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1 概论 1

1.1 冶金基本概念及分类 1

1.2 炼铁生产历史 1

1.3 钢铁工业在国民经济中的地位 2

1.4 高炉冶炼技术经济指标 2

1.4.1 高炉有效容积利用系数 2

1.4.2 焦比 3

1.4.3 冶炼强度 3

1.4.4 焦炭负荷 3

1.4.5 生铁合格率 3

1.4.6 休风率 4

1.4.7 生铁成本 4

1.4.8 炉龄 4

1.5 吨铁工序能耗 4

1.6 高炉冶炼产品 4

1.6.1 生铁 4

1.6.2 高炉渣 5

1.6.3 高炉煤气 6

复习思考题 6

2 炼铁炉料概述 7

2.1 炼铁炉料的种类以及在高炉冶炼中的作用 7

2.2 造块方法简介及在炼铁生产中的应用 7

2.3 烧结、球团的发展简史 8

2.3.1 烧结法 8

2.3.2 球团法 9

复习思考题 11

3 矿石和熔剂 12

3.1 铁矿石 12

3.1.1 矿物与矿石的定义 12

3.1.2 铁矿石分类及特性 12

3.2 铁矿石的质量评价 14

3.2.1 铁矿石的品位 14

3.2.2 脉石成分 14

3.2.3 有害杂质与有益元素 15

3.2.4 铁矿石的还原性 17

3.2.5 矿石的软熔性 17

3.2.6 矿石的粒度与气孔率 18

3.3 我国与世界铁矿资源及特点 18

3.3.1 全球铁矿资源状况 18

3.3.2 我国主要铁矿区 19

3.4 熔剂与其他含铁原料 21

3.4.1 熔剂的作用及有效熔剂性 21

3.4.2 其他含铁原料 22

复习思考题 23

4 燃料 24

4.1 焦炭质量评价 24

4.1.1 焦炭的物理力学性能 24

4.1.2 焦炭的化学组成 26

4.1.3 焦炭的高温反应性 27

4.2 焦炭代用燃料 29

4.2.1 型焦 29

4.2.2 喷吹燃料 31

复习思考题 31

5 铁矿粉烧结理论 32

5.1 烧结矿质量要求及技术经济指标 32

5.1.1 烧结矿的质量要求 32

5.1.2 烧结生产的主要技术经济指标 33

5.2 烧结过程及主要变化 34

5.3 烧结料中碳的燃烧及热交换 35

5.3.1 燃烧反应的热力学 35

5.3.2 烧结料层的废气成分及影响因素 36

5.3.3 烧结层的温度分布与蓄热 37

5.3.4 烧结层中的热交换 40

5.4 水分在烧结过程中的行为 41

5.4.1 水分的蒸发 41

5.4.2 水气的冷凝 42

5.5 固体物料的分解 43

5.5.1 结晶水的分解 43

5.5.2 碳酸盐的分解 43

5.5.3 氧化物的分解 46

5.6 氧化物的还原与氧化 47

5.6.1 铁氧化物的还原 47

5.6.2 铁氧化物的氧化 48

5.6.3 锰氧化物的分解 49

5.6.4 烧结矿的氧化度及影响因素 49

5.7 有害杂质的去除 50

5.7.1 烧结去硫 50

5.7.2 氟、砷、铅、锌的去除 53

5.8 烧结料层中的气流运动 54

5.8.1 烧结抽风量与烧结生产率的关系 54

5.8.2 料层透气性及其影响因素 55

5.9 烧结成矿机理 57

5.9.1 固相反应 57

5.9.2 液相的形成 60

5.9.3 液相的冷凝与结晶 65

5.10 烧结矿的矿物组成与结构及其对质量的影响 65

5.10.1 烧结矿的矿物组成与结构 65

5.10.2 烧结矿的矿物组成与结构对其性能的影响 67

5.10.3 影响烧结矿矿物组成与结构的因素 69

复习思考题 71

6 烧结生产工艺 72

6.1 烧结原料的准备与处理 73

6.1.1 原料的接受、贮存和中和 73

6.1.2 烧结原料的粒度要求 74

6.2 烧结配料 75

6.2.1 配料要求与方法 75

