第三章+高炉冶炼的能量利用
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炼铁部分※<第一章>1.试说明以高炉为代表的炼铁生产在钢铁联合企业中的作用和地位。
2.简述高炉冶炼过程的特点及三大主要过程。
3.画出高炉本体剖面图,注明各部位名称和它们的作用。
4.试述焦炭在高炉炼铁中的三大作用及其质量要求。
5.高炉冶炼的产品有哪些?各有何用途?6.熟练掌握高炉冶炼主要技术经济指标的表达方式。
※<第二章>1、高炉冶炼对矿石(天然矿,烧结矿,球团矿)有何要求,如何达到这些要求?2、烧结过程中固体燃料燃烧有几种反应,用热力学分析哪一种反应占主导地位?3、简述固相反应的特点及其对烧结反应的影响。
5、烧结过程蓄热从何而来,为什么高料层厚度作业能提高烧结矿质量,降低燃耗?6、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。
7、简述铁精矿粉的成球机理,并讨论影响其质量的因素。
8、从烧结矿和球团矿性能比较,说明合理炉料结构的组成。
※<第三章>1.结合铁矿石在高炉不同区域内的性状变化(固态、软熔或成渣)阐述铁氧化物还原的全过程,及不同形态下还原的主要特征。
2.在铁氧化物逐级还原的过程中,哪一个阶段最关键,为什么?3.何谓“间接”与“直接”还原?在平衡状态、还原剂消耗量及反应的热效应等方面各有何特点?4.试比较两种气态还原剂CO和H2在高炉还原过程中的特点。
5.当前世界上大多数高炉在节约碳素消耗方面所共同存在的问题是什么?如何解决?6.从“未反应核模型”以及逆流式散料床的还原过程特点出发如何改善气固相还原过程的条件,提高反应速率,以提高间接还原度?7.何谓“耦合反应”,其基本原理是什么?在什么条件下必须考虑其影响?9.造渣在高炉冶炼过程中起何作用?10.何谓“熔化”及“熔化性温度”?二者的异同及对冶炼过程的意义,是否熔化温度越低越好,为什么?11.炉渣“粘度”的物理意义是什么?以液态炉渣的微观结构理论,解释在粘度上的种种行为。
12.何谓液态炉渣的“表面性质”?表面性能不良会给冶炼过程造成哪些危害?13.与炼钢过程比较,高炉冶炼的条件对炉渣去硫反应的利弊如何?5※<第四章>1.风口前焦炭循环区的物理结构如何?风口前碳的燃烧在高炉过程中所起的作用是什么?2.什么叫鼓风动能?它对高炉冶炼有什么影响?3.什么叫理论燃烧温度?它在高炉冶炼中起何作用?4.什么叫水当量?沿高炉高度方向水当量的变化特征?5.高炉内三种传热方式各自进行的条件如何?在不同条件下哪一种方式为控制性环节?5※<第五章>1.写出欧根公式,说明式中各因子的物理意义,指出该式对高炉作定性分析时适用的区域,并从炉料和煤气两方面分析影响ΔP的因素及改善炉内透气性的主要途径。
高炉炼铁过程中的能源消耗与管理一、前言与背景高炉炼铁作为现代钢铁工业的基础,自19世纪末以来,一直是铁钢生产的主要方法。
高炉炼铁技术的出现和发展,对社会、经济和科技产生了深远影响。
它使得钢铁生产实现了规模化、低成本,极大地促进了工业革命和现代工业社会的形成。
同时,高炉炼铁过程也伴随着能源的消耗,据统计,能源消耗占到了高炉炼铁成本的很大一部分。
因此,研究和分析高炉炼铁过程中的能源消耗和管理,对于提高我国钢铁工业的能源利用效率,降低生产成本,提升竞争力具有重要意义。
二、高炉炼铁行业/领域的核心概念与分类高炉炼铁的概念高炉炼铁是一种利用焦炭和氧气反应产生的高温,将铁矿石还原成铁的过程。
