攀枝花学院课程设计（论文）1000 m3高炉炼铁物料平衡计算
二〇一一年六月
攀枝花学院本科课程设计（论文）摘要
摘要
通过高炉物料计算确定单位生铁所需要的矿石、焦炭、石灰石和喷吹物等数量，这是制定高炉操作制度和生产经营所不可缺少的参数。而在此基础上进行的高炉物料平衡计算，则要确定单位生铁的全部物质收入与支出，即计算单位生铁鼓风数量与全部产品数量，试物料收入与支出平衡。这种计算为工厂的总体设计、设备容量与运输力的确定及制定生产管理与经营制度提供科学依据，是高炉余各种附属设备的设计及高炉正常运转的各种工作所不可缺少的参数。
高炉物料平衡的计算有两种方法：一般物料平衡计算法与现场物料平衡计算法。两种物料平衡均为热平衡的基础，以物质不灭定律为依据。物料平衡计算是炼铁工艺计算中的重要组成部分，它是在配料计算的基础上进行的。物料平衡计算包括鼓风量、煤气量以及物料收支总量等项内容的计算。物料平衡有助于检验设计的合理性，深入了解冶炼过程的物理化学反应，检查配料计算的正确性。校验高炉冷风流量，核定煤气成分和煤气数量，并能检查现场炉料称量的准确性，为热平衡及燃料消耗计算的下基础。
关键词现场物料平衡，鼓风量，煤气量，物料收支总量，
1 前言（引言）
1.1物料平衡计算的准备
进行物料衡算应具备以下资料：各种物料的全分析成分，各种物料的实际用量；生铁成分、炉渣成分和数量；鼓风含氧量及鼓风湿度等。
1.2高炉物料平衡计算的内容
1.2.1高炉物料平衡的计算有两种方法与依据
一般由一般物料平衡计算法与现场物料平衡计算法组成。两种物料平衡均为热平衡的基础，以物质不灭定律为依据。
1.2.2物料平衡计算组成部分
物料平衡计算是炼铁工艺计算中的重要组成部分，它是在配料计算的基础上进行的。物料平衡计算包括鼓风量、煤气量以及物料收支总量等项内容的计算。
1.2.3一般物料平衡计算
该法用于高炉配料什算和设计阶段的工艺什算，是在假定铁的直接还原度和氢利用率等前提下，用来检查煤气成分及风量和煤气量的计算是否正确。计算步骤主要是由碳氧平衡算出入炉风量，然后计算出煤气各纽成，总量和成分含量，最终列出物料平衡表。渣量计算方法参照本文配料联合计算中炉渣成分和渣量的计算。这里直接给定了渣量。另外，原料常规分析中有SiO2、CaO、MgO、和Al2O3，物料平衡没有用到的化学成分均没有列出［3］。
1.2.4 现场物料平衡计算
现场用实际的生产数据作物料平衡，用来检查和校核入炉物料和产品称量的准确性，计算生产中无法计量的渣量和炉顶煤气量，实际的入炉风量，算出各种还原度和利用卒，如铁的直接还原度、Co利用率、氢利用率和风口燃烧碳率等，便于技术经济分析［3］。
还可用实际生产数据（包括原、燃料耗量、生铁成分、炉渣成分、渣量、炉尘量及成分等）作为计算基础，用来检查、校核入炉物料和产品计量的准确性，计算风量和煤气量，算出各种如铁的直接还原度、氢的利用率等有关参数，便于技术经济分析［5］.
1.3计算分析
计算分析的可靠性在于计算方法的科学性，原始资料的准确程度，在生产中产生误差最大的是原燃料的成分分析和实际产量与统计产量的差别，由于我国以前分析和计量技术相对薄弱，造成的误差较大，常将进入生铁元素平衡计算用作原燃料单耗的验算，例如以铁平衡验算矿石消耗量等，然后再以验算后校正的消耗量作为平衡计算的依据［3］。
2物料平衡计算的准备
2.1 原料条件
除了在配料计算中所用的全部原始条件和每吨生铁的各种原料消耗量以外，还需要以下补充条件：
2.1.1原料条件
根据冶炼条件，按经验选定铁的直接还原度，表2-1列出在全焦冶炼时不同冶炼条件下r d值的大致范围[4]。喷吹燃料（尤其喷油）后，由于H2的还原作用的增强，r d =有所降低。
2.1.2按当地湿度条件或鼓风加湿情况确定鼓风湿度。
2.2计算中应该注意的事项
物料平衡计算过程中，以每吨铁为计算单位。各种物料组成的重量，基本上取千克摩尔重量的近似值，如Fe、FeO、Mn和CO，分别取56．72、55和44。
各种物料的化学成分表示方法如下：除了C k表示焦炭的碳含量（）表示生铁中各元素的含量，［］表示炉渣各组成的含量，以及煤气中各成分的含量无角标以外，一律用（）加角标来表示。
计算单位为kg/kg或m3/m3
各种物料的数量表示方法如下：除了P表示生铁，K表示焦炭以外，一般用G或无括号的化学符号表示重量，V表示体积，角标注明物料的简称；右上角有“/”的表示物料平衡中要采用的数据。单位用kg或m3表示。
2.3收集原始数据
利用配料计算的原始条件和计算结果，并设生成甲烷的碳量占总碳量的0.8％（一般为0～5％，喷吹煤粉时可达1％）。各种原料的全分析。对现场化学成分分析数据，应将总和调整为100％，并删去不合理数据［6］。
3高炉物料平衡计算中理论计算
3.1 鼓风量计算
对于炼铁设计，作物料平衡计算时，应首先计算每吨生铁的鼓风量。每吨生铁的鼓风量用V b（m3，一般均为标准立方米）表示，它是由
风口前燃烧碳量与鼓风含氧量计算的［1］。 3.1.1风口前燃烧碳量C b 的计算
图3-1［4］
3.1.1.1由碳素平衡图（图3-1）［4］可知
C b =C o -C da-C dFe （kg/t ，下同）
（3-1）
式中 C o ——氧化碳量，kg/t ；
C da ——合金元素还原耗碳，kg/t ； C dFe ——铁的直接还原耗碳，kg/t 。
要计算风口前燃烧碳量C b ，则需先计算式中其他各项碳量。 3.1.1.2氧化碳量CO 计算
4O f C CH C C C C =--
[]4
10K M CH K C M C C C =?+?-- （3-2）
式中，Cc 为生铁渗碳量，由生铁成分计算；CCH 4为生成CH 4碳量，按燃料带入碳量C f 的0.5%～1.2%取值计算；在作炼铁设计时，选定的焦比K 是参加炉内冶炼过程的实际数值，进入炉尘的碳量不包括在内。
3.1.1.3合金元素还原耗碳C da 的计算
()32
/)(1244/12102/60][48/24][62/60][55/12][28/24][102S U CO V Ti P Mn Si C da ??+??Φ?+?+?+?+?+??=Φα
（3-3）
式中 ［Si ］，［Mn ］，［P ］，［Ti ］，［V ］——生铁中相应元素含量，%； Φ ——每吨生铁的石灰石用量，kg ； CO 2——石灰石中CO 2含量；
α——石灰石在高温区分解率，通常取α = 0.5； U —— 每吨生铁的渣量，kg ； （S ）——渣中硫含量。
如果生铁中还含有其他直接还原的合金元素，那么应在C da 式中加上所消耗的化学当量的碳。 3.1.1.4铁直接还原耗碳C dFe 的计算
