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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