下载文档原格式
高炉内生成铁的原理是什么高炉是一种用于冶炼铁的设备，其主要原理是利用还原剂将铁矿石内的氧化铁还原成金属铁，并与其他杂质和矿石反应生成熔融的铁水。
高炉内生成铁的过程可以分为三个主要阶段：预热阶段、还原阶段和熔化阶段。
1. 预热阶段首先，高炉内的煤气或其他燃料通过燃烧反应提供热量，将高炉内的温度升至约200以上。
这个温度足够让铁矿石中的冰水分解，并引发其他物质的分解和挥发，从而净化冶炼过程。
2. 还原阶段在预热阶段之后，高炉内引入煤气或焦炭作为还原剂，并将其燃烧。
还原剂中的一氧化碳（CO）与铁矿石中的氧化铁（Fe2O3）反应，生成二氧化碳（CO2）和金属铁（Fe），如下所示：3Fe2O3 + CO →2Fe3O4 + CO2Fe3O4 + CO →3FeO + CO2FeO + CO →Fe + CO2其中，FeO、Fe3O4及Fe分别表示不同程度的氧化铁。
在这个过程中，还原剂提供的一氧化碳会和氧化铁发生反应，将其中的氧还原掉，从而氧化铁被逐渐还原成金属铁。
在高炉内形成的CO2等废气会通过排烟系统排出。
3. 熔化阶段在还原过程中，金属铁会逐渐与其他杂质、矿石和渣球反应，形成熔融的铁水。
铁水会下沉并从高炉底部的出铁口流出，而留下的渣球则会从高炉顶部排出。
高炉内生成铁的原理涉及到多种物理和化学过程，其中还包括矿石的分解、还原反应、熔化和脱渣等。
为了保持高炉的有效工作，还需注意控制气氛、燃料的使用和废气处理等方面。
高炉内的反应过程是与温度、压力、矿石和还原剂的性质以及高炉结构等多个因素相关的复杂过程。
为了提高冶炼效率、降低成本和减少对环境的影响，工程师和研究人员一直在致力于优化高炉的设计和操作。
炼铁原理深入解读高炉内铁矿石直接还原的热力学基础炼铁是将铁矿石中的铁元素还原为金属铁的过程，而高炉是最常见的炼铁设备之一。
在高炉内，铁矿石通过高温条件下的还原反应，被还原为金属铁，并与炉渣分离。
本文将深入解读高炉内铁矿石直接还原的热力学基础。
1. 高炉的工作原理高炉是一种巨大的筒形炉子，通常由钢铁砌成。
在高炉内，通过矿石投料口将铁矿石、焦炭和炉渣按一定比例投入。
在高炉内部，有燃烧室、还原室和熔化室三个区域，每个区域都具有特定的功能。
2. 铁矿石的还原反应铁矿石的主要成分是氧化铁，例如赤铁矿（Fe2O3）和磁铁矿（Fe3O4）。
在高炉内，还原室是铁矿石还原的主要区域。
3. 热力学基础直接还原是指在高炉内，铁矿石直接与还原剂（焦炭或其他还原剂）发生反应，而不经过中间产物。
在铁矿石直接还原反应中，热力学是非常重要的基础。
4. 铁矿石的直接还原反应铁矿石的直接还原反应包括两个主要过程：氧化还原反应和还原-熔化反应。
4.1 氧化还原反应氧化还原反应是指铁矿石中的氧化铁被还原成金属铁的反应。
例如，赤铁矿的氧化还原反应可以表示为：3Fe2O3 + CO → 2Fe3O4 + CO2Fe3O4 + CO → 3FeO + CO2FeO + CO → Fe + CO24.2 还原-熔化反应在氧化还原反应之后，还原得到的含碳铁矿石（通常含有一定质量分数的碳）将开始熔化，并与炉渣分离。
在这个阶段，很多复杂的化学反应发生。
其中一个重要的反应是碳与铁氧化物的反应：FeO + C → Fe + CO5. 温度对直接还原反应的影响在高炉内部，温度是影响直接还原反应的重要因素之一。
较高的温度有助于促进还原反应的进行，提高铁矿石的还原率。
6. 炉渣的作用炉渣在高炉内具有重要的作用。
它不仅能够吸收和稀释产生的有害杂质，还能够提供适宜的炉内温度和熔融性环境。
7. 其他关键因素除了温度和炉渣的作用，还有其他因素会对高炉内直接还原反应产生影响，例如矿石的粒度、还原剂的选择和投放位置等。
炼铁原理解析高炉冶炼过程中的矿石还原与炉渣形成机制炼铁是一项重要的冶金工艺，用于从矿石中提取出铁。
高炉是炼铁的主要设备，通过高温还原矿石和形成炉渣的过程，实现铁的分离和提纯。
本文将对高炉冶炼过程中的矿石还原与炉渣形成机制进行详细解析。
第一节：高炉冶炼的基本流程高炉冶炼过程可分为三个主要阶段：预热、还原和熔化。
首先，矿石被加入高炉顶部，随着下降逐渐受到高温的预热。