C dFe =12×Fe.r ×r d /56 （3-4）
式中，Fe.r 为冶炼每吨生铁的还原铁量，kg 。如果高炉冶炼不加废铁，Fe.r=10 [Fe]；如果加入废铁，则Fe.r=10 [Fe] – Fe 料，其中Fe 料为废铁用量，kg/t 。废铁已属金属铁，在高炉内不需还原。
由上面各式可以看出，风口前燃烧的碳量主要取决于燃料比和直接还原度，一般C b 约占入炉碳量的70%~80%。 3.1.2鼓风量的V b 计算
根据风口前碳素燃烧反应2C + O 2 = 2CO ，由燃烧碳量（C b ）及鼓风的含氧量（O 2b ），可以计算出1t 生铁的鼓风量b V
2222.40.933/24b b b b b
C V C O O ?=
=?? （m 3
/t ） （3-5）
式中，0.933为燃烧1kg 碳素所需要的氧量（m 3），在工艺计算中这是个常用的数据。鼓风含氧量可按下式计算：
O 2b =0.21+0.29×?+(a －0.21)×W (3-6) 式中 ?——鼓风湿度，用体积小数表示； W ——1 m 3鼓风中兑入的富氧气体量，m 3； a ——富氧气体氧的纯度。
“(a －0.21)×W 就是所谓的富氧率”。
当高炉喷吹燃料时，由于煤粉中常含有少量有机物氧素及水分，在风口区热分解，分解出的氧亦能燃烧碳素。因此，在精确计算时不能忽略这部分氧的影响，这时鼓风量应按下式计算
20.933b b b
C O V O -=
喷
（3-7）
式中，O 喷为冶炼每吨生铁由煤粉带入的氧量（m 3），它的计算是 ()222.416/18/32M M O M O H O =?+?喷 （3-8）
式中，O M 为煤粉中含氧量；H 2O M 为煤粉水分含量。 3.1.3鼓风质量G b 的计算
过去多以物料重量进行物料衡算，列物料平衡表，这不符合现行规范，应予以改正。每吨生铁的鼓风质量应为
b b b G V ρ=? （kg ）
（3-9） 式中，P b
为标准状况下的鼓风密度（kg/m 3），它要由鼓风成分及其分子量去计算。
3.2煤气量计算
组成炉顶煤气的有CO 2、CO 、N 2、H 2、CH 4五种组分，要计算冶炼每吨生铁的高炉煤气量，就需要明确这些组分的来源及其数量的计算。 3.2.1煤气级成数量的计算
1）CH 4
CH 4的来源有二：一是焦炭挥发分中含有CH 4，它和挥发分中其他成分一样，在高炉上部析出进入煤气（不要计入煤粉的CH 4）；另一是由高炉中碳素同煤气中氢化合生成。这后部分CH 4数量按生成CH 4的碳量计算（现在也有认为没有碳素生成CH 4的）。因此，每吨生铁煤气中CH 4量的计算是：
4
4
422.4/1622.4/12CH CH V K CH C =?+ （m 3/t ） （3--10）
式中 CH 4——焦炭中CH 4的含量。 2)H 2
高炉中氢的来源有：
①燃料带入的，其中包括焦炭挥发分和有机物中的氢（可按焦炭氢元素分析计算）、喷吹燃料的氢和所含水分中的氢；
②高炉鼓风湿分带入的，它在风口前分解出氢；
③如果天然矿含有结晶水，结晶水在高炉中部（大于500℃区域）也要分解出氢。由于现在高炉熟料比较高，天然矿中结晶水含量又不多，计算时这部分氢量可不考虑。
高炉中氢的去向为： ①参加还原，约有30%～40%的氢量参加还原，这部分氢量称为“还原氢（H 2r ）”。还原氢中的绝大部分（90% ～ 100%）在高炉高温区代替碳还原浮士体，其余的还原Fe 3O 4；
②与碳反应生成CH 4；
③其余部分进入炉顶煤气。 炉顶煤气中H 2量按下式计算
V H2=∑H 2－H 2r －H 2CH4（m 3/t ）
或者 ()2
2
2241H H CH V H H η=?--∑ （3-11）
这里∑H 2为入炉的总氢量（m 3/t ），其计算是
(){}222222.42/18/2
b K M M H V K H M H H O ?=?+??+?+?∑ （3-12） 式中
H 2K ——焦炭中H 2的含量；
H 2M ，H 2O M ——煤粉中H 2及H 2O 的含量；
2
H η——氢利用率。
生成CH 4的氢量是：44
2222.4/12CH CH H C =?? （3-13）
3)CO 2
CO 2的来源有：
①高炉里间接还原产生的，这是其主要部分。矿石中的铁、锰高级氧化物的还原都是间接还原，而FeO 则有部分被CO 还原，它们的产物是CO 2；
②炉料带入的，这里面包括焦炭挥发分中的CO 2、矿石烧损项的CO 2，以及熔剂（石灰石、白云石）带入的CO 2。对于石灰石，因其分解温度高，有部分要在高温区分解，分解出CO 2的要同C 反应生成CO ，计算CO 2数量时，这部分不应计入。
炉顶煤气中，CO 2数量的算式是：
()2
2222.4/44CO V CO CO =+还料 （m 3/t ） （3-14）
式中 2CO 还——由还原产生的CO 2量，kg/t ； 2CO 料——由炉料带入的CO 2量，kg/t 。
它们的计算是
()()()2
232244/160/87.144/56A A d i H CO A Fe O A MnO Fe r r r =?+?+?--?还（3-15） ()22221A K CO A CO K CO CO αΦ=?+?+Φ??-料 （3-16）
式中 23A Fe O ，2A MnO ，2A CO ——矿石中相应成分含量；
2CO Φ，2K CO ——分别为熔剂、焦炭中CO 2含量；
α——石灰石在高温区的分解率。
这里是按全部还原氢量都参与浮士体的还原考虑的的()2
i H r ，因此矿
石中的Fe 2O 3就都由CO 还原到浮士体。氢还原度计算如下：
2
22()562.H i H r
H r Fe η??=
?∑ （3-17）
4）CO
CO 的来源有：
①燃料中碳素在风口前燃烧生成的；
②还原产生的，其中包括FeO 被C 直接还原和生铁中Si 、Mn 、P 、Ti 、V 等合金元素的还原产生的，还有石灰石在高温区分解出的CO 2参与溶损反应及炉渣脱硫产生的CO ；
③焦炭挥发分带入的CO 。
高炉煤气在炉内上升过程中有部分CO 参加间接还原转变成CO 2，其余以CO 进入煤气。炉顶煤气中CO 数量的计算是：
22.4/1222.4./56CO b d V C Fe r r =?+??
[][][][][]{}
102/548/262/555/28/2104.22?+?+?++???+V Ti P Mn Si
()222.4/32222.4/44U S CO ?α+??+??Φ??
