石灰石在高炉炼铁中的作用
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炼钢中氧化钙(生石灰)的作用炼钢的原理是把生铁炼成钢,它是一个氧化-还原过程。
在炼钢过程中要加入熔剂使生铁的硫、磷等形成炉渣而除去。
现在炼钢过程没有使用石灰石的,而是使用活性石灰。
由于煅烧石灰的原料通常含有以 SiO2为主的杂质,使煅烧后石灰的组成中有游离氧化钙和结合氧化钙,游离氧化钙中又分活性氧化钙和非活性氧化钙。
非活性氧化钙在普通溶解条件下,不能同水发生反应,但有可能转化为活性氧化钙;活性氧化钙则是在普通溶解条件下能同水发生反应的那部分游离氧化钙。
一般定义活性氧化钙含量高的石灰为活性石灰;而把活性氧化钙含量低的石灰称为非活性石灰或硬石灰。
CaO含量越高越好,而有害成分SiO2及S越低越好,不同的炼钢厂考虑到当地石灰的质量问题,对石灰成分的具体要求不尽相同。
一般来说,石灰的有效碱应不低于80%-85%,SiO2不超过2.5%。
S低于0.2%。
反应式:3CaO+5Fe3(PO4)2→高温→P2O5+5FeFeS+CaO→高温→CaS+FeO地壳所含的金属中,铁是含量仅次于铝的第二大金属材料。
存在于地壳里的铁都以化合物的状态分布在各种矿物中。
地壳里含铁的矿物约有300多种,但可用于炼铁的矿石却只有少量的几种。
磁铁矿(成分是四氧化三铁)的含铁量最高,为50%~65%;赤铁矿(成分是三氧化二铁)的含铁量稍低;菱铁矿(成分是碳酸铁)和褐铁矿(成分是三氧化二铁的水合物)中铁的含量更少一些,但仍可用于炼铁。
铁矿石怎样炼成铁呢?要使氧化铁变为金属铁,必须要有适当的还原剂。
炼铁的还原剂主要是一氧化碳,它在炼铁过程中担负着从氧化铁矿石中夺取氧的任务。
那么,一氧化碳又是从哪里来的呢?在炼铁过程中,焦炭先跟热空气中的氧发生反应,生成二氧化碳。
二氧化碳再与炽热的焦炭反应,生成一氧化碳。
在铁矿石中,除了氧化铁以外,还含有大量的废石。
这种废石称为脉石,主要成分是二氧化硅,还有少量氧化铝。
脉石夹杂在炼出的铁中,影响铁的质量,必须除掉。
第6章金属资源综合利用第1节金属矿物及铁的冶炼板块导航01/学习目标明确内容要求,落实学习任务02/思维导图构建知识体系,加强学习记忆03/知识导学梳理教材内容,掌握基础知识04/效果检测课堂自我检测,发现知识盲点05/问题探究探究重点难点,突破学习任务06/分层训练课后训练巩固,提升能力素养一、金属矿物1.金属在自然界在的存在形式:大部分都以化合物的形式存在,少数很不活泼的金属如金等以单质形式存在,人类使用最早的金属是铜,目前,人类从矿石中提取量最大的金属是铁。
2.地壳中含量位于前3位的金属元素:。
3. 铁矿石:赤铁矿(主要成分是Fe2O3)、磁铁矿(主要成分是Fe3O4)。
二、铁的冶炼原理1、实验室模拟炼铁①检查装置气密性②装药品并固定装置③实验开始时,先通入一氧化碳,然后再点燃酒精喷灯的原因是排出装置内的空气,防止一氧化碳与空气。
④实验结束时的操作是“先停止加热,继续通一氧化碳,直到玻璃管冷却”。
这样操作的目的是防止石灰。
(如果没有石灰水,则目的是防止生成高温的铁又被氧化。
)⑤实验现象:硬质玻璃管中红色粉末逐渐变为黑色、试管中的澄清石灰水变浑浊、酒精灯上方导管口处的,体现了一氧化碳的可燃性。
⑥相关反应的化学方程式:、、⑦如何判断反应中生成了什么物质?取少量产物于试管中,滴加适量稀盐酸,如有气泡产生证明含铁粉;或用磁铁吸引。
⑧装置中导管末端点燃酒精灯:点燃尾气中的一氧化碳,防止污染空气。
2.工业炼铁(1)设备:高炉(2)原料:铁矿石、焦炭、石灰石、空气。