然后，在还原区，矿石中的金属氧化物被还原为金属，并与炉料中的其他金属元素一起形成铁水。
最后，铁水被收集在高炉底部，而炉渣则从高炉顶部排出。
第二节：矿石的还原反应高炉冶炼的核心过程是矿石的还原反应。
矿石中的金属氧化物在高温下与还原剂（如焦炭）反应，释放出金属元素和二氧化碳等气体。
其中最主要的反应可表示为几个关键步骤：1. 还原剂（焦炭）的氧化在高温下，焦炭中的碳与空气中的氧气反应，生成一氧化碳和二氧化碳。
这些气体在高炉内不断上升，并与矿石的金属氧化物发生反应。
2. 金属氧化物的还原金属氧化物与一氧化碳发生反应，还原成金属元素和二氧化碳。
这个还原反应是炉内主要的化学反应之一。
不同金属氧化物的还原程度和速率有所不同，这取决于各自的化学性质及温度条件。
3. 金属元素的迁移还原后的金属元素在高温下与其他金属元素结合，形成熔化的铁水。
这些金属元素在高炉内上升，直至达到悬浮于铁水上方的炉渣层。
第三节：炉渣的形成机制炉渣是高炉冶炼过程中的重要产物，它具有多种功能，如吸附杂质、稀释硫和磷等。
在高炉冶炼过程中，炉渣的形成主要经历以下几个步骤：1. 矿石中杂质的熔化矿石中的杂质（如硅、铝、钙等）在高温下被熔化，并分散于铁水和炉渣中。
这种熔化是高炉冶炼过程中的一个重要步骤，它有助于将杂质从铁水中分离出来。
2. 杂质的反应和吸附杂质在铁水和炉渣中发生各种化学反应，如与炉渣中的主要成分形成化合物或吸附于炉渣颗粒表面。
通过这些反应和吸附作用，炉渣能够有效地吸附和脱除铁水中的杂质。
![第三章高炉炼铁工艺[1]](https://uimg.taocdn.com/ae50eca68bd63186bcebbcfc.webp)
高炉铁矿石还原反应高炉是一种重要的冶炼设备，常用于将铁矿石转化为高纯度的熔融铁。
铁矿石还原反应是高炉冶炼过程中的关键步骤，它将铁矿石中的氧化铁还原成铁，并释放出大量的热能。
铁矿石还原反应通常分为两个阶段：预处理和主还原。
预处理的目的是去除铁矿石中的杂质，提高还原反应的效率。
常见的预处理方法包括磨矿和矿石烧结。
磨矿可以使矿石颗粒尺寸均匀，并增加矿石表面积，有利于反应进行。
矿石烧结则通过高温热处理，使铁矿石颗粒结合成块，提高了反应的速率和效率。
主还原阶段是铁矿石还原反应的核心过程。
在高炉中，将预处理后的铁矿石和还原剂（常用的还原剂是焦炭）放入炉中，并加热到高温。
在高温下，还原剂中的碳与氧化铁发生反应，产生二氧化碳和熔融的铁。
这个反应被称为直接还原反应，其化学方程式为：Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2。
直接还原反应的进行需要满足一定的条件。
首先，高炉中的温度必须高于还原反应所需的最低温度。
一般来说，铁矿石的还原温度在800°C到1050°C之间，而高炉的工作温度通常在1200°C到1500°C之间。
其次，还原剂的供应必须充足，以确保反应的进行。
焦炭是一种理想的还原剂，因为它燃烧后产生的热量可以不仅提供所需的温度，还可以驱除生成的二氧化碳。
最后，反应过程中需保持一定的气氛，通常是富含CO的还原气体。
这可以通过高炉上部的冷却设备来实现，冷却设备会将煤气冷却和净化，以获得适合还原反应的气氛。
高炉铁矿石还原反应具有重要的指导意义。
首先，它显示了还原反应在提取金属的过程中的重要性。
铁矿石还原反应为我们提供了熔融的铁，是制造钢铁的基础。
其次，该反应为我们认识冶炼过程中的热平衡和物质平衡提供了实践依据。
热平衡可以保证高炉温度的维持，而物质平衡则保证了反应的顺利进行。
最后，该反应也启示了资源的可持续利用。
铁矿石还原反应使得铁资源能够得到循环再利用，减少了资源的浪费。
炼铁原理解析高炉矿石还原与熔化过程分析炼铁是将铁矿石还原成铁的过程，而高炉是用来进行炼铁的设备。
在高炉中，矿石经过还原与熔化的过程，最终得到熔融的铁和炉渣。
本文将对高炉矿石的还原与熔化过程进行详细分析，探讨其中的原理与关键环节。
1. 高炉的结构与原理高炉主要由炉缸、风箱、炉身、煤气发生炉、料仓等构成。
风箱将空气注入高炉，与燃烧的燃料进行反应，形成高炉内的高温环境。