222.4/2822.4/44K K CO CO +??-?还（m 3/t ）
（3-18） 或者
{}
2222.4/12./56/12/44/2822.4/44CO b d da K V C Fer r C CO K CO CO ?α=?+?++Φ??+?-?还
这里应明确，石灰石在高温区分解出的CO 2，要被C 还原成CO （CO 2+C=2CO ），一个要CO 2变成两个CO ，其中一份包括在式4-16’中的C da 项内，另一份则是该式的第四项。
5）N 2
炉顶煤气中N 2主要是由鼓风带入的，焦炭和煤粉也带入一些，不
应遗漏。
()222222.4/28
N b b K M V V N K N M N =?+??+? （m 3/t
）
（3-20）
式中 2K N ，2M N ——分别为焦炭、煤粉中氮的元素含量； 2b N ——鼓风中氮的含量，不富氧时按下式计算 ()20.791b N ?=?- 如果属富氧鼓风，则应为：()()20.7910.21b N W ?α=?---? （3-21）
3.3 煤气中水蒸气量的计算
炉顶煤气中的水蒸气由氢还原产生和炉料带入两部分构成，每吨生铁的水蒸气量是：
()222218
10.0222.41K H O K
H O G H r K H O =
?+??+- （kg ） （3-21）
式中，H2OK 为焦炭游离水含量，这里把焦比扩大了2%，是考虑了焦炭的机械损失（炉尘）。K 为吨铁干焦量，湿焦应为K /（1—H2OK ）。还应注意，如果熔剂、矿石（生矿）也带入了物理水，应在式3-1内加入。
4物料平衡计算
4.1理论物料平衡计算
4.1.1必需的原始资料［3］
1）各种炉料的单耗（表4-1），渣量及炉尘量；
表4-1 煤粉成分
2）计算所需的有关原、燃料和产物的化学成分
表4-2 原料成分
表4-3焦炭工业分析（%）
表4-4 煤粉成分
表4-5 生铁成分（%）
表4-6 炉渣、炉尘成分（%）
3）鼓风湿分()，本例＝1％；
4）铁的直接还原度（r d），本例r d＝047；
5）利用率（）本例＝045。
4.1.2计算步骤
1）根据碳平衡什算入炉风量（V风）：
①风口前燃烧碳量（C风）风口前燃烧碳量由碳平衡得
C风=C焦+C吹+C料+C附-C生-C尘- C直kg (4-1)
C焦= K·C k=390*0.8602=335.478 kg
C吹=G吹·C吹=110*0.7783=85.613 kg
C料= G矿·C矿=0
C尘= G尘·C尘=15*0.3173=4.760 kg
C附= G附·C附=0
C生=1000*0.04506=45.06 kg
C 直=
56
12Fe 还·r d +C si …+4412
G 熔·（CO 2）熔·b co2
=5612×945.90.47+1000×（005.02824?+00327.05512?+00049.06260
）
+0066.03.3323212??+44
12
5.04475.097.2???=101.743 kg 式中 Fe 还——还原得到的铁量，kg
于是 C 风=335.478+85.613+0+0-45.06-4.760-101.743=269.528 kg ○2风量（V 风
）
V 风= （
12
24
.22?C 风-O 吹）÷（0.21+0.29Ψ）m 3 (4-2) 其中 O 吹=22.4Σ［（H 2O ）/36+（O 2）/32］吹·G 吹 =22.4（
360123.0+32
0302
.0）110?=3.167 m 3 V 风=（
528.26912
24.22??-3.167）/(0.21+0.2901.0?)=1166.71m 3 这里，为了计算方便起见，没有富氧，V 风包含了榆送煤粉的压缩空气量。在热平衡中分别计算经热风炉进入炉内的风量和压缩空气量带入炉内的热量。 ○3鼓风重量（G 风
）：
G 风=V 风?R 风
()?+-????4
.221812897.03221.0?
?V 风 Kg (4-3)
G 风=
()()kg 493.149671
.11664.2201.01801.012897.03221.0=??+-????
（2）煤气量计算：
煤气成分计算 实际进入炉内参加反应的焦量（K °）为： K
°
=k-G
尘
(C)
尘
/ C
k
Kg
(4-4)
将数据代入式（4-）得：
Ka=390-15 × 0.3173 / 0.8602=384.467 kg 炉顶煤气中各组分及总量计算如下：
V H2=ΣH 2(1-ηH2)
(4-5)
其中 ΣH 2=H2焦
+H2
吹
+H2
风
+H2
结晶水
(4-6)
而 H2焦=11.2（H 2有机+H 2挥+CH 2挥）焦
=11.2×（0.0004+0.003+2×0.003）×
384.467=17.224 m 3
H2吹=11.2·G 吹［（H 2）+
18
2
(H 2O)］吹 =11.2×110×（0.0168+18
2
×0.0123）=22.381 m 3 H2风=V 风·?=1166.71×0.01=11.667 m 3 H2结晶水=18
4
.22（H 2O 晶）·G 料·O H b 2 代入式（4-6）得：
ΣH 2=17.224+22.381+11.667+0=51.272 m 3 由式（4-5）得：
V H =51.272 × (1-0.45)=28.200 m 3 V CO =CO 2+CO2
料
+CO 2FeO m 3
（4-7）
其中 CO2=22.4/160 × Fe 2O 3 还+22.4/87MnO 2还-ΣH 2（1-b H2） x
ηH2
=22.4/160 × (1621 × 0.7007-15 × 0.4473)+0-51.273
× (1-0.9) × 0.45
=155.700 m3
CO2i=22.4/160Fe还（1-r d-r H）=22.4/56 ×964.9 ×(1-0.47-0.055)=179.721 m3
CO2料= CO2熔+CO2焦+CO2矿
=22.4/44 × [2.97 × 0.4475×（1-0.5）+384.467 ×0.0026+0] =0.847 m3
式中Fe2O3——参加还原的Fe2O3总量，kg；
MnO2——参加还原的MnO2总量，kg；
b H2——参加 FeO－ Fe还原反应的氢量占还原氢量（H2还）的比率，本例取 b H2＝ 0 9；
而 r H=56
22.4·2H
H b
Fe
还
=0.055
由式（4-7）得：
V CO2=155.770+179.721+0.847=336.338 m3
v CO=CO风+CO直+CO焦+CO熔－CO 间m3 （4-8）
CO风=22.4
12C风=22.4
12
×269.528=503.119m3
CO直=22.4
12C直=22.4
12
×101.743=189.920m3
CO焦=22.4
28CO焦=384.467×0.0027×22.4
28
=0.830m3
CO熔=22.4
44CO2=22.4
44
×2.97×0.4457×0.5=0.338m3
CO间=CO2+CO2=155.770+179.72=335.491m3由式（4-8）得
V CO =503.119+189.920+0.830+0.338－335.491=358.716m 3
V N =N 2风+N 2焦+N 2吹 m 3
（4-9）
其中 N 2=0.79×（1－?）V 风
=0.79×（1－0.01）×
1166.71=912.484m 3
