（1） 粒度适于高炉；
（2） 改善冶金性能，使高炉冶炼指标得到改善；
（3） 去除某些有害元素，某些条件下，可脱除Zn、As、K、Na。 13. 概括高炉冶炼的全过程？
答： 高炉冶炼的全过程可以概括为：
在尽量低能量消耗的条件下，通过受控的炉料及煤气流的逆向运动，高效率地完成还原、造渣、传热及渣铁反应等过程，得到化学成分与温度较为理想的液态金属产品。
14. 简述高炉炼铁过程中物理水的来源及其影响？ 答：物理水的来源有： （1） 原燃料的吸附水；
（2） 雨季造成的炉料带入的物理水；
（3） 高炉炉顶高温时洒水带入的物理水。 影响： 消耗高炉炉顶多余的热量，对高炉炼铁过程不产生影响。可降低炉顶温度，有利于保护炉顶设备。
15. 简述什么是燃烧带？燃烧带对高炉冶炼过程的影响有哪些？影响燃烧带大小的因素有哪 些？ 答：（1） 燃烧带：风口前碳与氧反应而气化的地区。 （2） 燃烧带对高炉冶炼过程的影响有： a. 对煤气流分布的影响：燃烧带是高炉煤气的发源地，其大小 及分布决定着煤气流的分布。一般扩大燃烧带，可使炉缸截面煤气分布均匀，有利于炉缸工作均匀化。燃烧带过长，炉缸中心气流过分发展，产生中心“过吹”；煤气能量不能充分利用，还会使炉衬过分冲刷，高炉寿命降低。燃烧带过短而向两侧发展，则造成中心堆积，边缘气流过分发展，煤气能量不能充分利用。
b. 对炉缸工作均匀化的影响：燃烧带向炉缸中心伸长，可发展中心气流，使炉缸中心温度升高；燃烧带缩短则向两侧扩展，可发展边缘气流，使炉缸周围温度升高。
c. 对炉料下降的影响：适当扩大燃烧带，可缩小中心和边缘炉料呆滞区，有利于炉料均匀而顺利的下降，促进炉料顺行。 （3） 影响燃烧带大小的因素有：
a. 鼓风动能：一般燃烧带长度与鼓风动能有如下关系： L=0.0118E+0.77，m；
b. 燃烧速度：燃烧速度加快，燃烧带可缩小。
16. 简述什么是理论燃烧温度？影响理论燃烧温度的因素有哪些？其影响趋势如何？
答： （1） 理论燃烧温度：在与环境绝热的条件下，所有由燃料和鼓风带入的显热及碳素燃烧放出
的化学热，全部传给燃烧产物——炉缸煤气，这时煤气达到的温度，称为理论燃烧温度。 （2） 理论燃烧温度的影响因素主要有：风量、风温、鼓风湿度、富氧鼓风、燃料喷吹量及成分、焦炭热含量。 （3） 影响趋势：
a． 风温：提高风温，Q风增大，焦比有所降低，使QC略有降低，但V煤气亦有减小，t理将显著提高。
b． 富氧鼓风：氮量减少，Q风有所降低，但V煤气大大减小，t理将显著提高。
c． 喷吹燃料量及成分：喷吹燃料后，Q喷解升高，V煤气增大，t理将显著下降。不同种
类的燃料，随其C－H化合物含量的高低，对t理降低的程度不同。
17. 简述未反应核模型的内容包括哪些？推导未反应核模型速率方程的前提条件是什么？ 答： （1）未反应核模型的内容包括：
①还原气体穿过边界层的外扩散 ②还原气体穿过产物层的内扩散 ③还原气体在反应界面的吸附
④界面化学反应 ⑤氧化其他解吸
⑥氧化气体穿过产物层的内扩散 ⑦氧化气体穿过边界层的外扩散 （2）导未反应核模型速率方程的前提条件是：
①矿粒球形，在还原过程中无收缩或膨胀；
②将复杂三界面(Fe2O3\\Fe3O4\\FeO\\Fe) 简化为单界面（FeO\\Fe)； ③界面上发生化学反应，此处忽略了还原气体分子的吸附及反应后产生的氧化气体解吸等细节；
④扩散过程可看作稳定态； ⑤一级反应。
18. 简述影响还原速率的因素有哪些？说明其如何影响还原反应速率。 答：影响还原速率的因素有：
（1） 温度：高温对加速铁矿石的还原有利，唯一不利的是PV=nRT ， CA0 =n/V=PA/RT↓ 。 （2） 压力：
a. 化学反应控制时： ， 。
b. 扩散控制时：分子扩散，与总压无关；克努生扩散，P↑，平均自由程↓，还原 速率↑。
c. 混合控制下： ， 。
（3） 煤气成分：CO，H2。H2半径小，自由程大，扩散快；在>800℃时， H2反应能力比CO强。 （4） 煤气流速：外扩散时，提高煤气流速对加快还原速度是非常有利的；化学反应和内扩散控制时，无影响，但提高煤气流速会使煤气利用率变坏，对高炉冶炼不利 。 （5） 矿石粒度：粒度过小(3~5mm)，会恶化料柱透气性，不利于还原反应。比较合适的粒度对大高炉来说是10~25mm，对难还原的磁铁矿和小高炉来说则应更小些。 （6） 矿石种类和性质：