炉缸是炼铁的主要区域，其中的还原与熔化反应发生。
矿石和焦炭被连续加入高炉，经过一系列的物理与化学过程，最终得到铁水和炉渣。
2. 高炉矿石的还原过程高炉内的还原反应主要由CO和H2参与，其中CO由煤气发生炉产生。
还原反应可以分为两个阶段：表面吸附和内部扩散。
在高炉内，矿石表面与CO接触后，CO会吸附在矿石表面，并与矿石内的氧发生反应，生成Fe和CO2。
Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2这个反应是高炉还原的关键反应之一。
吸附环节是有限速的，因为吸附在表面上的CO分子需要扩散到矿石内部才能与氧反应。
因此，高炉还原的速率受限于扩散过程。
在高炉中，矿石的物理性质（如粒度、结构等）和煤气的温度、流速等因素会影响还原速率。
3. 高炉矿石的熔化过程高炉的熔化过程发生在还原过程之后。
当矿石表面的还原反应完成后，产生的固态铁逐渐熔化，并与矿石内的炉渣一起形成铁水。
炉渣主要由矿石中的杂质和煤气中的灰分组成，参与到熔化过程中。
在高炉中，矿石的熔化温度是一个关键参数。
熔化温度的降低有利于炼铁的进行，但过低的温度可能导致炉渣过多，影响炉渣的流动性。
因此，高炉矿石的熔化温度需要在一定范围内进行控制。
4. 高炉熔铁和炉渣的分离在高炉内，铁水和炉渣具有不同的密度和流动性，在冶炼过程中会自然分离。
通过高炉底部的出铁口，铁水被引流到铁水罐中，而炉渣则从炉底的渣口排出。
这种分离过程主要依靠密度差异和炉渣的流动特性。
5. 高炉矿石还原与熔化的影响因素高炉矿石的还原与熔化过程受到多种因素的影响。
![高炉工艺]高炉冶炼过程](https://uimg.taocdn.com/bc5ac850f01dc281e53af080.webp)
高炉工艺]高炉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7 40～900℃。
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C O。
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。
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℃。
钢铁是怎样炼成的第一章：原材料选取与预处理钢铁的原材料主要是铁矿石和焦炭，而其它原材料如石灰石、硅石、钙氧化剂等都是辅助原料。
在选取原材料时，需要考虑铁矿石的品质、含铁率、磷含量等因素，并对其进行预处理，如破碎、筛分、洗选、球团化等，以保证后续工艺效果。
第二章：高炉冶炼高炉冶炼是将焦炭、铁矿石等原料放入高炉中进行反应，产生铁水和副产品的过程。
高炉冶炼分为上下两部分，上部为还原区，下部为熔融区。
在高炉内还会进行配料、烧结、喷煤等操作，以保证高炉反应的顺利进行。
第三章：转炉炼钢转炉炼钢是指将铁水中的杂质去除后，将合适的铁水流入转炉中进行二次冶炼的过程。
在转炉内，通过加入适量的生铁、废钢、石灰等物质，将炉内温度升至合适温度，以去除铁水中的杂质，同时调节铁水成分。
第四章：电弧炉炼钢电弧炉炼钢是利用高压电弧燃烧钢水中的杂质，同时加入合适量的生铁、废钢、合金等物质进行调整的钢铁冶炼方法。
电弧炉炼钢操作简便、能接纳多种废钢，是现代工业中应用最广的钢铁冶炼工艺之一。
第五章：连铸技术连铸是指将熔融的钢水在一次工艺中进行铸造成型过程。
连铸设备主要有直接连铸机和间接连铸机，其中直接连铸机可以实现直接铸造坯料、中厚板、窄带钢、无缝钢管等产品，是现代钢铁冶炼生产中不可或缺的一环。
第六章：热轧、冷轧和热处理热轧、冷轧和热处理是钢铁生产中的三个重要环节。
热轧可以获得厚度较大的钢板、钢卷等，冷轧可以获得薄厚度的产品，热处理则是对钢材进行调质、淬火、回火等处理，以获得所需要的性能。
第七章：环保技术钢铁生产过程中会产生大量的废气、废水和废渣等排放物。
现代钢铁生产已经意识到环保问题的重要性，推广了多项环保技术，如烟气脱硫、除尘、废水处理、煤气回收等，以减少对环境的影响。
