初中化学高炉炼铁的原理 高炉有效高度都是指什么 天天看热讯

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高炉炼铁原理(初中化学高炉炼铁原理)

小高炉建设以“人才”为主，具有现代钢厂所不具备的投资少、设备简单、技术容易被群众掌握、建设时间短等优点。建一座8立方米的高炉，可以得到年产3000吨生铁。

一般来说，高炉的结构和人体一样，可以分为几个部分:1。一缸；②肚皮；3腰；4炉体(胸部)；5-炉喉。为了保护瓶底不受气体和炉渣的冲刷和侵蚀，往往在瓶口下部预留一层水，称为死层，一般高度为300~400 mm，炉部有出铁口、出渣口和进风口。因此，要做出这种形状，就要为炉内各种熔炼过程创造有利条件，如炉料自上而下的降低，气体自下而上的流动，以及一系列的物理化学变化。

高炉的大小用高炉的有效容积来表示，即高炉出铁口中心到高炉钟形罩下降之间的容积。

高炉有效高度是指从高炉出口中心到钟形罩下降的高度。高炉总高是指从高炉出口中心到顶部平台的总高度。

高炉炉料首先加在喉部，上面有料钟和料斗，料斗旁边有探料孔，可以确定炉料水平。为了使炉料顺利下行，便于安装炉喉护板(防止炉壁被物料损坏)，炉喉做成圆筒形。喉部侧面有一根煤气管道(一般是小高炉)，引导煤气通过除尘器后送入热风炉燃烧。多余的气体可通过放空阀耗散或燃烧，炉喉温度约为500 ~ 700℃

炉体的主要作用是预热和还原矿石。炉体区域的温度上部约为800 ~ 1000 ℃,下部约为1000 ~ 1200℃。炉料受热下降，体积膨胀，一氧化碳分解产生的炭黑沉积在炉料中，使炉料透气性变差。为了让气体快速通过，需要将料块松动。因此，炉体的形状是上小下大的扁锥形，其下方的炉腹角一般为85° ~ 87°。

炉子的主要作用是还原，液态渣和铁开始形成，温度在

1200 ~ 1300摄氏度.因为反应变化不大，所以做成圆柱体，直径比炉膛大1.5倍左右。为了建造方便，一些地方的土高炉可能不需要这部分。

炉子的主要作用是矿石直接还原的区域，在这里所有的矿石都已经变成液体，焦炭逐渐下降，风口部分完全熔化，所以体积减小，所以这个部分做成一个底大底小的倒锥形。炉膛下部温度为1300 ~ 1400℃

炉膛主要用来储存铁水和渣水，但也有水的直接还原、渗碳、脱硫等功能。其形状为直筒形，底部有出铁口，顶部有出渣口，顶部有进气口。风箱出来的冷空气被热风炉加热，通过风口吹入炉内。风口外端有窥视孔，观察炉内温度和情况。这里的温度为1400 ~ 1500℃(风口燃烧焦点的温度可达1800 ~ 2000℃或更高)，所以这里的炉墙要求耐火性和强度高，抗渣侵入能力强。砌砖时，要求炉膛与炉底之间的砖缝小于0.5毫米。

高炉炉壳一般采用钢板(为了保证一定的强度和密封性)。当钢产量不能满足需要时，小高炉，尤其是土高炉，一般用红砖代替。

高炉炉料按批次(指一次装入炉内的重量，包括矿石、石灰石和燃料)从炉顶的料斗装入高炉。点火后，从下部的进气口向高炉内吹入空气体。空气体中含有五分之一的助燃氧气和五分之四的非助燃氮气，所以当空气体遇到炉内的赤红焦炭时，就会产生高温和强烈的火焰。焦炭迅速与空气体中的氧化作用结合形成碳酸气(CO2)，称为焦炭的燃烧。用化学方程式表示:C(碳)+O2(氧)→CO2(二氧化碳)。

空气体中的氮气不变而是和二氧化碳一起上升，二氧化碳遇到红热的焦炭会生成一氧化碳。此时排出大量热量，使气体温度上升到更高。

CO2(二氧化碳)+C(碳)→CO(一氧化碳)

