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绪论

一、矿产资源加工学科布局与钢铁冶金

1.冶金工程分为钢铁冶金、有色金属冶金

钢铁是怎么由铁矿石炼成的？

采矿（矿石与围岩分离）——选矿（矿物与矿物的分离）——冶金（元素与元素的分

离）——加工（连铸、铸造、轧钢等）——钢材

二、钢铁冶金基本概念与典型流程：

1.基本概念：

钢铁冶金：（目的：金属提取（炼铁）、性能调控（炼钢））根据物理化学、热力学、动

力学、传输原理、反应工程以及金属学等基本原理。从铁矿石提取铁金属，经精炼和加工，

支撑具有一定性能的钢铁材料的过程。

炼炼铁铁炼炼炼钢钢钢

铁矿石生铁钢

炼铁：以含铁矿石为主要原料，以焦炭和煤为主要能源，生铁炼钢主原料（生铁或铁水），

并生产部分铸造生铁或铁合金的过程。

炼钢：将铁水、直接还原铁或废钢（铁）加热、熔化，通过化学反应去除金属液中的有害

杂质元素，配加合金并浇铸成铸坯的过程。

2.典型流程：

长流程（左侧的高炉转炉）

短流程（右侧的电炉）

三、钢铁工业的发展史

有意降低碳含量：炒钢；

块炼：增大了碳含量，硬度增大。

炼铁篇

第一章：现代高炉炼铁工艺

1.1高炉炼铁生产流程

1.本质：（铁的还原）焦炭做燃料和还原剂，在高温下将铁矿石或含铁原料的铁，从氧

化物或矿物状态还原为液态生铁。

包括直接还原和间接还原。

直接还原反应：高温区进行，和C反应。

间接还原反应：低中温进行

2.高炉炼铁系统：高铝本体+原燃料系统、上料系统、送风系统、煤粉喷吹系统、渣铁处理

系统、煤气处理系统（6个）。辅助系统费用是高炉本体的4~5倍。

1.2高炉结构及生产过程（一升一降）

一、生产过程：

1.装料：冶炼过程中，炉料（矿石、溶剂、焦炭）按照确定的比例通过装料设备分批地从

炉顶装入炉内。

2.反应：从下部风口鼓入高温热风与焦炭发生反应，产生的高温还原性煤气上升，并使

炉料加热、还原、熔化、造渣，产生一系列的物理化学变化。

3.排料：最后生成液态渣、铁聚集于炉缸，周期的从高炉排出。

4.排气：煤气流上升过程中，温度不断降低，成分逐渐变化，最后形成高炉煤气从炉顶排

出。

二、高炉结构：

1.高炉本体：

从外到内：

外层：钢板炉壳

中层：冷却设备

内层：耐火砖衬

从上到下：炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸。

2.高炉容积：

（1）有效容积：炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸五部分之和。高炉出铁口中心线到炉喉

有效高度（有效高度Hu）范围内的容积。——中国、俄罗斯

（2）工作容积：高炉风口中心线到炉喉之间的容积。

高炉发展趋势：向矮胖型发展。

三、高炉内物料形态：

从上到下：块状带、软熔带、滴落带、燃烧带、渣体聚集区。

块状带：间接还原反应。

软熔带：直接还原反应。

滴落带：直接和间接还原反应。

燃烧带：产生高炉煤气，温度最高。

渣铁聚集区：渣金反应。铁在下，渣在上。

1.3高炉附属系统

原料和燃料输送系统、炉顶装料系统、热风炉送风系统、煤气除尘

系统、出铁场及渣铁处理系统、燃料喷吹系统

1.4高炉冶炼产品

生铁（主产品）

炉渣（副产品）

高炉煤气（副产品）

1.生铁：铁碳合金，含碳量大于2%都称为生铁。

通常，工业生铁含Fe94%，含C4%左右，其余为Si、Mn、P、S等元素。

高炉生铁含碳量：2.5-4.5%。

高炉生铁分类：炼钢生铁、铸造生铁、特殊生铁。

炼钢生铁：作为转炉、电炉炼钢的原料，约占生铁产量的80~90%。

铸造生铁：用于铸件生产。主要特点是含硅量高，硅在生铁中能促进石墨化，增强铸件的

冲击性和韧性，并易于切削加工。约占生铁产量的10%。

高纯生铁：铸造生铁的一种，超低微量元素之和＜0.1%。用于高端铸件的生产：风力铸件、

核电铸件、大断面球铁铸件、高端球铁铸件。

特殊生铁：如锰铁、硅铁。特殊名字、特殊性质。主要用作：炼钢脱氧剂和合金化剂。

2.高炉渣：钙、镁、铝、硅的氧化物构成的复杂硅酸盐体系。

分类：水渣、渣棉、特种类型渣。

3.高炉煤气：CO、CO、N、少量的H和CH，及大量的炉料粉尘。经过除尘处理可使含

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尘量降低到10-20mg/m。高炉煤气热值较低，除尘处理后的高炉煤气可作为气体燃料，是

钢铁联合企业的