N 2=
22.428
k θ?(N 2)k=22.4
28×384.467×(0.0014+0.003)=1.353m 3 N 2=
22.428C 吹?（N2）吹=22.428
110×0.0042=0.370m 3 由（4-9）式得
V N =912.484+1.353+0.370=914.207m 3
干煤气总量及其见表4-7。
表4-7煤气组成
②煤气重量计算： 干煤气重量（G 气）：
G 气=
228.244336.33828358.716914.20722.4
?+?+?+（）
=2254.336 kg
挥发物量（G 挥）：
G 挥=1G ∑?M ci ?b kg
（4-10）
式中 b——各元素挥发进入煤气的系数（见附录）；
M——挥发物质的成分，kg/kg。
由式（4-9）得：
=（1621×0.00012+2.97×0.00012－15×0.00222+390×0.0058+110
G
挥
×0.0015）×0.05=0.129kg
煤气中水量（G煤气水）:
G煤气水=H2O物理水+H2O还原水+H2O结晶水kg （4-11）
其中
H2O物理水=∑G·（H2O）物
=390G0.042/1-0.042+2.97G0.05/1-0.05=17.254kg H2O还原水
=18/22.4 H2=18/27.4G51.272G0.45=18.540kg
H2O结晶水∑.（H2O）晶.（1-b）=0
由式（4-10）得：
G煤气大=17.254+18.540+0=35.794kg
3）编制物料平衡表。根据有关原始资料及上述计算结果编制的物料平
衡列于表4-8
表4-8物料平衡
1．假定100m3鼓风为基准，其鼓风湿度为f=%，计算炉缸煤气成份的百分含量(以100m3鼓风计算) 答案：由反应式2C 焦+O 2 +(79/21)N 2 =2CO+(79/21)N 2 得一个O 2 将生成两个CO CO=[(100-f)×+×f]×2 =[(100―2)×+×2]×2 =43.16m3 N 2 =(100―f)×=98×=77.42m3 H 2 =100×2%=2.00m3 ∴CO+H2+N2=122.58m3 ∵CO=×100%=% N 2 =×100%=% H 2 =2/×100%=% 炉缸煤气成份CO为%，N 2为%，H 2 为%。 2．矿批重40t/批，批铁量23t/批，综合焦批量批，炼钢铁改铸造铁，[Si]从%提高到%，求[Si]变化%时， (1)矿批不变，应加焦多少(2)焦批不变减矿多少 答案：矿批重不变 △K=△[Si]××批铁量=××23=批 焦批不变 △P=矿批重－(矿批重×焦批重)/(焦批重+△[Si]××批铁量) =40―(40×/+××23) =批
矿批不变，应加焦批，焦批不变，应减矿批。 3．有效容积1260m3高炉，矿批重30t,焦批重8t,压缩率为15%。 求：从料面到风口水平面的料批数(冶炼周期)，(r矿取，r焦取，工作容积取有效容积的85%) 答案：工作容积1260×=1071 每批料的炉内体积=(30/+8/×=27.77m3 到达风口平面的料批数=1071/≈39 经过39批料到达风口平面。 4．请按下列要求变料 已知： 矿批20t(全烧结矿)，焦批6350kg(干)，不加熔剂，生铁含硅%，炉渣碱度，生铁含铁94%，石灰石有效熔剂性50%，当矿批不变，焦比不变时，换用球团矿2000kg,计算焦炭，熔剂的变动量(不限方法)。 答案：矿批不变，焦比不变，设变料后焦批为X X=6482kg(取6480kg) 焦批增加量6480－6350=130kg 用2t球团矿代替烧结矿则(方法一) 原烧结矿含SiO ：2000×%=174kg 2 原烧结矿含：CaO：2000×%=235kg 球团矿含SiO ：2000×9%=180kg 2 球团矿含CaO：2000×%=12kg 新增焦碳含SiO ：：130×7%=9.11kg 2
炼铁常用计算 一、 安全容铁量： 一般以渣口中心线至铁口中心线间炉缸容积的60%所容铁量为安全容铁量，无渣口高炉以风口中心线与铁口中心线的距离减0.5m 计算，计算公式： 2 40.6d T h πγ=安铁 T 安—炉缸安全容铁量，t ； d-炉缸直径，m ； γ铁-铁水密度，（7.0t/m 3） h-风口中心线到铁口中心线之间距离减0.5m 后的距离。 例如：846m 3高炉安全容铁量为： T 安=0.6×23.147.24?×2.7×7≈461（吨） 二、 冶炼周期： 指炉料在炉内停留时间，这个指标可以反映炉料下降速度，计算公式： 或 12"u V V N ε-=（V +V ）（1-） T-冶炼周期（时间）； N-一个冶炼周期的料批数； P-生铁日产量（吨）； V u -高炉有效容积（m 3）; 'V -每吨生铁所需炉料体积； V 1-炉喉料面上的体积（m 3 ）; ε-炉料在炉内压缩率； V 2-炉缸风口中心线以下容间体积； V n -高炉有效容积。 "V —每批炉料的炉外容积。 例如：846m 3高炉，假定日产生铁2500吨，每批料焦批6.5t ，矿批18.5t ，焦批比重1.8，压缩比13%，冶炼周期 24846 2500 2.17 4.3T ??==（1-13%）（小时） 一个冶炼周期的料批数： '24n V PV T ε=（1-）
846 24.831.6N -==（18.9+130.2）（1-13%） （批） 取32批 三、 鼓风动能计算公式： 221430324.20110 Q E -??=??T p （n F ） E-鼓风动能 Kg （f ）〃m/s; n-风口数量 个； F-工作风口平均面积 m 2/个； P-热风压力MPa （0.1013+表）； Q 0=2IV n ,Nm 3/min; Vn-高炉有效容积 m 3。 例如：846m 3高炉风口个数20个，平均风口面积0.0138，热风压力330KPa ，风量2700，风温1100℃，求鼓风动能。 14332224.201102700//E -??=?????? （200.01038）（273+1100）（0.1013+0.33） =7025kg （f ）〃m/s =7049×0.0098 =69KJ/s 四、 风口前理论燃烧温度： 计算公式：T 理=1570+0.808T 风+4.37W 氧-2.56W 煤 T 理-理论燃烧温度； T 风-热风温度℃； W 氧-富氧量1000m 3风中的富氧m 3; W 煤-喷吹煤粉数量，1000m 3风中喷吹的煤粉量。 例如：846m 3高炉热风温度1100℃，富氧量25 m 3，喷吹煤量98.7㎏，计算理论燃烧温度，依公式：
2．高炉寿命一代炉龄中每立方米有效容积产铁量( )。 A．低寿命为3000t/m3以下高寿命为5000t/m3以上 B．低寿命为2000t/m3以下高寿命为6000t/m3以上 答案：A 3．铁水液面计操作的作用是( )。 A．测量铁水罐液面位置 B．测算实际出铁量 C．满量报警 答案：C 8．一般鼓风含氧提高( )，风口面积应缩小1.0%～1.4%。 A．1.0% B．1.5% C．2.0% D．3.0% 答案：A 9．按照炉料装入顺序，装料方法对加重边缘的程度由重到轻排列为( )。A．正同装－倒同装－正分装－倒分装－半倒装 B．倒同装－倒分装－半倒装－正分装－正同装 C．正同装－半倒装－正分装－倒分装－倒同装 D．正同装－正分装－半倒装－倒分装－倒同装 答案：D 10．炉缸边缘堆积时，易烧化( )。 A．渣口上部 B．渣口下部 C．风口下部 D．风口上部 答案：D 15．高炉的冷却水水速应使悬浮物不易沉凝，不发生局部沸腾，对水速要求( )。A．0.8～01.5m/s B．1.5～2.0m/s C．＞2m/s D．＞4m/s 答案：C 18．喷吹煤选择的煤种是( )。 A．烟煤 B．无烟煤 C．含结晶水高的挥发份煤 答案：C 43．碱度低于( )的烧结矿称为非自熔性烧结矿。 A．0．9 B．1．0 C．O．8 D．1．1 答案：B 46．煤气利用最差的软熔带是：( )。 A．V形 B．倒V形 C．W形 D．平形 答案：A