大量的一氧化碳和氮气一起上升，还原矿石中的氧化物。与此同时，炉料继续从炉顶装入，并从高压炉顶逐渐下降。因此，高炉内的反应和变化是由两个相对的流动进行的，即一个是气体自下而上的气体运动，另一个是固体炉料自上而下的运动。

炉料中的铁矿石多为氧化铁(如Fe3O4(氧化铁)、Fe2O3(氧化铁)等。).一般铁氧化物的还原顺序由高到低，即Fe2O3(氧化铁)→Fe3O4(氧化铁)→FeO(氧化铁)→Fe(铁)。

炉料加入高炉后不久，氧化铁被一氧化碳还原成四氧化三铁。

铁:3Fe2O3(氧化铁)+co(一氧化碳)→2Fe3O4(氧化铁)+CO2(二氧化碳)

随着负荷不断下降，四氧化三铁还原为氧化铁。

Fe3O(四氧化三铁)+co(一氧化碳)->3FeO(氧化铁)+CO2(二氧化碳)

生成的氧化铁被一氧化碳还原，变成海绵铁。

EeO(氧化铁)+CO(一氧化碳)→Fe(铁)+CO2(二氧化碳)

这种氧化物被气态的一氧化碳或氢H2完全还原

这叫间接还原。此外，高温区的液态氧化物可以被固态碳直接还原。这个反应叫做直接还原，比如FeO(液态氧化铁)+C(固态碳)→Fe(铁)+CO2(二氧化碳)。由于固体碳不能进入矿石，而且它们之间的接触面很小，只有当铁和渣处于液态并与热焦炭接触良好时，固体碳才能直接还原氧化铁。然而，在鼓风炉中以这种形式被还原的Fe(铁)的量非常少，因此鼓风炉中的直接还原主要通过气体还原剂进行，如以下方程式:

二氧化碳、不活泼的一氧化碳、不活泼的氮气、石灰石分解的二氧化碳，通过一氧化碳还原转化，从炉顶逸出，这就是高炉煤气。

氧化铁还原后产生海绵铁，海绵铁逐渐减少并吸收一些杂质，包括硅、锰、磷、硫等。同时，渗碳使铁的熔点大大降低，高炉下部燃烧产生的高热使其变成液体，这就是水。

除了氧化铁，铁矿石还含有杂质，如二氧化硅和氧化铝，也称为脉石。此外，焦炭燃烧后会留下一些灰烬，其中主要成分是二氧化硅、氧化铝等。这些成分的脉石熔点很高，熔化温度高达1700 ~ 1750℃，这是高炉炉缸中不一定有的。因此，必须加入熔剂(石灰石)以降低其熔点。在通常的炉温下，可以熔化，与铁分离，变成渣，从出渣口流出。石灰石的加入量与炉渣所需的碱度有关。炉渣中CaO(氧化钙)与/SiO2(二氧化硅)的比值称为碱度，取决于炉渣的性能。当炉渣中CaO/SiO2的比值为0.9—1.1时，炉渣的熔化性能更低，而大于1和小于1太多都会增加熔化性能(炉渣的熔化性能是指炉渣自由流动时的温度)。对于高熔融性的炉渣，炉膛温度较高且较低。CaO(氧化钙)可以脱硫渣，也就是可以脱除原料中的硫。

FeS(硫化铁)+CaO(氧化钙)+o(一氧化碳)→Fe(铁)+CaS

(硫化钙)+一氧化碳(二氧化碳)

因此，炉渣碱度越高，一般脱硫能力越大。当炉渣中CaO/SiO2之比等于1时，流动性很好。比例太多的话，大于1(过碱性渣)或小于1(过酸性渣)，渣会变厚，难以流出高炉，不仅堵塞炉膛，还会造成瘤形成，硫也难出。因此，有必要选择合适的炉渣碱度。通常情况下，高炉渣中的CaO/SiO2比值在1.05-1.2之间。

因此，在确定矿渣的碱度之后，可以计算石灰石的加入量。

铁水和熔渣都沉在炉底。每隔一段时间就在出铁口排出。

铁水比重大，沉在下面，渣比较轻。出钢前从出钢口排出的渣称为上渣，出钢时随水从出钢口排出的渣称为下渣。要求上层渣越多越好。一般上层渣占渣的2/3。高炉冶炼得到的产品主要以此为生，其余为炉渣、煤气和去除炉灰的煤气。

以上是土法高炉炼铁的全过程。

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