钢铁是现代产业中不可缺少的材料，其炼制过程需要技术精湛、设备完备和环保意识，希望随着技术的不断发展，钢铁产业能够更好地发展，为社会经济发展做出更大的贡献。
高炉炼铁的还原过程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor. l hope that after you downloadthem,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified afterdownloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!高炉炼铁的还原过程：①原料准备：将铁矿石、焦炭、石灰石按比例混合，粒度适宜，确保高炉内反应顺利进行。
②炉内加热：焦炭在炉底燃烧，产生高温及还原气体CO，同时热风炉送入的富氧空气助燃，维持炉内高温环境。
③还原反应：高温下，CO气体上升穿过炉料层，与铁矿石中的铁氧化物（如Fe2O3）发生还原反应，生成铁和CO2，化学方程式为：Fe2O3 + 3CO →2Fe + 3CO2。
④熔化与滴落：还原生成的液态铁沉降至炉底，形成铁水，通过出铁口定期排放。
⑤炉渣形成：石灰石分解产生的CaO与脉石（铁矿石中的非铁杂质）及其他氧化物反应，形成熔渣浮于铁水上层，定期从渣口排出。
⑥持续供料：随着炉料的下降和反应进行，不断从炉顶加入新原料，保持连续生产。
⑦热能与气体回收：高炉产生的高炉煤气（主要含CO、N2等）被收集并作为能源再利用，实现能源效率最大化。
此流程实现了铁矿石中铁的有效提取，同时产生副产品炉渣和高炉煤气，体现了高炉炼铁的高效与循环利用原则。
炼铁原理深入解读高炉内还原反应动力学的研究进展炼铁是将铁矿石还原为金属铁的过程，高炉是炼铁的主要设备。
深入了解高炉内的还原反应动力学对于提高炼铁效率和优化炼铁工艺具有重要意义。
本文将就此领域的研究进展进行介绍。
一、高炉内的还原反应动力学基础高炉内的还原反应主要由以下两个步骤组成：先是气固两相之间的传质过程，然后是固相内的化学反应。
在高温下，铁矿石中的氧与还原剂发生反应，生成金属铁和一些气体产物。
1. 传质过程传质过程是指高炉内气体通过气孔扩散到固相表面并与固相发生反应的过程。
气孔的形态、数量以及气体温度和浓度都会对传质过程产生影响。
传质速率决定了气体对固相的还原反应速率。
2. 化学反应高炉内的化学反应主要发生在金属铁和固态还原剂之间。
化学反应速率受到元素之间的质量传递影响，以及反应物浓度和温度的影响。
二、高炉内还原反应动力学的研究方法为了深入了解高炉内还原反应动力学，研究人员开展了一系列实验和数值模拟。
以下是一些常用的研究方法：1. 实验研究实验研究可以通过建立实际的高炉还原模型，观察和测量还原过程中的各项参数变化。
例如，可以利用高温试验炉对铁矿石和还原剂进行反应，并采用各种分析仪器对产物进行分析。
实验结果可以提供反应动力学的基本数据。
2. 数值模拟数值模拟是通过建立反应动力学模型，模拟高炉内还原反应的过程和机理。
数值模拟可以模拟高炉内气固两相之间的传质过程、固相化学反应以及其他影响因素。
通过调整模型参数和条件，可以优化炼铁工艺和提高还原效率。
三、高炉内还原反应动力学的研究进展近年来，高炉内还原反应动力学的研究取得了一些重要进展。
以下是一些研究领域和成果的概述：1. 反应速率模型研究人员根据实验数据和数值模拟结果，提出了各种反应速率模型。
这些模型考虑了化学反应速率受到传质和反应物浓度等因素的影响。
通过模型的应用，可以更准确地预测高炉内还原反应的速率和产物分布。
2. 炉渣对还原反应的影响炉渣是高炉内常见的一种物质，它对还原反应速率和产物分布有重要影响。
高炉的工作原理高炉是一种用于冶炼铁的重要设备，它采用高温和高压的方式，将铁矿石与还原剂结合，并通过化学反应将铁矿石中的金属铁分离出来。
高炉的工作原理是一个复杂的过程，可以分为铁矿石还原反应和熔融还原渣分离两个主要阶段。
首先，铁矿石还原反应阶段。
高炉通常由上部的上铁区、中部的还原区和下部的熔融区组成。
在上部的上铁区，矿石与预热空气接触，预先升温和脱水。