52．铁口泥套必须：( )。 A．坚固 B．完整 C．适宜 D．干燥 答案：BC 54．高炉结瘤时，结瘤侧第一点CO2值( )。 A．降低 B．升高 C．不变 答案：B 57．高炉生产时，铁口主要受到( )等的破坏作用。 A．高温 B．机械冲刷 C．紊流冲刷 D．化学侵蚀 答案：ABCD) 58．促进硅还原的措施有：（）。 A．提高炉渣碱度 B增加炉渣中SiO2的数量 C提高高炉下部温度 D．降低高炉下部温度 答案：BC 59．耐火材料能承受温度急剧变化而( )的能力叫耐急冷急热性。 A．不破裂 B．不软化 C．不熔化 D．不剥落 答案：AD 72．高炉炉体热负荷最大的部位是( )。 A．炉缸 B．炉腹、炉腰 C．炉身 答案：B 73．软熔带是高炉透气性最差的部位，决定该区域煤气流动及分布的是( )。A．煤气利用程度 B．炉料的粒度组成 C．焦窗面积及其位置形状 答案：C 75．当高炉综合冶炼强度有较大幅度降低时，高炉鼓风动能应( )。 A．提高 B．稳定 C．适当降低 答案：C 76．大高炉风口循环区的深度(n)与炉缸直径(d)大体的关系为( )。 A．n＝0.25d B．n＝0.1768d C．n＝0.1464d 答案：C 81．高炉炉尘一般含铁30～50%,含碳在( )经除尘回收后可作烧结原料。A．30～40% B．20～30% C．15～25% D．10～20% 答案：D
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。
1．假定100m3鼓风为基准，其鼓风湿度为f=2.0%，计算炉缸煤气成份的百分含量？(以100m3鼓风计算) 答案：由反应式2C 焦+O 2 +(79/21)N 2 =2CO+(79/21)N 2 得一个O 2 将生成两个CO CO=[(100-f)30.21+0.53f]32 =[(100―2)30.21+0.532]32 =43.16m3 N 2 =(100―f)30.79=9830.79=77.42m3 H 2 =10032%=2.00m3 ∴CO+H2+N2=122.58m3 ∵CO=43.16/122.583100%=35.21% N 2 =77.42/122.583100%=63.16% H 2 =2/122.583100%=1.63% 炉缸煤气成份CO为35.21%，N 2为63.16%，H 2 为1.63%。 2．矿批重40t/批，批铁量23t/批，综合焦批量12.121t/批，炼钢铁改铸造铁，[Si]从0.4%提高到1.4%，求[Si]变化1.0%时， (1)矿批不变，应加焦多少？(2)焦批不变减矿多少？ 答案：矿批重不变 △K=△[Si]30.043批铁量=1.030.04323=0.92t/批 焦批不变 △P=矿批重－(矿批重3焦批重)/(焦批重+△[Si]30.043批铁量) =40―(40312.121)/(12.121+1.030.04323) =2.822t/批 矿批不变，应加焦0.92t/批，焦批不变，应减矿2.822t/批。 3．有效容积1260m3高炉，矿批重30t,焦批重8t,压缩率为15%。 求：从料面到风口水平面的料批数(冶炼周期)，(r矿取1.8，r焦取0.5，工作容积取有效容积的85%) 答案：工作容积126030.85=1071 每批料的炉内体积=(30/1.8+8/0.5)30.85=27.77m3 到达风口平面的料批数=1071/27.77≈39 经过39批料到达风口平面。 4．请按下列要求变料 已知： 矿批20t(全烧结矿)，焦批6350kg(干)，不加熔剂，生铁含硅0.6%，炉渣碱度1.15，生铁含铁94%，石灰石有效熔剂性50%，当矿批不变，焦比不变时，换用球团矿2000kg,
炼铁用计算公式 1、根据焦炭负荷求焦比 焦比=1000/（负荷×综合品位）=矿批/(负荷×理论焦比) 2有效容积利用系数=每昼夜生铁产量/高炉有有效容积 3焦比=每昼夜消耗的湿焦量×(1－水分）/每昼夜的生铁产量 4理论出铁量=（矿批×综合焦比）/0.945=矿批×综合品位×1.06不考虑进去渣中的铁量因为焦炭也带入部分铁 5富氧率=(0.99－0.21)×富氧量/60×风量=0.013×富氧量/风量 6煤比=每昼夜消耗的煤量/每昼夜的生铁含量 7 综合焦比=焦比+煤比×0.8 8 综合燃料比=焦比+煤比+小块焦比 9 冶炼强度=每昼夜消耗的干焦量/高炉有效容积 10 矿比=每昼夜加入的矿的总量/每昼夜的出铁量 11 风速=风量（1-漏风率）/风口总面积漏风率20% 12 冶炼周期=（V有-V炉缸内风口以下的体积）/（V球+V烧+V矿）×88% =719.78/（V球+V烧+V矿）×88% 13 综合品位=（m烧×烧结品位+m球×球品位+m矿×矿品位）/每昼夜加入的矿的总量 14 安全容铁量=0.6×ρ铁×1/4πd2h h取风口中心线到铁口中线间高度的一半 15 圆台表面积=π/2（D+d） 体积=π/12×h×(D2+d2+Dd) 16 正方角锥台表面积S=a2 +b2 +4( a+b/2)h V=h/3(a2+b2+ab) =h/3(S1+S2+√S1S) 17、圆锥
侧面积M=πrl=πr√r2+h2 体积V=1/3πr2h 18、球 S=4πr2=πd2 V=4/3πr3=π/6d3 19、风口前燃烧1kg碳素所需风量（不富氧时） V风=22.4/24×1/(0.21+0.29f) f为鼓风湿度 20、吨焦耗风量 V风=0.933/（0.21+0.29f）×1000×85% f为鼓风湿度85%为焦炭含碳量 21、鼓风动能 （1）E=（764I2-3010I+3350）d E-鼓风动能I-冶炼强度 （2）E=1/2mv2=1/2×Q×r风/（60gn）v风实2 Q-风量r风-风的密度g=9.8 n-风口数目 22、石灰的有效容剂性 CaO有效=CaO熔-SiO2×R 23、洗炉墙时，渣中CaF2含量控制在2%-3%，洗炉缸时可掌控在5%左右，一般控制在4.5% 每批料萤石加入量X=P矿×TFe×Q×(CaF2)/([Fe]×N) P矿-矿批重TFe-综合品位[Fe]-生铁中含铁量 Q-吨铁渣量(CaF2)-渣中CaF2含量N-萤石中CaF2含量 24、风口前燃烧1kg碳素的炉缸煤气量 V煤气=（1.21+0.79f）/（0.21+0.29f）×0.933×C风 C风-风口前燃烧的碳素量，kg 25、理论出渣量 渣量批=QCaO批/CaO渣 渣量批-每批炉料的理论渣量，t QCaO批-每批料带入的CaO量，t CaO渣-炉渣中CaO的含量，% 25、喷吹煤粉热滞后时间 t=V总/（V批×n） V总-H2参加反应区起点处平面（炉身温度1100℃～1200℃处）至风口平面间的容积，m3 V批-每批料的体积，m3