6.2.2 影响配料准确性的因素分析 76

6.2.3 烧结配料计算 76

6.3 混合料制备 80

6.3.1 配合料混合的目的与要求 80

6.3.2 影响混匀与制粒的因素 80

6.3.3 强化混匀与制粒的措施 82

6.3.4 混匀效果 83

6.4 烧结操作制度 84

6.4.1 布料要求与方法 84

6.4.2 点火操作 86

6.4.3 烧结过程的判断和调节 88

6.5 烧结矿的处理 89

6.5.1 烧结矿处理流程 89

6.5.2 烧结矿冷却的目的和要求 89

6.5.3 烧结矿的整粒 91

6.6 烧结工艺的进步及烧结新技术 91

6.6.1 烧结精料 91

6.6.2 原料中和混匀与配矿自动化 92

6.6.3 提高料层透气性，采用厚料层烧结 93

6.6.4 均匀烧结 94

6.6.5 低温烧结法 94

6.6.6 热风烧结 95

6.6.7 小球烧结与球团烧结法 96

6.6.8 双层布料、双碱度料烧结与双球烧结 96

6.6.9 改善烧结矿粒度组成的措施 97

6.6.10 降低烧结矿低温还原粉化率的措施 97

复习思考题 104

7 球团矿生产 105

7.1 概述 105

7.1.1 球团生产的意义及存在的问题 105

7.1.2 工艺流程 106

7.2 造球理论 106

7.2.1 细磨物料的表面特性及水的形态 106

7.2.2 细磨物料的成球过程 107

7.2.3 影响矿粉成球的因素 108

7.3 生球的干燥和焙烧固结 111

7.3.1 生球的干燥 111

7.3.2 球团矿的焙烧固结机理 112

7.4 球团矿的矿物组成与显微结构 119

7.5 球团工艺过程 119

7.5.1 原料准备 120

7.5.2 配料、混合和造球 120

7.5.3 焙烧设备 121

7.6 其他球团法 121

7.6.1 金属化球团矿 122

7.6.2 水硬性球团矿 123

7.6.3 碳酸化固结球团矿 123

复习思考题 124

8 铁矿石的还原反应 125

8.1 高炉解剖研究概况 125

8.1.1 高炉解剖研究的意义与状况 125

8.1.2 国内外高炉解剖研究的状况 125

8.1.3 炉料下降过程的层状分布现象 126

8.2 炉料的蒸发、分解与气化反应 126

8.2.1 水分的蒸发 126

8.2.2 燃料中挥发分的挥发 127

8.2.3 碳酸盐的分解 127

8.2.4 其他物质的气化反应 129

8.3 铁氧化物还原的热力学分析 129

8.3.1 铁氧化物还原条件 129

8.3.2 铁氧化物还原顺序 131

8.3.3 铁氧化物的还原反应 131

8.3.4 复杂化合物中铁氧化物的还原 133

8.4 铁的直接还原和间接还原 134

8.4.1 高炉内的直接还原和间接还原 135

8.4.2 直接还原度及其计算 135

8.4.3 直接还原与间接还原比较 137

8.5 铁矿石还原动力学 140

8.5.1 铁矿石还原机理 140

8.5.2 加速铁矿石还原的条件 140

8.6 非铁元素的还原 141

8.6.1 锰的还原 142

8.6.2 硅的还原 143

8.6.3 磷的还原 145

8.6.4 钒和钛的还原 145

8.6.5 铌、镍、钴、铬、铜等的还原 147

8.7 碱金属在炉内的危害 148

8.7.1 高炉内碱金属的循环 148

8.7.2 影响高炉内碱金属富集的因素 149

8.7.3 碱金属对高炉冶炼的危害及其对策 150

8.8 渗碳及生铁的形成 152

复习思考题 153

9 造渣与脱硫 154

9.1 高炉内的造渣过程 154

9.1.1 造渣过程概述 154

9.1.2 造渣过程 155

9.2 炉渣性质 156

9.2.1 炉渣的熔化性 157

9.2.2 炉渣熔化性温度 158