其基本原理是在高温下,铁矿石中的氧化铁与一氧化碳反应,生成铁和二氧化碳。
高炉炼铁过程中,能源主要用于提供热能和动力能,其中热能主要用于维持高炉内的温度,动力能主要用于推动炉内物质的流动和完成各项机械作业。
高炉炼铁的分类高炉炼铁可以根据炉型、操作方式、燃料种类等不同标准进行分类。
按炉型可分为小型高炉、中型高炉和大型高炉;按操作方式可分为连续操作高炉和间歇操作高炉;按燃料种类可分为焦炭高炉和煤气高炉。
高炉炼铁的特征与应用领域高炉炼铁具有生产规模大、原料利用率高、产品品质好、能耗高等特征。
其应用领域广泛,几乎涵盖了所有钢铁生产领域。
高炉炼铁与其他领域的交叉与融合随着科技的发展,高炉炼铁技术与自动化、信息化、环保等领域日益交叉与融合。
例如,高炉炼铁过程的自动化控制,使得生产过程更加稳定,效率更高;信息化技术的应用,使得高炉炼铁过程的监测和控制更加精细;环保技术的应用,则有助于降低高炉炼铁过程中的污染排放。
三、关键技术或性能原理剖析高炉炼铁的关键技术高炉炼铁的关键技术主要包括燃料燃烧技术、还原反应技术、热量交换技术、原料处理技术等。
其中,燃料燃烧技术是高炉炼铁过程中能源消耗的主要部分,其效率的高低直接影响到高炉炼铁的能耗。
高炉炼铁的最新技术突破与创新成果近年来,高炉炼铁技术取得了许多重要突破和创新成果,如低焦比炼铁技术、高风温技术、煤气净化技术等。
3 钢铁冶金固体二次资源的利用3.1高炉渣高炉渣是高炉冶炼生铁时排出的废渣。
高炉炼铁时,从高炉加入铁矿石、燃料以及助熔剂等,当炉内温度达到1300~1500℃时,物料熔化成液相,浮在铁水上的熔渣,通过排渣口排出成为高炉渣。
我国一般每炼1t 生铁产生0.3~0.9t 高炉渣,西方发达国家平均水平为0.22~0.37t 。
高炉渣是黑色金属冶炼中产生数量最多的固体二次资源。
3.1.1高炉渣的组成及性质 3.1.1.1化学成分和矿物组成按冶炼生铁种类不同,高炉渣可分为炼钢生铁渣、铸造生铁渣、特种生铁渣和炼合金钢生铁渣。
高炉渣的主要化学成分是CaO 、MgO 、Al 2O 3、SiO 2,多数高炉渣中这四种成分占渣总重的95%以上;此外,还含有少量的MnO 、Fe 2O 3、K 2O 、Na 2O 和S ,特种生铁渣中含有TiO 2和V 2O 5等。
SiO 2和Al 2O 3来自矿石中的脉石和焦炭中的灰分,CaO 和MgO 主要来自助熔剂。
我国钢铁厂的高炉渣化学成分见表3-1。
表3-1 我国高炉渣的化学成分(%)高炉渣的矿物组成与其化学成分和冷却方式有关。
快速冷却的高炉渣绝大部分化合物来不及形成稳定的矿物,阻止了矿物结晶,因而形成大量的无定形玻璃体(非晶质),具有较高的活性,在激发剂的作用下,其活性被激发,具有水化硬化作用并且产生强度。
慢速冷却的高炉渣通常具有晶质结构,所形成的矿物种类随高炉渣的化学成分不同而有所变化。
碱性高炉渣的主要矿物是钙铝黄长石和钙镁黄长石,其次是硅酸二钙、假硅灰石、钙长石、钙镁橄榄石、镁蔷薇辉石和镁方柱石;酸性高炉渣中主要成分有黄长石、假硅灰石、辉石和斜长石等;高钛高炉渣的主要矿物是钙钛矿、安诺石、钛辉石、巴依石和尖晶石;锰铁高炉渣中主要矿物为锰橄榄石。
3.1.1.2物理化学性质 (1)碱度高炉渣的碱度M o 是指矿渣中的碱性氧化物与酸性氧化物的质量含量比,通常用表示为:通常按碱度的大小对高炉渣进行分类,M o >1为碱性渣,M o <1为酸性渣,M o =1为中性渣,我国高炉渣大部分接近中性渣,其M o =0.99~1.08。