高炉炼铁工序能耗计算方法 发布时间：2011-9-5 来源：中国钢铁企业网作者：王维兴阅读：【收藏此页】【打印】【复制 网址】【字号：大中小】 【中国钢铁企业网/报道】日前，中国钢铁企业网特邀专家顾问王维兴就高炉炼铁工序能耗计算方法作了以下解析： 1.高炉炼铁工序能耗计算统计范围 原燃料供给：矿槽卸料、称量料斗和计量、料车或皮带上料、仪表显示和控制、照明等用电；空调用电、冬季取暖用蒸汽等能源用量。 高炉本体：焦炭（包括小块焦）、煤粉、电力、蒸汽、压缩空气、氧气、氮气、水（新水、软水等）等。 渣铁处理：炉渣处理用电和水，冲渣水余热要进行回收利用。 鼓风：分电力鼓风或气动鼓风。鼓风能耗一般占炼铁总能耗的10%。1m?风需要用能耗0.030kgce/ m?.正常冶炼条件下，高炉消耗1吨燃料，需要2400m?的风量。 热风炉：要求漏风率≤2%、漏风损失应≤5%、总体热效率≥80%、风温大于1200℃，寿命大于25年。 烧炉用高炉煤气折标煤系数0.1143kgce/m3; 转炉煤气折标煤系数0.2286kgce/m3; 焦炉煤气折标煤系数0.6kgce/m3。 热风炉用电力和其它能源工质：蒸汽、压缩空气、水等。 煤粉喷吹：煤粉制备干燥介质，宜优先采用热风炉废气； 用电力、氮气、蒸汽、压缩空气、空调和采暖用能等。 设计喷煤能力要大于180kg/t. 碾泥：用电力和其它能源工质。 除尘和环保：主要是电力（大企业环境保护用电力占炼铁用电的30%左右）、水等。, 铸铁机：电力、水等。 扣除项目：回收利用的高炉煤气，热值按实际回收量计算； TRT余压发电量（电力0.1229kgce/kwh） 2.炼铁工序能耗计算方法
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
首钢2015年“京唐杯”职业技能竞赛高炉炼铁工决赛大纲 （首钢京唐公司编制） 首钢总公司2015年职业技能竞赛组委会 二○一五年七月十日
高炉炼铁工竞赛大纲 一、参赛范围 （一）参赛选手条件：首钢各分公司在岗的高炉工长或从事高炉冶炼的相关技术人员。 （二）竞赛知识范围以《国家职业技能标准-高炉炼铁工》中规定技师应具备的理论知识和实际工作技能要求作为主要依据。 （三）竞赛采取“理论知识竞赛+实际操作技能考核+论文答辩”的方式，分值比例为3:5:2。 二、考核内容 （一）理论知识部分 理论知识竞赛采用计算机无纸化考试方式，满分100分，竞赛时间120分钟。题型包括：单项选择题、多项选择题、判断题、名词解释、计算题、简答题。 内容包括： 1. 高炉冶炼原理、工艺流程 （1）高炉的主要技术经济指标； （2）炉内的基本状况； （3）炉料的还原过程； （4）炉料在高温下的性状变化、造渣及生铁形成； （5）高炉气体动力学基本知识； （6）高炉内热量利用和热平衡； （7）高炉从原料进场到产品形成的工艺流程；
（8）高炉强化冶炼技术； （9）高炉富氧喷煤冶炼知识及喷煤工艺相关知识。 2. 高炉对原燃料的质量要求，各种原燃料的性质 （1）烧结矿、球团矿、天然矿石的化学成分、物理性能及冶金性能； （2）精料与合理炉料结构； （3）熔剂的质量； （4）焦炭在高炉内的作用和变化过程； （5）焦炭的性质及高炉对焦炭的质量要求； （6）喷吹煤粉的质量及高炉对喷吹煤粉的质量要求。 3. 高炉综合计算 （1）原始资料内容的收集； （2）高炉配料计算方法； （3）物料平衡与热平衡； （4）最低理论焦比计算方法； （5）操作线计算与应用。 4. 高炉本体结构和附属各系统 （1）高炉本体结构； （2）炉型设计； （3）热风炉系统； （4）渣铁处理系统； （5）上料系统；
炼铁原理考试题 以下每题8分： 1 试述焦炭在高炉炼铁中的四个作用及对其质量的要求 1）还原剂2）发热剂3）料柱骨架4）渗碳 2 对比三种炼铁工艺，说明他们的特点 高炉：产能大，但使用焦炭，污染环境成本较低 直接还原：产能小（比如转底炉），但污染小，成本高 熔融还原：产能较直接还原高，低于高炉，污染小，如果使用铁浴法成本低，但不成熟（没有成熟案例） 3 试比较两种气态还原剂CO和H2在高炉还原过程中的特点 1）H2的还原能力随着温度的增高（810℃）也在不断提高，而且比CO强。温度低于810℃时，CO的还原能力则比H2强。这是因为>810℃时,H2对O2亲和力大于CO对O2的亲和力,<810℃时则相反。 2）H2的粘度较CO低，有助煤气流动 3）H2 52kj /mol.fe, C 250kj 4 给出水当量的定义和在高炉内沿高度的变化 单位时间内炉料和煤气温度变化1℃所吸收或放出的热量， 5比较铁的直接还原度和高炉直接还原度，分析它们描述高炉内还原情况的优缺点。 铁的直接还原度在冶炼条件基本稳定的情况下，铁的直接还原度能较灵敏地反映高炉还原过程的变化。直接还原度
直接还原度(degree of direct reduction) 高炉内直接还原发展的程度，是衡量高炉能量利用的图1直弧型板坯连铸机示例重要指标。在高炉铁矿石还原过程中凡直接消耗碳产生ＣＯ的和参与ＣＯ２+C一2CO的反应，本质上都与铁的直接还原类似，都发生在高温区，并吸收热量，使风口前燃烧碳量减少、焦比增高。 表示方法直接还原度有铁的直接还原度和高炉直接还原度两种表示方法。 铁的直接还原度从Fe(r)中以直接还原方式得到的铁量与全部还原出来的铁量之比值(rｄ)。它是由前苏联巴甫洛夫定义的。他认为高炉内Fe2Ｏ3一Fe3Ｏ4一FeＯ全部由间接还原完成，从FeＯ还原到金属铁一部分靠ＣＯ、H２的间接还原，其余则靠碳的直接还原， 式中Fe还为直接还原与间接还原两种方式还原出来的总铁量；Feｄ为直接还原的铁量；Ｏｄ为直接还原各种元素夺取的氧量；ＯｄＳｉ，ＭｎMn，Ｐ直接还原非铁元素夺取的氧量；ＯＦｅＯ一Fe由FeＯ还原到Fe时夺取的全部氧量；ＣｄＦｅ直接还原铁消耗的碳量。直接还原度与间接还原度的总和为1。也即相应的间接还原度rｉ＝1—ra＝Feｉ／Fe／Fe还。在冶炼条件基本稳定的情况下，铁的直接还原度能较灵敏地反映高炉还原过程的变化。 高炉直接还原度高炉内氧化物(除FeＯ外尚有SiＯ2、MnＯ、P2Ｏ5，以及微量元素Nb、Ｃr、V、Ti等的氧化物)还原过程中，以直接还原方式夺取的氧量与还原夺取的总氧量之比(Rd)： 计算直接还原度的计算用于高炉配料、物料平衡及热平衡计算，对求理论焦比以及生产分析都十分重要。根据不同条件有多种计算方法。要求已知各种原燃料成分、铁水成分、鼓风含氧量和湿度以及炉顶煤气成分等。 根据直接还原消耗碳量计算(ＣｄFe)
模拟测验 一、填空： 1、从影响高炉长寿的工作区域来看，一般认为高炉长寿有两个决定因素：一个是（炉缸、炉底）寿命，另一个是（炉腹、炉腰炉身下部）的寿命。 2、无料钟高炉装料系统包括：（受料罐）、上下密封阀、料流调节阀、中心喉管、布料溜槽、（齿轮箱）及液压传动设备。 3、凡是能（降低T理)和(改善料柱透气性)的措施，都有利于高炉接受高风温。 4、根据温度不同高炉内还原过程划分三个区：低于800℃的块状带为（间接还原区），（800-1100℃）的是间接、直接还原共存区，高于1100℃的是（直接还原区）。 5、块状带内固相反应形成低熔点化合物是（造渣过程）的开始,随着温度的升高,低熔点化合物中呈现少量液相,开始软化黏结,在软熔带内形成（初渣）,其特点是FeO和MnO含量高,碱度偏低,成分（不均匀）。 6、目前炉缸炉底侵蚀机理主要是（机械）侵蚀和（化学）侵蚀。 7、炉渣的（熔化温度）是指炉渣完全熔化为液相的温度，或液态炉渣冷却时开始析出固相的温度，即相图中液相线的温度。（熔化性温度）是指炉渣熔化后开始自由流动的温度。 8、陶瓷杯损毁的主要原因：（铁水渗透的破坏作用），热应力的破坏作用，（碱金属破坏作用），炉渣化学侵蚀的破坏作用 9、近年随着我厂高炉逐步大型化，冶炼强度的不断升高，出现了“三高”甚至“四高”的冶炼特征，即：（高顶压）、（高风温）、（高煤比）、