①焦炭的作用:一是,二是②石灰石的主要作用是③高炉炼铁得到的铁是生铁,其主要成分是铁,还含有C、P、S等元素。
(3)反应原理:A区发生反应的化学方程式为;A区发生反应的化学方程式为、(4)出铁口为什么低于炉渣出口?1. 运用所学知识回答问题(1)战国《韩非子·内储说上》提到,早期采金技术均是“沙里淘金”。
金在自然界中主要以(填“单质”或“化合物”)的形式存在。
高炉炼铁中,什么是上渣,下渣在出铁口上面是因为渣的密度为2.3左右,而铁的密度在7左右,液态渣是浮在铁水上面的。
在铁口对面是由于炉体结构需要。
现在一般都不用出渣口,直接从出铁口放渣铁,用撇渣器进行渣铁分离。
按照《中国钢铁百科》的解释:高炉炉前操作过程中从渣口放出的渣称上渣,从铁口与铁水一起放出的渣称下渣。
现代大型高炉,一般都不设渣口,全部炉渣都由铁口放出,由此也就没有上渣与下渣之分了。
高炉炼铁过程中,肉眼如何估测铁水中的硅、硫含量,渣的酸碱度炉温高,火花大而少,流动性好,不粘沟;试样断口为白色。
炉温低,火花矮而多,流动性变差,粘沟,断口由白变灰。
含硫高,铁水表面"油皮"多,凝固时表面颤动,裂纹大,形成凸起,并有一层黑皮。
铁样断口为白色,质脆易断。
含硫低,铁水表面"油皮"减少,凝固时裂纹变小,形状下凹,铁样断口白色减少,铁质坚硬。
渣碱度高,呈短渣特性,无法拉成长丝,渣样断口呈石头状。
渣碱度低,呈长渣特性,易拉长丝,断口近似玻璃状。
在工业上炼铁的整个过程是怎样的?先装炉料,炉料是这样的,一层焦炭,一曾石灰石,一层铁矿石。
焦炭的作用是燃料和还原剂,石灰石的作用是造渣。
然后利用高炉炉壁上的热风管吹入热风,加热炉料,在高温下炉料开始融化,焦炭中的碳使铁矿石中的氧化铁还原成单质铁,生成一氧化碳。
铁的比重大,集中在高炉的底部,而剩余的物质形成炉渣漂浮在上层,经过成分的控制以后就可以出铁了,出铁口在高炉的底部,当铁水出完后再出炉渣,整个炼铁过程就结束了。
这时的铁水可以直接浇铸成铁锭,或送往炼钢炉炼钢。
在水泥工业、玻璃工业、炼铁工业上都用得到的原料是?肯定是碳酸钙啦!我详细帮你分析:制水泥原料:石灰石、粘土主要设备:水泥回转窑主要成分:硅酸二钙、硅酸三钙、铝酸三钙制玻璃原料:石灰石、纯碱、石英主要设备:玻璃熔炉反应原理:SiO2+Na2CO3高温Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2高温CaSiO3+CO2↑主要成分:Na2SiO3CaSiO3SiO2或写成NaO2•CaO•6SiO2工业炼铁是加入CACO3的原因是为了制得CO2在炼铁时加入C粉制得COCO是很理想的还原剂而且生成的CO2又可以跟C反应生成CO达到循环利用节约能源工业上炼铁时采用原料_、_、_、_。
高炉炼铁石灰石的作用
高炉炼铁过程中加入石灰石,能够与铁矿石中的熔点很高的脉石(二氧化硅)反应,生成硅酸盐而除去。
从而降低了生铁中的杂质含量。
高炉炼铁的原理是将铁矿石、油、煤、焦炭等原料放入高炉中加热,将铁中的氧夺取出来从而形成铁的过程。
具体方法:高炉生产时从炉顶装入造渣用熔剂(石灰石),从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。
在高温下焦炭(有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料)中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气,在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧,从而还原得到铁。
炼出的铁水从铁口放出。