9.2.3 炉渣的黏度 158

9.2.4 炉渣的稳定性 159

9.2.5 炉渣表面性质 159

9.3 炉渣脱硫 161

9.3.1 硫在高炉内的行为及分布规律 161

9.3.2 炉渣脱硫及其影响因素 163

9.3.3 降低生铁含硫量的措施 164

9.4 炉外脱硫 164

9.4.1 炉外脱硫技术的起因 164

9.4.2 炉外脱硫剂的选择 165

9.4.3 炉外脱硫的方式 165

9.5 造渣对高炉生产的影响 165

9.5.1 造渣对高炉顺行的影响 165

9.5.2 造渣对生铁质量的影响 166

9.5.3 造渣对炉缸热制度的影响 167

复习思考题 167

10 炉料和煤气运动 168

10.1 炉缸燃料燃烧反应 168

10.1.1 燃烧反应 168

10.1.2 燃烧带的煤气分布 169

10.1.3 燃烧带及其大小的确定 170

10.1.4 燃烧带对高炉冶炼过程的影响 171

10.2 影响燃烧带的因素 172

10.2.1 鼓风动能 172

10.2.2 影响鼓风动能的因素 172

10.2.3 风口区理论燃烧温度 173

10.3 煤气上升过程的传热传质 174

10.3.1 煤气体积和成分的变化 174

10.3.2 煤气温度的变化 175

10.4 高炉热交换 176

10.4.1 高炉热交换的基本规律 176

10.4.2 正确运用热交换规律 178

10.4.3 高炉热交换区与还原反应的关系 180

10.5 炉料和煤气运动 180

10.5.1 散料的主要流体力学参数 180

10.5.2 炉料下降及力学分析 182

10.5.3 炉料运动 185

10.5.4 炉料运动速度 189

10.5.5 煤气运动 191

10.5.6 高炉料柱压差 191

10.5.7 改善料柱透气性 192

10.5.8 煤气流运动失常 194

10.6 煤气流的合理分布及其影响因素 196

10.6.1 改善煤气流分布 196

10.6.2 影响炉喉布料的因素 196

复习思考题 201

11 高炉能量利用计算 202

11.1 高炉能量利用指标与分析方法 202

11.1.1 能量利用指标 202

11.1.2 能量利用分析方法 203

11.2 直接还原度计算 203

11.3 配料计算 204

11.3.1 计算准备及需要确定的已知条件 204

11.3.2 根据铁平衡求铁矿石需要量 207

11.3.3 终渣成分 208

11.3.4 生铁成分校核 208

11.4 物料平衡 209

11.4.1 原始物料 209

11.4.2 根据碳平衡计算风量 209

11.4.3 煤气成分及数量计算 210

11.4.4 编制物料平衡表 211

11.5 热平衡 212

11.5.1 第一总热平衡计算 213

11.5.2 热平衡指标 216

11.6 高炉操作线应用及分析 216

11.6.1 操作线图的基本原理 216

11.6.2 含H2时操作线的表示 218

11.6.3 操作线的几个重要性质 219

11.6.4 操作线绘制实例与应用分析 221

复习思考题 225

12 特种矿石冶炼 226

12.1 钒钛磁铁矿的冶炼 226

12.1.1 钒钛磁铁矿的矿物组成及还原 226

12.1.2 含TiO2炉渣特性 226

12.1.3 钒钛磁铁矿冶炼特点 227

12.1.4 冶炼钒钛矿的一些特殊问题 229

12.1.5 钒钛矿护炉 230

12.2 含氟矿石的冶炼 231

12.2.1 含氟矿石特性 231

12.2.2 含氟炉渣 231

12.2.3 含氟矿石冶炼特点 232

12.2.4 含氟矿冶炼的突出问题 233

12.3 含钡矿石的冶炼 233

12.3.1 矿石特性 233

12.3.2 炉渣特性对冶炼的影响 234