（高富氧）。 10、根据侵蚀机理分析，影响炉缸炉底炭砖使用寿命的主要因素有： ①高温；②（热应力）；③碱金属；④（铁水渗透）；⑤炭砖氧化；⑥CO分解碳沉积；⑦不饱和铁水的流动对炭砖侵蚀；⑧设计和施工；⑨（操作和维护）。 11、高压操作对高炉冶炼的影响：有利于（提高冶炼强度，增加产量），有利于稳定顺行，减少炉尘吹出量，降低焦比，有利于（低硅冶炼），能源二次回收利用。 二、简答： 1、写出炉内铁氧化物还原顺序。 ?当>570℃ Fe2O3――Fe3O4――FeO――Fe ?当<570℃ Fe2O3――Fe3O4――Fe 2、护炉的操作要点。 a维持适当的铁口深度，比正常深0.2～0.4m为宜。 b严禁闷炮、跑大流现象，减少对铁口区域碳砖的机械破坏和冲刷作用。 c停用铁口要有计划定期打泥，维护泥包。在主沟形成后2天打泥一次，最好是含钛炮泥。 d适当降低冶强，维持下限风压，降低煤比10～20kg/t。 e稳定炉温及[Ti]。炉温0.5～0.7％，[Ti]＝0.1～0.15％即可。 f保持炉况的稳定顺行，适当发展边缘或中心气流。 3、影响高炉长寿的因素。
高炉炼铁工序能耗计算方法 日前，中国钢铁企业网特邀专家顾问王维兴就高炉炼铁工序能耗计算方法作了以下解析: 1.高炉炼铁工序能耗计算统计范围 原燃料供给:矿槽卸料、称量料斗和计量、料车或皮带上料、仪表显示和控制、照明等用电;空调用电、冬季取暖用蒸汽等能源用量。 高炉本体:焦炭(包括小块焦)、煤粉、电力、蒸汽、压缩空气、氧气、氮气、水(新水、软水等)等。 渣铁处理:炉渣处理用电和水，冲渣水余热要进行回收利用。 鼓风:分电力鼓风或气动鼓风。鼓风能耗一般占炼铁总能耗的10%。1m?风需要用能耗0.030kgce/ m?.正常冶炼条件下，高炉消耗1吨燃料，需要2400m?的风量。 热风炉:要求漏风率?2%、漏风损失应?5%、总体热效率?80%、风温大于1200?，寿命大于25年。 烧炉用高炉煤气折标煤系数0.1143kgce/m?; 转炉煤气折标煤系数0.2286kgce/m?; 焦炉煤气折标煤系数0.6kgce/m?。 热风炉用电力和其它能源工质:蒸汽、压缩空气、水等。 煤粉喷吹:煤粉制备干燥介质，宜优先采用热风炉废气; 用电力、氮气、蒸汽、压缩空气、空调和采暖用能等。 设计喷煤能力要大于180kg/t. 碾泥:用电力和其它能源工质。
除尘和环保:主要是电力(大企业环境保护用电力占炼铁用电的30%左右)、水等。, 铸铁机:电力、水等。 扣除项目:回收利用的高炉煤气，热值按实际回收量计算; TRT余压发电量(电力0.1229kgce/kwh) 2.炼铁工序能耗计算方法 炼铁工序能耗=(C+I+E-R)?T 式中:T-合格生铁产量，铸造铁产量要用折算系数进行计算(见表1); C-焦炭(干全焦,包括小块焦)用量。折热量，28435kJ。标煤量0.9714kgce/t 焦炭. I-喷吹煤折热量，20908kJ ; 折标煤量0.7143kgce/t原煤。 E-加工能耗(煤气、电、耗能工质等)折标煤量: 煤气折标煤系数见热风炉栏目。电力折标煤系数0.1229kgce/kwh.. 耗能工质折标煤系数:氧气0.1796kgce/m?;氮气0.0898 kgce/kwh. 压缩空气0.040 kgce/m?，新水0.257 kgce/kwh 软水0.500 kgce/m?，蒸汽0.12 kgce/kwh. R-回收高炉煤气、电力折热量. 高炉煤气折标煤系数0.1143kgce/Nm? 电力折标煤系数0.1229kgce/kwh。 3.高炉炼铁工序能耗设计指标 2010年国家建设部和质量监督局公布《钢铁企业节能设计规范》(GB50632-2010)中提 出不同容积高炉工序能耗的要求，具体内容如下:
炼铁常用计算 1、安全容铁量 2、理论出铁量 3、渣量计算：依CaO平衡计算 4、风口前理论燃烧温度 5、富氧率 6、冶炼周期 7、计算风口前燃烧1㎏碳所需风量 8、计算煤气发生量（原理依N2平衡计算） 9、风温波动后每批焦炭的变动量（100℃风温影响焦比4%） 10、风量波动对产量的影响 11、炉温变化时负荷的调整 12、标准风速计算、实际风速计算、鼓风动能计算 13、水当量计算 14、日出铁次数 一、安全容铁量： 一般以渣口中心线至铁口中心线间炉缸容积的60%所容铁量为安全容铁量，无渣口高炉以风口中心线与铁口中心线的距离减0.5m计算，计算公式： T安全铁量=π*（d/2）2*h*r铁*0.6*0.6 T安全铁量—炉缸安全容铁量，t； d-炉缸直径，m； γ铁-铁水密度，（7.0t/m3） h-风口中心线到铁口中心线之间距离减0.5m后的距离。 两个0.6，一个代表安全系数，另一个代表焦炭填充系数 二、鼓风动能计算公式： E=1/2*m*v2 E=1/2*Q/(60*n)*r/g* v2 E-鼓风动能kg.m/s; 1kg.（m/s）2=9.8J/s n-风口数量个； F-工作风口平均面积m2/个； P-热风压力MPa（0.1013+表）； Q0=2IVn,Nm3/min; Vn-高炉有效容积m3。
例如：846m3高炉风口个数20个，平均风口面积0.0138，热风压力330KPa，风量2700，风温1100℃，求鼓风动能。 =7025kg（f）·m/s =7049×0.0098 =69KJ/s 三、风口前理论燃烧温度： 计算公式：T理=1570+0.808T风+4.37W氧-2.56W煤 T理-理论燃烧温度； T风-热风温度℃； W氧-富氧量1000m3风中的富氧m3; W煤-喷吹煤粉数量，1000m3风中喷吹的煤粉量。 例如：846m3高炉热风温度1100℃，富氧量25 m3，喷吹煤量98.7㎏，计算理论燃烧温度，依公式： T理=1570+0.808×1100＋4.37×25－2.56×98.7=2315℃ 四、富氧率：计算公式 fo=0.78×(Vo/V) fo－富氧率 Vo－富氧气体量，m3/h V－高炉仪表风量（包括Vo在内）m3/min 例如：846m3高炉每小时富氧量700m3/h，高炉仪表风量2700m3/min.计算富氧率。 依公式：fo=0.78×(Vo/V)=0.78× =2.0% 五、水当量计算 水当量计算单位时间内，通过高炉某一截面的炉料（或煤气）每升高1℃（或降低1℃）所需要放出（或吸收）的热量。表达式 炉料水当量:W料=C料·G料 煤气水当量：W气=C气·G气 C料、C气—分别表示炉料或煤气比热。 G料、G气—表示单位时间通过高炉某一截面积的炉料或煤气量。 六、实际风速计算： 公式为：V标=V标×T实P标/T标P实 例：846m3高炉风量2700 m3/min，风温1100℃，热风压力0.33MPa,计算实际风速。 V实=216×（1373×0.1013）/273×（0.1013+0.33）=255m/s 七、风温波动后每批焦炭的变动量（100℃风温影响焦比4%） 例如：846m3高炉综合焦比500㎏，每批料铁量14t，若将风温从1100℃降到1000℃，
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。