铁矿石中未还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣,从渣口排出。
产生的煤气从炉顶排出,经除尘后,作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。
高炉冶炼的主要产品是生铁,还有副产高炉渣和高炉煤气。
高炉炼铁一.选择题(共10小题)1.炼铁高炉中冶炼铁的反应为:Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g),下列说法正确的是()A.升高温度,反应速率减慢B.当反应达到化学平衡时,υ(正)=υ(逆)=0C.提高炼铁高炉的高度可减少尾气中CO的浓度D.某温度下达到平衡时,CO的体积分数基本不变2.工业炼铁是在高炉中进行的,高炉炼铁的主要反应是:①2C(焦炭)+O2(空气)2CO②Fe2O3+3CO2Fe+3CO2该炼铁工艺中,对焦炭的实际使用量要远远高于按照化学方程式计算所需其主要原因是() A. CO过量B. CO与铁矿石接触不充分C.炼铁高炉的高度不够D. CO与Fe2O3的反应有一定限度3.把生铁冶炼成钢,目的是()A.改善性能,增大用途B.除去硫、磷和过多的碳,调整合金元素的含量C.副产磷肥、水泥等D.用红棕色炉气制取水煤气4.在炼铁、制玻璃、制水泥三种工业生产中,都需要的原料是()A.生石灰 B.石灰石 C.石英 D.纯碱5.下列过程需要增大反应速率的是()A.钢铁的腐蚀 B.工业上炼铁 C.塑料的老化 D.食物的腐败6.我国幅员辽阔,资源丰富,可为硫酸、玻璃、铁和铝等化工产品的生产提供原料.下列原料选择不正确的是()A.以赤铁矿为原料冶炼铁B.以硫铁矿为原料生产硫酸C.以铝土矿为原料生产金属铝D.以冰晶石为原料生产普通玻璃7.高炉炼铁中石灰石的作用()A.除S、P 等杂质 B.催化剂 C.除二氧化硅 D.脱氧8.工业铁的冶炼的设备中是()A.高炉 B.接触室 C.熔炉 D.沸腾炉9.炼铁高炉中加入石灰石的目的是()A.作氧化剂 B.作熔剂造渣C.作还原剂 D.作为合金成分形成铁合金10.下列关于炼铁和炼钢的说法中,错误的是()A.炼铁是铁矿石被还原剂还原的过程B.炼铁高炉中加入石灰石的目的是除去脉石C.炼钢是生铁被氧化剂氧化的过程D.炼钢转炉中加入的生石灰是作造渣剂二.填空题(共3小题)11.我国高炉生产各方面取得了显著进步,但在资源和能源利用率、高炉大型化、提高产业集中度以及环保等方面还跟国际存在很大差距,有待进一步提高,努力向钢铁强国迈进.请回答下列问题:(1)高炉炼铁的原料有铁矿、焦炭和石灰石,其中起熔剂作用的是,目的是除去铁矿石中的脉石,在铁水的上部形成炉渣而与铁水分离.焦炭在高炉炼铁中起着举足轻重的作用,下列不属于焦炭作用的是.A.作为燃料,为炼铁中的化学反应提供能量B.作为还原剂与二氧化碳反应产生还原氧化铁的一氧化碳C.对高炉中的物料起到支撑和疏散的作用D.作为溶剂,除去铁矿石中的杂质(3)高炉炼铁的污染非常严重,目前我国部分大城市中的钢铁厂借着搬迁的机会也在进行着工艺改进.高炉炼铁导致的环境污染有.A.臭氧空洞 B.酸雨 C.一氧化碳毒害 D.沙尘暴(4)写出高炉炼铁中与碳元素有关的氧化还原反应化学方程式:.12.工业上常以赤铁矿石(主要成分为Fe2O3)和焦炭为主要原料,在高温下炼铁.焦炭产生CO的反应是:C+O2CO2; C+CO22CO(1)CO还原赤铁矿的化学方程式是下列说法正确的是a.为使赤铁矿石充分燃烧,需将其粉碎b.足量的空气能提高炼铁反应速率c.