然后，矿石与还原剂（通常为焦炭）一起进入中部的还原区。
在还原区，矿石与还原剂发生燃烧反应，产生的高温气体将铁矿石中的金属铁还原成为矿石。
这个过程中，还原剂的碳含量会减少，释放出的一氧化碳作为还原气体与铁矿石反应，还原出金属铁。
其次，熔融还原渣分离阶段。
在下部的熔融区，金属铁与矿石中的其他非金属元素和杂质相结合，形成熔融的炉渣。
同时，由于高炉内部的高温环境和流体力学原理的作用，铁和炉渣发生分离。
在这个过程中，液态铁在熔融区中沉积，从高炉的底部收集，而炉渣则在熔融区中上升，最终通过炉口排出。
这种分离过程主要是由于铁的密度较高，而炉渣的密度较低。
因此，通过合适的操作和材料优化，可以实现铁和炉渣的有效分离。
在高炉工作过程中，为了保持高炉的连续运行，需要不断地向高炉中添加铁矿石、焦炭和炉料（用于吸附非金属杂质的物质）。
同时，在高炉中还需要控制适当的加热和供气条件，以维持合适的温度和气氛。
通常使用的热源包括焦炭燃烧产生的热能和高炉底部喷吹的空气。
通过控制这些因素，高炉可以稳定地工作并生产高品质的铁水。
然而，高炉的工作原理也面临一些挑战和问题。
例如，高炉内部存在复杂的燃烧和流体力学过程，容易引起高温环境下的化学反应，这可能导致炉墙、炉衬和炉渣的腐蚀。
另外，高炉内部的装载和排料过程也需要高度精确的控制，以避免对炉子的破坏和不稳定性。
此外，高炉工作过程对能源的需求较高，需要大量的焦炭和电力，这对环境和能源资源的压力较大。
综上所述，高炉的工作原理是一个复杂的过程，涉及铁矿石的还原反应和熔融还原渣的分离。
高炉- 转炉工艺-回复高炉和转炉是冶金工业中常见的两种主要炼铁工艺。
本文将逐步介绍高炉和转炉工艺的基本原理、流程和应用。
高炉是一种用于冶炼铁矿石生产生铁的设备。
其基本原理是利用冶金反应原则中的高温还原反应，将铁矿石中的铁氧化物还原为金属铁。
高炉内温度高达1500C以上，内部有两个截然不同的区域，即上部的还原区和下部的熔化区。
高炉的工艺流程可分为八个主要步骤，即装料、预热、炼铁、出铁、喷吹、煅烧、热风烧结和废气净化。
第一步是装料，通常使用优质的铁矿石、石灰石和焦炭作为原料。
这些原料经过预处理后，按一定的比例混合并送入高炉顶部。
第二步是预热，原料在高炉顶部受到恒定流量的热风预热，提高其温度，为后续的还原反应做准备。
第三步是炼铁，预热后的原料从高炉顶部逐渐下降，进入还原区。
在还原区内，焦炭通过供氧装置喷吹进入高炉底部，产生高温热风，促使铁矿石中的铁氧化物还原为金属铁。
第四步是出铁，炼铁过程产生的铁液通过高炉底部的出渣口排出，形成生铁产品。
第五步是喷吹，炼铁过程中，通过喷吹装置向高炉中喷入煤粉或气体，增加燃烧速度和温度，提高炉内反应效率。
第六步是煅烧，通过供气装置向高炉底部喷入空气或氧气，进一步增加炉内氧气含量，促使还原反应的进行，同时可以提高高炉产量和炉温。
第七步是热风烧结，使用高温热风对烧结矿进行预热，使其热态强度增加，为后续的转炉工艺做准备。
第八步是废气净化，高炉产生的废气经过除尘、脱硫等处理，以达到环保排放标准。
转炉是一种用于冶炼钢铁的设备，其基本原理是将生铁和一定量的废钢料放入转炉中，并通过高温氧化还原反应，消除生铁中的杂质，同时添加合适的合金和炉渣，使之成为合格的钢铁产品。
转炉的工艺流程可分为五个主要步骤，即装料、预热、碱性炼钢、脱硫炼钢和出钢。
第一步是装料，将生铁和废钢料按一定比例放入转炉中。
第二步是预热，转炉通过燃烧煤粉或气体，对炉内的原料进行预热，提高温度和反应效率。
第三步是碱性炼钢，通过抛石灰石向转炉中加入碱质，使炉内呈碱性，以增加炉渣和炉料的浮力，加快氧化反应速度，并吸附硫、磷等有害元素。
第三章高炉内的还原过程第一节炉料的蒸发、挥发和分解一、水分的蒸发炉料中的水以吸附水和化合水两种形式存在.吸附水存在于热烧结矿以外的一切炉料中,吸附水一般在l05℃以下即蒸发。
吸附水蒸发对高炉冶炼并无坏处，因为炉喉煤气温度通常大于200℃，流速也很高，炉料中的吸附水在炉料入炉后,下降不大的距离就会蒸发完，水的蒸发仅仅利用了煤气的余热，不会增加焦炭的消耗；同时因水分的蒸发吸热,降低了煤气温度，对装料设备和炉顶金属结构的维护还带来好处。
