO是氧化物的还原剂；（3）骨架作用：焦炭作为软融带以下唯一的以固态存在的物料，是支撑高达数十米料柱的骨架，同时又是煤气得以自下而上畅通流动的透气通路；（4）铁水渗碳。
质量的要求：粒度适中、足够的强度、灰分少、硫含量少、挥发成分含量合适、反应性弱（C+CO2=2CO）、固定C高等。 6、试述高炉喷吹用煤粉的质量要求。
答：1、灰分含量低、固定碳量高；2、含硫量少；3、可磨性好；4、粒度细；5、爆炸性弱，以确保在制备及输送过程中的人身及设备安全；6、燃烧性和反应性好。
7、熟练掌握高炉冶炼主要技术经济指标的表达方式。
答：1、有效容积利用系数?u：每M3高炉有效容积每昼夜生产的合格铁量
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(T/M3.d)。
2、焦比：冶炼每吨生铁所消耗焦炭的千克数(kg/T)。
3、煤比：冶炼每吨生铁所消耗的煤粉的千克数(kg/T)。
4、燃料比(焦比+煤比+油比)：冶炼每吨生铁所消耗的固体和液体燃料的总和(kg/T)。 5、综合焦比(焦比+煤比×煤焦置换比)
(折算)入炉焦比?干焦耗用量(kg)
合格生铁(折算)产量(t)综合干焦耗用量(kg)
合格生铁(折算)产量(t)(折算)综合焦比?6、煤焦置换比：喷吹1kg煤粉所能替代的焦炭的kg数。一般为0.8～1.0(不包括褐煤)。
7、焦炭冶炼强度：每M3高炉有效容积每昼夜燃烧的焦炭吨数(t/ M3.d)。通常为0.8～1.0t/M3.d。
8、综合冶炼强度：每M3高炉有效容积每昼夜燃烧的综合焦炭的吨数(t/M3.d)。一般为0.9～1.15t/M3.d。
9、利用系数、焦比及冶炼强度三者关系：纯焦冶炼时，利用系数＝焦炭冶炼强度/焦比；喷吹燃料时：利用系数＝综合冶炼强度/综合焦比。
10、燃烧强度：每M3炉缸截面积每昼夜燃烧的焦炭的吨数(t/ M3.d)
11、工序能耗Ci＝(燃料消耗+动力消耗-回收二次能源)/产品产量(吨标准煤/T)，1kg标准煤的发热量为29310 kJ(7000千卡)。
注：
1、把铁矿石炼成合格的钢：①还原熔化过程（炼铁）：铁矿石?去脉石、杂质和氧?铁；②氧化精炼过程（炼钢）：铁?精炼（脱C、Si、P等）?钢。 2、高炉原料：①铁矿石（凡是在当前的技术条件下，可经济地提取出金属铁的岩石，称为铁矿石。地壳中Fe元素居第四位，占4.2 ％；在鉄矿石中不存在纯金属的铁，而是以氧化物、硫化物的形式存在；除含Fe氧化物外，含有其他化合物，统称为脉石，常见的SiO2、Al2O3、CaO、MgO。）：天然富矿、人造富矿（烧结矿、球团矿）；②熔剂：碱性熔剂（石灰、石灰石、白云石）、酸性熔剂（硅石）、特殊熔剂（萤石）；③其他含铁代用品(要求含铁梁高、杂质少、有一定的块度)：高炉和转炉炉尘、残铁、轧钢铁皮、硫酸渣。
3、铁矿石的分类：赤铁矿(Fe2O3)，理论含Fe70％，红条痕，较软，易还原；铁矿(Fe3O4)，理论含Fe72.4％，黑条痕，较硬，难还原；褐铁矿(xFe2O3.yH2O)，黄褐条痕，疏松多孔，易还原；菱铁矿(FeCO3)，理论含Fe48.2％，灰黄条 痕，焙烧后易还原。 由于地表的氧化作用，自然界中纯磁铁矿少见。磁铁矿变成：半假象赤铁矿（Fe/FeO在3.5-7）或假象赤铁矿（Fe/FeO>7）。所谓假象：化学成分：Fe3O4?Fe2O3，结晶构造不变，保持磁铁矿特征。
4、高炉燃料：气体燃料（焦炉煤气、高炉煤气）用于热风炉；固体燃料（焦炭、煤粉）用于高炉本体。
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第二章 铁矿粉造块
1、试述高炉冶炼对含铁原料的要求，如何达到这些要求？ 答：贫矿经选矿后的精矿粉经造块（烧结或球团过程），可改善矿石的冶金性能，脱去某些杂质（S、P、K、Na等），并综合利用大量粉尘和烟尘。 2、简述固相反应的特点及对烧结反应的影响。
答：在一定温度下，某些离子克服晶格结合力，进行位置交换，并扩散到与之相邻的其它晶格内的过程，称为固相反应。 特点：反应温度远低于固相反应物的熔点或它们的低共熔点；温度高有利于固相反应的进行；固相反应受化学组成的影响，虽不能形成有效的固相连接，但为液相的生成提供了前提条件(低熔点的固相反应产物)。
3、简述烧结矿的固结机理，何种液相利于烧结矿质量的提高？
答：固结机理：烧结物料中主要矿物是高熔点的，当被加热到一定温度时，各组分间有了固相反应，生成新的能与原组分形成具有低共熔点的化合物，使得它们在较低的温度下生成液相，开始熔融。熔融的液态物质冷却时成为那些尚未溶入液相的颗粒的坚固的连接桥，从而实现固结。
粘结相由铁酸钙组成。可使烧结矿的强度和还原性同时得到提高。这是因为：①铁酸钙(CF)自身的强度和还原性都很好;②铁酸钙是固相反应的最初产物，熔点低，生成速度快，超过正硅酸钙的生成速度，能使烧结矿中的游离CaO和正硅酸钙减少，提高烧结矿的强度;③由于铁酸钙能在较低温度下通过固相反应生成，减少Fe2O3和Fe3O4的分解和还原，从而抑制铁橄榄石的形成；改善烧结矿的还原性。
4、改善烧结料层透气性的对策如何？
5、试述烧结生产中“自动蓄热现象”扬长避短的技术对策。
答：扬长：厚料层烧结技术正是基于自动蓄热技术的，为降低固体燃料提供了可能，也为低温烧结技术创造了有利条件。同时对改善烧结矿质量亦有好处。
避短：自动蓄热现象导致烧结料层上下热量不均匀，上部热量不足，下部过剩。所以应该控制燃料在料层高度上的分布，以降低燃料消耗，节约能量。 6、试述低温烧结理论的要点。
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答：高碱度下生成的钙的铁酸盐——铁酸钙，不仅还原性好，而且强度也高。
铁酸钙主要是由Fe2O3和CaO组成。烧结温度超过1300℃后，Fe2O3易发生热分解，形成Fe3O4和FeO，而Fe3O4是不能与CaO结合的。相反，FeO的出现会导致2FeO?SiO2，CaO?FeO?SiO2的生成，从而恶化还原性。
不同形态的铁酸钙组成的烧结矿，其质量是不同的；而烧结温度对铁酸钙的形态影响显著。
为了生成铁酸钙矿物，需要实现低温烧结工艺。 7、归纳影响烧结矿强度的因素。
8、简述影响烧结矿还原性的因素以及提高还原性的主攻方向。
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