与生铁相比较,纯铁转化为“铁水”的温度低(3)生铁的用途很多,某电镀厂用生铁将废水中的Cr2O72﹣转化为Cr3+,流程图1:①气体A是②在上述酸性溶液中,生铁比纯铁产生Fe2+的速率快,原因是③将Cr3+转化为Cr(OH)3的离子方程式是(4)电解法将一定浓度的酸性废水中的Cr2O72﹣转化为Cr3+,其原理示意图2:①阳极附近溶液中Cr2O72﹣转化为Cr3+的离子方程式是②一段时间后,试管底部出现沉淀.解释生成沉淀的原因:.13.分析下面两个案例并回答有关问题.(1)某城镇生产、生活的分布情况如图1所示,河流中W、X、Y、Z处某次水样抽测结果如表所示.地点项目 W X Y Z水温/℃ 15 18 26 25pH 6 8 5 5溶解氧量/(mg•L﹣1) 11 9 7 3①导致X、Y处水样pH变化的原因可能是;②Z处鱼类大量减少,产生这种现象的原因可能是.某地区已探明蕴藏有丰富的赤铁矿(主要成分为Fe2O3,还含有SiO2等杂质)、煤矿、石灰石和黏土.拟在该地区建设大型炼铁厂.①随着铁矿的开发和炼铁厂的建立,需要在该地区相应建立焦化厂、发电厂、水泥厂等,形成规模的工业体系.据此确定图2中相应工厂的名称A 、B 、C 、D ;②以赤铁矿为原料,写出高炉炼铁中得到生铁和产生炉渣的化学方程式;③从“三废”利用、环境保护等角度考虑,该地区和企业在生产中应采取的一些措施有(举出2种措施即可).三.解答题(共5小题)14.铁及其化合物在生产、生活中有广泛应用.请回答下列问题:(一)高炉炼铁过程中发生的主要反应为:Fe2O3(s)+CO(g)⇌Fe(s)+CO2(g)已知该反应在不同温度下的平衡常数如下:温度/℃ 1000 1115 1300平衡常数 4.0 3.7 3.5(1)该反应的平衡常数表达式K= ;△H0(填“>”、“<”或“=”).欲提高上述反应中CO的平衡转化率,可采取的措施是.A.提高反应温度 B.移出部分CO2C.加入合适的催化剂 D.减小容器的容积(3)在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol,此时υ正υ逆(填“>”、“<”或“=”).经过10min,在1000℃达到平衡,则该时间范围内反应的平均反应速率υ(CO2)= .(二)高铁酸钾(K2FeO4)是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂.(4)一定条件下Fe(OH)3与KClO在KOH溶液中反应可制得K2FeO4,其中反应的氧化剂是;生成0.5mol K2FeO4转移电子的物质的量是mol.(5)从环境保护的角度看,制备K2FeO4较好的方法为电解法,其装置如图所示.电解过程中阳极的电极反应式为.15.工业上以黄铁矿为原料生产硫酸主要分为三个阶段进行,即煅烧、催化氧化、吸收.请回答下列个问题:(1)煅烧黄铁矿形成的炉气必须经除尘、洗涤、干燥后进入(填设备名称)催化氧化阶段反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g);△H<0550℃时,SO2转化为SO3的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图1所示.理论上要提高SO2的转化率,反应的条件应是温、高压(填“高”、“低”、或“常”),但通常情况下工业生产中采用常压的原因是.将2.0mol SO2和1.0mol O2置于5L密闭容器中,反应达平衡后,体系总压强为0.10M Pa.该反应的平衡常数等于.(3)为循环利用催化剂,科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺,回收率达91.7%以上.已知废钒催化剂中含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣.查阅资料知:VOSO4可溶于水,V2O5难溶于水,NH4VO3难溶于水.该工艺的流程如图.则:反应①②③④中属于氧化还原反应的是(填数字序号),反应③的离子方程式为.该工艺中反应③的沉淀率(又称沉矾率)是回收钒的关键之一,沉钒率的高低除受溶液pH影响外,还需要控制氯化铵系数(NH4Cl加入质量与料液中V2O5的质量比)和温度.根据下图试建议控制氯化铵系数和温度:、.16.Fe是地壳中含量很丰富的元素,也是生物体所必需的元素.自然界中铁矿石主要有赤铁矿和磁铁矿,金属铁是在高炉中冶炼的,高炉炼铁除了加入铁矿石外,还需加入焦炭和石灰石.请填空:①写出磁铁矿主要成分的化学式:.②写出赤铁矿被还原成铁的化学方式:.③写出焦炭在高炉中参与反应的两个化学方式:.④写出CaCO3所参与反应的两个化学方程式:,.17.铁是地壳中含量很丰富的元素,也是生物体所必需的元素.自然界中铁矿石主要有赤铁矿(Fe2O3)和磁铁矿(Fe3O4).金属铁是在高炉中冶炼的.高炉炼铁除了加入铁矿石外.还需加入焦碳和石灰石,石灰石能除去铁矿石中的二氧化硅.请填空:(1)写出赤铁矿被还原成铁的化学方程式:;写出焦炭在高炉中所参与反应的两个化学方程式;.(3)写出CaCO3参与反应的化学方程式.18.高炉炼铁是冶炼铁的主要方法.(1)从炼铁高炉口排出的尾气中含有一定量的有毒气体(填化学式),会污染空气.100多年前,人们曾耗巨资改建高炉,结果尾气中的该物质含量并未减少.高炉炼铁的主要反应方程式为(设铁矿石用磁铁矿).已知:①4Fe(s)+3O2═2Fe2O3(s)△H1②4Fe3O4(s)+O2(g)═6Fe2O3(s)△H2③3Fe(s)+2O2(g)═Fe3O4(s)△H3则△H2= (用含上述△H的代数式表示).(3)高铁酸钠(Na2FeO4)是铁的一种重要化合物,可用电解法制备,阳极材料为铁,其电解质溶液应选用(填H2SO4、HNO3、KOH、NaOH)溶液,原因是,阳极反应式为.高炉炼铁参考答案一.选择题(共10小题)1.D 2.D 3.A 4.B 5.B 6.D 7.C 8.A 9.B 10.C二.填空题(共3小题)11.石灰石DBCC+O2CO2,CO2+C2CO,Fe2O3+3CO2Fe+3CO212.Fe2O3+3CO2Fe+3CO2abH2生铁中含有C,在硫酸溶液中形成无数微小原电池,加快反应速率2Cr3++3Ca(OH)2═2Cr(OH)3↓+3Ca2+6Fe2++Cr2O72-+14H+═6Fe3++2Cr3++7H2O随着电解进行,溶液中c(H+)逐渐减少,c(OH-)浓度增大,生成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀 13.造纸厂排放的碱性污水使X处河水pH升高,火力发电厂净化烟气的酸性废水治理未达标就排放,造成Y处等的河水,pH降低化肥厂、农田及生活污水使Z处河水富营养,导致鱼类缺氧死亡发电厂焦化厂炼铁厂水泥厂Fe2O3+3CO2Fe+3CO2、CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑发电厂的煤矸石和粉煤灰作为水泥厂的原料、建立污水处理系统三.解答题(共5小题)14.<B>0.008 mol/(L•min)KClO1.5Fe+8OH--6e-═FeO42-+4H2O 15.接触室低使用常压SO2就可以达到较高的转化率400L•mol-1①②NH4++VO3-═NH4VO3↓480℃16.Fe3O4Fe2O3+3CO2Fe+3CO2C+O2CO2,CO2+C2COCaCO3CaO+CO2CaO+SiO2CaSiO317.Fe2O3+3CO2Fe+3CO2C+O2CO2CO2+C2COCaCO3CaO+CO2↑、CaO+SiO2CaSiO318.COFe3O4+4CO3Fe+4CO23△H1-4△H3NaOH其他溶液会引入杂质Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O。