12.3.3 含钡矿石冶炼的特殊问题 235

复习思考题 235

13 高炉强化冶炼技术及发展 236

13.1 强化冶炼的方向 237

13.2 精料 237

13.2.1 精料的目的 237

13.2.2 合理的炉料结构 240

13.3 高风温 241

13.3.1 高风温对高炉冶炼的影响 241

13.3.2 高炉接受高风温的条件 241

13.3.3 高风温与喷吹燃料的关系 241

13.3.4 高风温与炉况顺行的关系 242

13.3.5 提高风温的措施 242

13.4 富氧和综合鼓风操作 242

13.4.1 富氧对风口前燃料燃烧的影响 243

13.4.2 富氧对炉内温度场分布的影响 243

13.4.3 富氧对还原的影响 243

13.4.4 富氧鼓风操作特点 244

13.5 喷吹补充燃料 244

13.5.1 喷吹燃料对高炉冶炼的影响 245

13.5.2 置换比与喷吹量 246

13.5.3 限制喷吹量的因素 247

13.6 高炉喷吹煤粉 247

13.6.1 喷吹煤粉对冶炼的影响 248

13.6.2 喷吹煤粉高炉的操作特点 248

13.7 高压操作 249

13.7.1 高压操作系统 249

13.7.2 高压操作对冶炼的影响 250

13.8 冶炼低硅生铁 252

13.8.1 低硅铁冶炼的意义 252

13.8.2 冶炼低硅生铁的理论分析 253

13.8.3 降低铁水硅含量的措施 253

复习思考题 256

14 高炉冶炼操作 257

14.1 基本操作制度 257

14.1.1 装料制度 257

14.1.2 送风制度 258

14.1.3 热制度 260

14.1.4 造渣制度 262

14.2 高炉日常变料 263

14.2.1 按某些校正系数变料 263

14.2.2 按生铁含硅量变化进行变料 265

14.2.3 按炉渣碱度变动进行变料 266

14.2.4 风温大幅度波动时的变料 267

14.2.5 增减喷吹量的变料 267

14.3 炉况判断与调节 267

14.3.1 炉温失常与调节 267

14.3.2 造渣制度失常与调节 269

14.3.3 煤气分布失常与调节 269

14.3.4 低料线、崩料、悬料 271

14.4 高炉冶炼事故处理 274

14.4.1 炉缸堆积 274

14.4.2 炉墙结厚 275

14.4.3 高炉结瘤 276

14.4.4 炉瘤预防 278

14.4.5 炉缸冻结 279

14.4.6 炉缸、炉底烧穿 280

14.4.7 煤气爆炸 282

14.5 高炉开炉与停炉操作 283

14.5.1 高炉开炉 283

14.5.2 高炉停炉 290

14.6 炉前操作 294

14.6.1 炉前操作指标 294

14.6.2 出铁操作与维护 294

14.6.3 砂口构造与维护 296

14.6.4 放渣与渣口维护 296

14.6.5 冷却系统设备检查与维护 297

14.6.6 炉前事故的预防和处理 297

复习思考题 297

15 非高炉炼铁 298

15.1 非高炉炼铁发展的前景 298

15.1.1 直接还原的发展概况 299

15.1.2 熔融还原的发展概况 302

15.1.3 非高炉炼铁发展的环境 306

15.2 直接还原 307

15.2.1 MIDREX工艺 307

15.2.2 HYL工艺 313

15.2.3 FIOR工艺 314

15.2.4 SL-RN工艺 316

15.2.5 适应中国国情的直接还原工艺 317

15.3 熔融还原 322

15.3.1 COREX工艺 322

15.3.2 FINEX工艺 330

15.3.3 COIN工艺 333

15.3.4 HISMELT工艺 334

15.3.5 AISI工艺 335

15.3.6 DIOS工艺 336

参考文献 339