此外，煤气温度降低,体积减小，流速也因之降低,炉尘吹出量随之减少。
在实际生产中,往往因炉顶温度过高，而向炉料或炉喉内打水以降低煤气温度.二、碳酸盐分解炉料中碳酸盐主要来自石灰石（CaC03）、白云石（MgC03)，有时也来自碳酸铁(FeCO3)或碳酸锰（MnCO3）。
1．碳酸盐的分解当炉料加热时，碳酸盐按FeCO3、MnC03、MgCO3、CaCO3的顺序依次分解。
碳酸盐分解反应通式可写成：MeCO3 = MeO十CO2一Q反应式中Me代表Ca、Mg、Fe及Mn等元素。
碳酸盐的分解反应是可逆的，随温度升高，其分解压力升高，即有利于碳酸盐的分解。
高炉冶炼最常见的碳酸盐是作为熔剂用的石灰石。
石灰石的分解反应为:CaC03＝CaO十CO2—42500×4.1868kJ反应发生的条件是：当碳酸钙的分解压力（C02分压）PCO2大于气氛中C02的分压PCO2时，该反应才进行。
CaCO3在高炉内的分解温度与炉内总压力和煤气中C02分压有关.据测定表明，石灰石在高炉内加热到700~800℃开始分解，900~1000℃达到化学沸腾。
石灰石的分解速度和它的粒度有很大关系。
因为CaCO3的分解是由表及里，分解一定时间后，在表面形成一层石灰（CaO）层,妨害继续分解生成的C02穿过石灰层向外扩散，从而影响分解速度。
当大粒度分成若干小块时,比表面积增加，在相同条件下,分解生成的石灰量增多,未分解部分减少，粉状的石灰石在900℃左右即可分解完毕，而块状的要在更高的温度下才能完全分解.粒度愈大，分解结束的温度愈高.此外CaO层的导热性差，内部温度要比表面温度低；粒度愈大,温差愈大.因此,石灰石因块度的影响，分解完成一直要到高温区域。
第三章高炉内的还原过程第一节炉料的蒸发、挥发和分解一、水分的蒸发炉料中的水以吸附水和化合水两种形式存在。
吸附水存在于热烧结矿以外的一切炉料中，吸附水一般在l05℃以下即蒸发。
吸附水蒸发对高炉冶炼并无坏处，因为炉喉煤气温度通常大于200℃，流速也很高，炉料中的吸附水在炉料入炉后，下降不大的距离就会蒸发完，水的蒸发仅仅利用了煤气的余热，不会增加焦炭的消耗；同时因水分的蒸发吸热，降低了煤气温度，对装料设备和炉顶金属结构的维护还带来好处。
此外，煤气温度降低，体积减小，流速也因之降低，炉尘吹出量随之减少。
在实际生产中，往往因炉顶温度过高，而向炉料或炉喉内打水以降低煤气温度。
二、碳酸盐分解炉料中碳酸盐主要来自石灰石(CaC03)、白云石(MgC03)，有时也来自碳酸铁(FeCO3)或碳酸锰(MnCO3)。
1．碳酸盐的分解当炉料加热时，碳酸盐按FeCO3、MnC03、MgCO3、CaCO3的顺序依次分解。
碳酸盐分解反应通式可写成：MeCO3 = MeO十CO2一Q反应式中Me代表Ca、Mg、Fe及Mn等元素。
碳酸盐的分解反应是可逆的，随温度升高，其分解压力升高，即有利于碳酸盐的分解。
高炉冶炼最常见的碳酸盐是作为熔剂用的石灰石。
石灰石的分解反应为：CaC03＝CaO十CO2—42500×4.1868kJ反应发生的条件是：当碳酸钙的分解压力(C02分压)PCO2大于气氛中C02的分压PCO2时，该反应才进行。
CaCO3在高炉内的分解温度与炉内总压力和煤气中C02分压有关。
据测定表明，石灰石在高炉内加热到700～800℃开始分解，900～1000℃达到化学沸腾。
石灰石的分解速度和它的粒度有很大关系。
因为CaCO3的分解是由表及里，分解一定时间后，在表面形成一层石灰(CaO)层，妨害继续分解生成的C02穿过石灰层向外扩散，从而影响分解速度。
当大粒度分成若干小块时，比表面积增加，在相同条件下，分解生成的石灰量增多，未分解部分减少，粉状的石灰石在900℃左右即可分解完毕，而块状的要在更高的温度下才能完全分解。
粒度愈大，分解结束的温度愈高。
此外CaO层的导热性差，内部温度要比表面温度低；粒度愈大，温差愈大。
因此，石灰石因块度的影响，分解完成一直要到高温区域。
2．碳酸盐分解对高炉冶炼的影响及其对策碳酸盐在高炉内若能在较高部位分解，它仅仅消耗高炉上部多余的热量，但如前述CaCO3若在高温区分解，必然影响到燃料的过多消耗。