高炉炼铁的原理
高炉炼铁是通过碳与铁氧化物的化学反应来获得铁的一种炼铁方法,它是世界上最常用的炼铁工艺之一,也是最重要的一种钢铁冶炼工艺。
高炉炼铁的原理是:首先,将煤粉燃烧,将煤粉的碳氧化物分解成碳气和热量;其次,将铁矿石,煤粉和石灰石混合放入高炉中,加热到一定温度;最后,碳气与铁氧化物发生反应,形成含碳的铁水,然后将铁水冷却到固态,就得到炼铁所需要的铁了。
高炉炼铁的原理很简单,但是实际操作中要考虑到很多因素,包括煤粉的品质、铁矿石的品质、高炉的操作温度和时间、铁水的凝固温度和凝固时间等,以及灰渣的去除等。
如果这些因素控制不当,会影响炼铁的质量和效率。
另外,高炉炼铁过程中所产生的污染也是一个重要的问题,大量的废气、废水和废渣等会给环境带来极大的破坏,也会对人们的身体健康带来严重的危害,因此,高炉炼铁的污染控制也是非常重要的。
综上所述,高炉炼铁的原理非常简单,但实际操作中需要考虑到很多因素,以及污染问题,才能获得高质量的铁。
高炉炼铁所有化学方程式
高炉炼铁的原理是将铁矿石、油、煤、焦炭等原料放入高炉中加热,将铁中的氧夺取出来从而形成铁的过程。
整个高炉炼铁的流程的方程式为:
1、造气(提供热量、产生CO):CO2+C=高温=2CO;
2、炼铁:Fe2O3+3CO=高温=2Fe+3CO2;
3、造渣:CaCO3=高温=CaO+CO2↑,CaO+Si02=高温=CaSiO3。
这一流程的目的是利用石灰石使得冶炼生成的铁与杂质分开。
炼铁的主要设备是高炉。
冶炼时,铁矿石、焦炭、和石灰石从炉顶进料口由上而下加入,同时将热空气从进风口由下而上鼓入炉内,在高温下,反应物充分接触反应得到铁。
高炉炼铁工艺1. 预处理原料:在高炉炼铁之前,需要对原料进行一定的预处理。
首先要破碎和磨细铁矿石,以增加其表面积,便于后续的还原反应。
同时要对焦炭进行粉煤处理,以增加其反应表面积,并降低硫和灰分含量。
此外,石灰石也需要进行破碎和磨细,以便混合均匀。
2. 加料和还原反应:预处理好的原料按一定比例加入高炉中,与风推入的煤气(还原气)一起在高温下进行还原反应。
在这个过程中,煤气中的一氧化碳和二氧化碳与铁矿石中的氧化铁发生化学反应,将氧气从氧化铁中除去,从而生成熔融的铁水和气体的渣浆。
3. 收集铁水:熔融的铁水通过高炉底部的出口流出,并收集到铁水坩埚中。
铁水可以通过连续铸造机或者浇铸处理成各种规格和形状的铸铁产品。
4. 渣浆处理:在还原反应过程中,高炉内产生的含有铁和其他杂质的渣浆需要被处理。
通常,渣浆会通过热风炉或转炉处理,以及重新冶炼过程,从而提炼出有用的铁和其他金属。
高炉炼铁工艺是一项高温高压的工艺过程,需要严格控制各种工艺参数,以保证生产铁水的质量和数量。
同时,高炉炼铁工艺也是一个能耗较高的工艺过程,如何提高能源利用效率,降低生产成本,是钢铁企业一直在努力解决的问题。
随着科技的不断创新和进步,高炉炼铁工艺也在不断地完善和改进,为钢铁工业的可持续发展做出了重要贡献。
高炉炼铁工艺作为钢铁行业的核心工艺之一,对于钢铁产品的质量和产量起着至关重要的作用。
在过去的几十年里,随着工业技术的不断发展和创新,高炉炼铁工艺也在不断地完善和改进。
首先,钢铁企业在高炉炼铁工艺方面不断引入优化技术和自动化控制系统,以提高生产效率和产品质量。
通过智能化技术,高炉操作可以更加精准和稳定,从而减少了人为因素对于生产过程的影响,提高了工作效率和产品一致性。