绝密★启用前 高炉工长考核试题 This article contains a large number of test questions, through the exercise of test questions, to enhance the goal of academic performance. 海量题库模拟真考 Huge of Questions, Simulation Test
高炉工长考核试题 温馨提示：该题库汇集大量内部真题、解析，并根据题型进行分类，具有很强的实用价值；既可以作为考试练习、突击备考使用，也可以在适当整理后当真题试卷使用。 本文档可根据实际情况进行修改、编辑和打印使用。 一、填空题（每题2分, 共20分） 1、高炉冶炼的副产品主要有、炉尘和高炉煤气。 2、焦炭在高炉中起三方面作用：发热剂、还原剂和。 3、高炉煤气三大事故是指、着火和爆炸。 4、高炉设备除高炉本体外, 还有以下几个系统：上料系统, 送风系统, 除尘系统、喷吹系统及 5、铁的化学元素符号是。 6、高炉炉前用炮泥分为有水炮泥和两种。 7、大型高炉的渣口装置一般由, 二套, 三套和四套组成。
8、铁水罐撒盖焦粉的作用是。 9、判断生铁牌号是以生铁的含来判定。 10、与铁水接触的工具必须后才能使用。 二、选择题（每题2分, 共40分） 1、烧结矿碱度表达式是。 ①R＝SiO2/CaO②R＝CaO/SiO2③R＝MgO/Al2O3④R＝CaO/Al2O3 2、高炉内常用的还原剂有CO,C,。 ①N2②CH4③H2④CO2 3、一般情况下, 高压高炉比常压高炉铁口深度要。 ①深些②浅些③相同④不确定
五、计算题 （1）各种计算式及推导 1. 各种常规计算式 ⑴ () d m t ?= 3 /高炉有效炉容 日生铁折合产量高炉利用系数 ⑵ () d m t ?= 3有效容积入炉干焦炭量冶炼强度 ⑶ ()t kg /日生铁产量 日入炉干焦量入炉焦比= ⑷ ()t kg /日生铁产量 日喷吹煤粉量煤比= ⑸ 1000?+= 生铁产量煤粉消耗量 焦炭消耗量燃料比 ⑹ t 装料批数 入炉焦炭量焦炭批重= ⑺ )/(t t 入炉焦炭量 入炉矿石量矿焦比= ⑻ ()t 生铁中铁元素百分比 铁元素收得率 矿石品位日入炉矿量日生铁产量??= ⑼ t t /日入炉干焦总量 日入炉矿总量焦炭负荷= ⑽ () ()t t 批料焦丁量批料煤量批干焦炭重量批料矿量 焦炭综合负荷++= ⑾ % % Fe Fe 生铁中矿石矿石总量理论出铁量? = ⑿ 元素量各种炉料带入生铁中铁元素收得率 每批料出铁量Fe Fe ?= % ⒀ % TFe Fe Fe Fe Fe Fe 矿石焦炭中碎铁炉尘中炉渣中生铁中矿石用量--++=
⒁ 百分比 渣中重量 渣中渣量CaO CaO = ⒂ []1000?= 百分比 生铁中元素炉料带入元素总和吨铁炉料带入硫负荷Fe Fe S 或者 S S 挥发硫负荷-= ∑1 1． 各种条件变化对焦比的影响数据 (1) [Si]升高1%，焦比升高40㎏/t ； (2) [Mn]升高1%，焦比升高20㎏/t ； (3) 焦炭中S 变化0.1%，焦比变化1.5%； (4) 100℃风温影响焦比4% (5) 每克湿分影响风温为6℃ 2． 焦炭固定碳发生变化时焦炭调整量的计算 % % C C 变化后变化前变化前焦（比）炭量焦炭调整量? = 3． 4.焦炭含S 变化时焦炭调整量的计算 焦炭中含硫变化1%，影响焦比按1.5%。 ()?? ? ????-+?=%5.11.0%%1S S 变化后变化前变化前焦炭量焦炭调整量 4． 5.风温变化焦炭量调剂计算式 100℃风温影响焦比4% 焦炭批重风温变化量 风温相当焦比变化每每批焦炭量变化?? =100 100 C 5． 6.焦炭水分变化调剂量计算式 变化后水分 变化前水分 变化后水分原每批焦炭量水分变化焦炭调整量--? =1 6． 7.减风影响生铁产量计算式
高炉炼铁试题库 一、填空题 1.矿石中的Pb是一种有害杂质，其含量一般不得超过。答案：0.1% 2.每吨生铁消耗的含Fe矿石中，每增加1%SiO2,将使吨铁渣量增加。答案：35-40kg 3.焦炭中的硫多以、和的形态存在，其中以形态存在的占全部硫量的67%-75%。答案：硫化物、硫酸盐；有机硫；有机硫 4.矿石的冶金性能包括、性能、还原膨胀性能、荷重还原软化性能和熔滴性能。答案：还原性、低温还原粉化 5.炼铁的还原剂主要有三种，即、和。答案：碳、一氧化碳、氢 6.高炉内CO不能全部转变成CO2的原因是因为铁氧化物的需要过量的CO 与生成物平衡。答案：间接还原 7.选择风机时，确定风机出口压力应考虑风机系统阻力和等因素。答案：料柱透气性；炉顶压力 8.停炉方法有和两种方法。答 案：物料填充；空料线打水 9.高炉的热效率高达，只要正确掌握其规律，可进一步降低燃料消耗。答案：75%-80% 10.要使炉况稳定顺行，操作上必须做到三稳定，即、、。答案：炉温、碱度、料批 11. 造渣制度应根据和确定。
答案：原燃料条件；生铁品种 12. 风口前每千克碳素燃烧在不富氧，干风的条件下，所需风量为。答案：4.44m3/kg 13. 开炉料的装入方法有、、。答案：炉缸填柴法、填焦法、半填柴法 14. 限制喷煤量的因素主要是、和三个方面。答案：炉缸热状态、煤粉燃烧速率、流体力学 15. 生铁一般分为三大类，即、、。答案：铸造铁、炼钢铁、铁合金 16. 在钢材中引起热脆的元素是，引起冷脆的元素是。答案：S；P 17. 在Mn的还原过程中，是其还原的首要条件，是一个重要条件答案：高温；高碱度 18. 炉渣中含有一定数量的MgO，能提高炉渣和。答案：流动性；脱硫能力 19. 炉况失常为两大类：一类是失常，一类是失常。答案：炉料与煤气运动；炉缸工作 20. 高炉的热量几乎全部来自回旋区和。 答案：鼓风物理热；碳的燃烧 21. 相对而言的软融带对炉墙的侵蚀最严重。答案：V型 22. 炉缸煤气热富裕量越大，软熔带位置，软熔带位置高低是炉缸利 用好坏的标志。答案：越高；热量
（一）炼铁 1.高炉炼铁 表 1高炉产能换算 序号有效容积（立方米）产能（万吨/年）142050 245055 348057 453062 560570 670080 775085 885095
91080104 101200113 111250115 121280118 131350122 141500133 151580137 161780152 171860158 182000170 192200187
202260193 212380203 222500213 232580215 242650221 252750229 262800234 272850238 283200267 293800304 304000320
314350347 324747379 335500439 345800463 备注：高炉有效容积在上表中两档之间的，按插值法计算其产能。 2.非高炉炼铁 表 2非高炉炼铁设备产能换算 序号工艺及型号产能（万吨/年） 一熔融还原 1COREX1000， C2000， C300030， 80， 150 2FINEX示范厂， FINEX300060， 150 3Hismelt 示范厂80
二直接还原 1竖炉产能根据设备具体型号换算 2回转窑 3转底炉 （二）炼钢 1.转炉 表 3转炉产能换算 序号公称容量（吨）普钢产能（万吨/ 年）特钢产能（万吨/ 年）1356042 2407048 3458054 4508555
5559060 6609566 76510072 87010577 97511083 108012088 119012599 12100130100 131******** 14135150135 151********