其影响可按以下分析进行估量：(1)CaCO3分解是吸热反应，1kg CaCO3分解吸热425×4．1868kJ，或者每分解出1kgC02吸热956×4．1868kJ。
(2) CaCO3在高温区分解出的C02，一般有50％以上与焦炭中的C发生气化(溶损)反应：C02十C＝2CO一39600×4．1868kJ／kg分子反应既消耗C又消耗热量。
因耗C而减少了风口前燃烧的C量，(两者在数量上是相当的)即减少了C燃烧的热量：C十1/202＝CO十29970x4.1868U／kg分子两项热量之和为69570×4．1868kJ／kg分子，(3)CaCO3分解出的CO2冲淡还原气氛，影响还原效果。
综上分析，CaCO3分解造成热能损失，又影响还原和焦炭强度。
据理论计算以及实践经验表明，每增加100KG石灰石，多消耗焦炭30KG左右。
为消除石灰石作熔剂的不良影响，可采取以下措施：a、生产自熔性(特别是熔剂性)烧结矿，使高炉少加或不加熔剂，实现熔剂搬家;b、缩小石灰石粒度，改善石灰石炉内分解条件，使入炉熔剂尽可能在高炉内较高部位完成分解；c、使用生石灰代替石灰石作熔剂.第二节铁氧化物还原的热力学分析高炉炼铁的主要目的，即是将铁矿石中铁和一些有用元素还原出来，所以还原过程是高炉冶炼最基本的物理化学反应。
一、铁氧化物还原条件在铁矿石中，主要是含铁氧化物，也有少量非铁氧化物——如硅、锰等氧化物。
在高炉冶炼中，铁几乎能全部被还原，而硅、锰只能部分被还原，这主要决定于还原反应的平衡状态，即热力学条件；也受达到平衡状态难易程度的影响，即动力学条件。
所谓还原反应，是指利用还原剂夺取金属氧化物中的氧，使之变为金属或该金属的低价氧化物的反应。
还原反应可表示为：MeO十B＝Me十BO反应得以进行，必须是还原剂B和氧的化学亲和力，大于金属Me和氧的化学亲和力。
衡量金属或非金属与氧亲和力大小的尺度，可用元素与氧生成化合物时，系统中自由能△Z变化的大小来区别。
如△Z负的绝对值越大，即自由能减少越多，该化合物越稳定。
自由能随温度不同而变化，如图，可看出各种氧化物的生成自由能与温度的关系。
在一定温度下，各种氧化物都有一定的生成自由能，其值愈小(即负的绝对值愈大)，该氧化物中的金属和氧的亲和力愈大．此金属愈难还原；相反，氧化物的生成自由能愈大，该氧化物中的金属和氧的亲和力愈小，此金属则易还原。
依此，Cu、Ni比 Fe容易还原，而Mn、Si比Fe则难还原。
同时，与氧亲和力大的金属，可以作为还原剂，还原与氧亲和力小的金属氧化物。
例如Al就可作为还原剂还原Ti；而且生成自由能越小的氧化物中的金属，作为还原剂时其还原能力越强。
随着温度的升高，各种氧化物的生成自由能变大，即各种元素与氧的亲和力变小，则有利于元素的还原。
高炉冶炼主要是以CO和C作为还原剂，还原区域的温度一般不大于1500℃，在此条件下，CaO、A1203和MgO在高炉冶炼过程中不可能被还原。
氧化物中的金属(或非金属)和氧亲和力的大小，也可用氧化物的分解压力大小来表示，即氧化物的分解压力越小，元素和氧的亲和力越大，该氧化物越稳定。
高炉内常见氧化物的分解压力如图所示。
由图可知，铁氧化物的分解压力比其它一些氧化物大，FeO 即比MnO 和Si02易于还原。
铁的高价氧化物分解压力更大，如Fe 203在1375℃时的分解压力为0．02lMPa ，在此温度下。
即使无还原剂，Fe203也能热分解，生成Fe 3O 4；而Fe 3O 4与FeO 的分解压力比Fe 203小得多，FeO 要达到 3487℃时才能分解，高炉内达不到这样高的温度，因此在高炉内不能靠加热分解以获得铁的低价氧化物直至金属铁，而需借助还原剂还原。
二、铁氧化物还原顺序铁的氧化物主要以三种形态存在：Fe 2O 3（赤铁矿）、Fe 3O 4（磁铁矿）、FeO （浮士体）。
还原顺序是从高价铁氧化物逐级还原成低价铁氧化物，最后获得金属铁。
其还原顺序为：Fe 2O 3——Fe 3O4——FeO ——Fe由于FeO 在低于570 ℃时是不稳定的，所以还原情况是： 当温度大于570 ℃时：Fe 2O 3——Fe 3O 4——FeO ——Fe 当温度低于570 ℃时：Fe 2O 3——Fe 3O 4——Fe三、铁氧化物的还原反应 1．用CO 还原铁氧化物(1)反应特点。