同时,一些新型的高炉炼铁工艺还采用了先进的能源回收技术,将废热和废气重新利用,从而降低了能源消耗和环境排放,实现了资源的合理利用。
其次,高炉炼铁工艺也在材料的选用上有了新的突破。
高炉炼铁高炉gaolu liantie高炉炼铁blast furnace ironmaking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。
高炉生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂(石灰石),从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。
在高温下焦炭(有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料)中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气,在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧,从而还原得到铁。
炼出的铁水从铁口放出。
铁矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣,从渣口排出。
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。
简史和近况早期高炉使用木炭或煤作燃料,18世纪改用焦炭,19世纪中叶改冷风为热风(见冶金史)。
20世纪初高炉使用煤气内燃机式和蒸汽涡轮式鼓风机后,高炉炼铁得到迅速发展。
20世纪初美国的大型高炉日产生铁量达450吨,焦比1000公斤/吨生铁左右。
70年代初,日本建成4197米高炉,日产生铁超过1万吨,燃料比低于500公斤/吨生铁。
中国在清朝末年开始发展现代钢铁工业。
1890年开始筹建汉阳铁厂,1号高炉(248米,日产铁100吨)于1894年5月投产。
1908年组成包括大冶铁矿和萍乡煤矿的汉冶萍公司。
1980年,中国高炉总容积约8万米,其中1000米以上的26座。
1980年全国产铁3802万吨,居世界第四位。
[主要产铁国家产量和技术经济指标]70年代末全世界2000米以上高炉已超过120座,其中日本占1/3,中国有四座。
全世界4000米以上高炉已超过20座,其中日本15座,中国有1座在建设中。
50年代以来,中国钢铁工业发展较快,高炉炼铁技术也有很大发展,主要表现在:①综合采用精料、上下部调剂、高压炉顶、高风温、富氧鼓风、喷吹辅助燃料(煤粉和重油等)等强化冶炼和节约能耗新技术,特别在喷吹煤粉上有独到之处。
高炉炼铁工艺高炉炼铁是一种常见的冶金工艺,用于将生铁矿石转化为纯净的铁。
这种工艺采用高温和还原条件来实现铁矿石中的氧化铁还原为金属铁。
以下是高炉炼铁的基本工艺步骤:1. 铁矿石的预处理:铁矿石在进入高炉前需要进行一些预处理工作,包括破碎、磨粉和分类。
这些工作可以帮助提高炉内的氧化反应速度和还原效率。
2. 加料:铁矿石、焦炭和石灰石等原料按一定比例加入高炉中。
焦炭主要是提供还原剂,将铁矿石中的氧化铁还原为金属铁;石灰石主要是用于融化炉渣和吸收杂质。
3. 空气进风:高炉需要不断进风以供给氧气,促进焦炭的燃烧并提供裂解热。
同时,还需要加入一定的煤气或焦炉煤气作为还原剂,以保证炉内氧化铁的快速还原。
4. 矿石还原:在高温条件下,焦炭和煤气中的一氧化碳与氧化铁反应,生成二氧化碳和金属铁。
这些金属铁逐渐凝结成固体,并下沉至高炉底部。
5. 炉渣处理:金属铁下部的高炉炉渣是煤气和矿渣部分还原后生成的物质。
炉渣需要适当处理,以保证炉内温度和还原条件的稳定。