在实际生产中，CO 能还原铁的各级氧化物。
当温度大于570℃时，还原反应为：3Fe203十CO＝2Fe3O4十CO2十8870×4.1868kJ （1）2Fe304十CO＝3FeO十C02—4990×4.1868kJ （2）FeO十CO＝Fe十CO2十3250×4.1868kJ （3）在温度小于570℃时，由于FeO不能稳定存在，Fe304将被CO还原成金属铁，故反应为：3Fe203十CO = 2Fe34十C02十8870×4.1868KJFe304十CO＝3Fe十4C02十4100×4.1868kJ （4）上述诸反应的特点是：（1）从Fe2O3还原成Fe，除反应（2）为吸热反应外，其余反应均为放热反应；（2）Fe2O3分解压力较大，可以被CO全部还原成Fe3O4；（3）除从Fe2O3还原成Fe3O4的反应为不可逆外，其余反应都是可逆的，反应进行的方向取决于气相反应物和生成物的浓度。
反应在一定温度下达到平衡，其平衡常数KP 为：Kp＝PCO2/PCO= （%CO2）/（%CO）由于（％C02）十（％CO）=100%所以（％CO）＝100/（1+Kp）＝f（T）按Kp与温度关系，上述各还原反应的平衡常数为：反应（1）：lgKp=2726/T十2.144 （5）反应（2）：lgKp＝1645/T十1.935 （6）反应（3）：lgKp＝429/T—1.140 （7）反应（4）：lgKp=2462/T—0.997 （8）由(5)、(6)、(7)、(8)式，可计算出反应(1)至(4)的平衡常数。
据此便能算出各反应平衡气相中CO的浓度。
由于各反应的Kp不同，因而平衡气相中%CO也不相同。
(2)温度对反应的影响。
各级铁氧化物在不同温度下，其平衡气相成分是不相同的。
将各种温度下的平衡常数代入(%CO)＝100/（1+Kp）＝f(T) ，便可以计算出各个反应在不同温度下的CO%，则可作出CO%—t曲线图。
曲线1、2、3、4，分别为反应(1)、(2)、(3)和(4)的平衡气相成分曲线。
在570℃时，曲线2、3和4相交于一点。
曲线将平衡图分成四个区域，即Fe、FeO、Fe3O4和Fe2O3的稳定区。
在曲线1以下为Fe2O3稳定区；曲线1、2和4之间为Fe3O4稳定区；曲线2和3之间为FeO稳定区；曲线3和4之上为Fe的稳定区。
不在曲线上的点，表明体系处在非平衡状态，并且反应将向着该区域内稳定存在的物质方向转化。
例如，将Fe放在曲线2和3之间，在＞570℃的任一温度下，气相组成中C02含量均大于曲线3上平衡气相中的C02含量，或者说气相组成CO含量均小于平衡曲线3上的CO含量，所以反应(3)将向左进行，最终Fe会被氧化成FeO。
从图也可看出，曲线1、3、4向右上方倾斜，曲线2向下斜，表明前者为放热反应，后者为吸热反应。
同时FeO十CO＝Fe十C02反应的平衡曲线位置最高，说明它达到平衡需要的CO%量最大，所以FeO最难还原。
例如900℃时，用C060%，C0240%的煤气不可能将FeO还原成Fe，但这一组成的煤气完全可以将Fe304还原成FeO。
煤气上升过程中，CO将首先在高炉中下部把FeO还原成Fe，剩余的CO在继续上升时，再将Fe04还原成FeO，最后将Fe23还原成Fe3O4，煤气的化学能得到很好利用。
衡量高炉内CO利用程度的指标为CO利用率，即高炉内参加间接还原反应的CO与炉内CO总量之比值。
一般表示为：ηCO ＝CO2/（CO2+C）×100%式中C02、CO——分别为高炉炉顶煤气中CO2和CO的百分含量。
（3）碳的气化反应及其对还原的影响在高炉内进行上述各级铁氧化物的还原反应，是在有碳素存在的情况下进行的。
而碳素在较高温度下将发生气化反应(又称贝一波反应，溶损反应，C02的还原反应)：C02十C＝2CO—39500×4．1868kJ／kg分子将C的气化反应在不同温度下达到平衡时的气相组成，和CO%—t平衡图绘于同一图上，可得出铁氧化物、碳氧化物和碳的平衡与温度关系图。