6. 铁水出流:通过炉底的出口,将炉内的铁水(金属铁)逐出高炉。
这些铁水会流进冷却池,凝固成板块状的生铁。
高炉炼铁工艺是一个高温高压的重工业过程,需要严格控制炉内的温度、气氛和物料流动。
通过这种工艺,铁矿石可以被转化为高品质的生铁,再经过一系列冶炼和精炼工序,最终得到各种铁合金和铁制品。
高炉炼铁是一个重要的冶金工艺,为现代工业提供了大量的生铁和铁合金。
虽然随着技术的不断发展,其他炼铁方法也得到了广泛应用,但高炉炼铁仍然是主要的铁矿石冶炼方法之一,其应用范围涵盖了钢铁工业、建筑材料工业和机械制造业等多个领域。
以下将详细介绍高炉炼铁工艺的特点、发展历程和应用前景。
高炉炼铁工艺的特点高炉炼铁工艺具有以下几个显著特点:1. 高温高压的特殊环境:高炉炼铁过程中,需要维持高温高压的炼铁环境。
通常高炉内温度达到1200摄氏度以上,高压和特殊气氛条件的维持对设备和操作人员的要求都非常高。
石灰石在高炉炼铁中的作用
石灰石是一种常见的矿石,广泛应用于高炉炼铁过程中。
在高炉中,石灰石起着多种重要的作用,包括促进铁矿石还原、调节高炉温度、吸收杂质和生成炉渣等。
本文将对石灰石在高炉炼铁中的作用进行全面详细的介绍。
1. 石灰石的化学成分和性质
石灰石的化学成分主要由氧化钙(CaO)组成,同时还含有一定量的杂质,如二氧
化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)和氧化镁(MgO)等。
石灰石的主要性质包括高熔点、耐高温、易溶于酸等。
2. 石灰石的还原作用
石灰石在高炉中起着重要的还原作用。
高炉炼铁的关键步骤是将铁矿石还原为金属铁。
石灰石通过与铁矿石反应,生成氧化钙和二氧化碳,其中氧化钙可以进一步与铁矿石反应,促进还原反应的进行。
这是因为氧化钙具有较高的还原能力,可以与铁矿石中的氧化铁反应,生成金属铁和氧化钙。
石灰石的还原作用有助于提高高炉的产量和炉渣的品质。
3. 石灰石的调温作用
在高炉炼铁过程中,温度的控制非常关键。
石灰石可以通过吸热作用来调节高炉的温度。
当石灰石被加入高炉时,其与其他物料发生反应,会释放出大量的热量,提高高炉的温度。
相反,当高炉温度过高时,石灰石可以吸收热量,起到降温的作用。
石灰石的调温作用有助于保持高炉的稳定运行,提高炼铁的效率。
4. 石灰石的吸收杂质作用
高炉炼铁过程中,铁矿石中常含有一些杂质,如硅、锰、钛等。
这些杂质会降低铁的质量和纯度。
石灰石可以与这些杂质反应,形成易于分离的炉渣,并将杂质吸附在炉渣中。
这样可以有效地减少杂质对铁的影响,提高铁的纯度和质量。
石灰石的吸收杂质作用有助于改善炼铁的工艺过程和产品质量。
5. 石灰石的生成炉渣作用
在高炉炼铁过程中,石灰石与其他物料反应生成炉渣。
炉渣是高炉中的一种重要产物,它具有多种作用。
首先,炉渣可以与金属铁分离,保证铁和炉渣的有效分离。
其次,炉渣可以吸收和稀释一些有害元素,如硫、磷等,减少这些元素对铁的影响。
此外,炉渣还可以保护高炉炉壁,延长高炉的使用寿命。
石灰石的生成炉渣作用对于高炉炼铁过程的顺利进行至关重要。
6. 石灰石的应用方法
石灰石在高炉炼铁中的应用方法主要有两种:一种是直接加入石灰石粉末,另一种是加入石灰石石灰。
直接加入石灰石粉末的方法适用于高炉的大型操作,可以提高反应速度和效率。
而加入石灰石石灰的方法适用于小型高炉或需要控制炉温的情况,可以通过控制石灰石石灰的供应量来调节高炉的温度。
综上所述,石灰石在高炉炼铁中起着多种重要的作用,包括促进铁矿石还原、调节高炉温度、吸收杂质和生成炉渣等。
石灰石的应用可以提高高炉的产量和效率,改善炼铁的工艺过程和产品质量。
石灰石在高炉炼铁中的作用是不可忽视的,对于炼铁行业的发展具有重要意义。