物理性质：孔隙度，形状因素，迷宫系数，影响实际的反应界面大小和有效扩散系数。化学性质：还原性。FeO↑，还原性↓；R↑， 还原性好，有利于CF ，抑制FeO·SiO2 ；TFe↑，还原性好↑，脉石成为挡板。 19. 简述高炉冶炼硅铁的基本条件？
20. 简述高炉冶炼锰铁的基本条件？ 答：
21. 简述利用系数、冶炼强度和焦比之间的关系？ 答：
22. 简述CO、H2利用率的确定方法？ 答：
23. 简述高炉内极易还原、能还原和不能还原的元素？ 答：
24. 简述什么是高炉的有效利用系数、焦比和冶炼强度？
答： （1） 有效利用系数：是指在规定的工作时间内，每立方米有效容积平均每昼夜（d）
生产的合格铁水的吨数。
（2） 焦比：既是消耗指标又是重要的技术经济指标，是指冶炼每吨生铁消耗的干焦（或综合焦炭）的千克数。
（3） 冶炼强度：冶炼强度是冶炼过程强化的程度，以每昼夜（d）燃烧的干焦量衡量 。
25. 简述什么是偶合反应？高炉内发生偶合反应的实质是什么？
答： （1） 偶合反应：在铁渣界面中发生氧化还原反应引起元素的迁移。
（2） 偶合反应的实质：渣是由不同电性的离子构成，但正负电荷总数相等。金属液由原子构成，渣铁之间的质量交换必然涉及电子的传递。其本质是电化学反应。
26. 简述高炉炉渣的主要成分是什么？炉渣在高炉冶炼进程中起什么作用？ 答： （1） 炉渣的主要成分是：
a． 普通矿：Al2O3、SiO2、CaO、MgO（约占 95 ％），另有少量的 FeO、MnO 和硫化物 等。
b． 特殊矿：钒钛磁铁矿：炉渣 TiO2 20－25％；含氟矿：炉渣 CaF2 18％；冶炼锰铁：炉渣 MnO 10％。 （2） 炉渣的作用： a. 渣铁分离；
b. 渣铁间进行合金元素的还原和脱S反应，起着控制生铁成分的作用；
c. 炉渣的形成造成高炉内的软熔带及滴下带，对炉内煤气分布及炉料下降都有很大影响； d. 某些元素的富集，实现共生矿元素的分离，如高炉富锰渣，稀土渣； e. 在保证高炉顺行及产品质量合格的前提下，炉渣还原矿炉衬起保护作用； f. 冲洗渣：加入CaF2，MnO，FeO形成流动性很好的渣；
g. 专用渣：在不影响炼铁的前提下，希望炉渣是一种产品，如水泥掺和料。
27. 简述高炉炉渣是怎样形成的？（简述造渣过程和各阶段的变化？） 答： 高炉渣按其成渣过程有初渣，中间渣，终渣之分。
初渣:指在高炉的适当温度区域（软熔带）刚开始出现的液相炉渣。 中间渣:指处于滴落过程中成分、温度在不断变化的液相炉渣。 终渣:指已经下达炉缸，并周期性地从炉内排出地液相炉渣。 炉渣的形成过程： （1） 初渣的形成：
a. 固相反应：在温度较低（500－700℃）的固体颗粒状态下，即开始形成部分低熔点 化合物，是初渣的孕育阶段。 位置：软熔带之上。
b. 矿石软化：矿石在下降过程中温度逐渐升高，当接近和达到其熔化温度等温线水平 时，开始出现微小的局部熔化（矿石软化开始）。 位置：在高炉内从开始软化到熔化滴落之前。 决定因素：开始软化温度、软化温度区间。
c. 初渣形成：随温度升高，软化了的物质开始熔化，并处于向下流动状态。这时形成 的渣即为初渣。矿、焦呈分层状态，只是固态矿石变成了软熔层。
位置：出现初渣的区域是在炉身下部，较晚的则是在炉腹上部，高炉出现初渣的区域称为成渣带（软熔带）。
（2） 中间渣：初渣在滴落过程中，不断发生反应，逐渐失去（FeO）、(MnO）等。同时吸收焦炭灰份及煤气中携带的物质如SiO、SiS、碱金属（K,Na）的蒸汽等。碱性熔剂（CaO,MgO）等也会在初渣滴落过程中逐被吸收。这时炉渣中能降低熔点的(FeO)，(MnO)因还原而逐渐减少。能提高熔点的CaO，MgO增加。 位置：风口水平线以上，软熔带以下。 决定因素：原料成分和炉温的稳定性。
（3） 终渣：炉渣进入炉缸，在铁液上形成渣层，铁液穿过渣层界面，进行各种反应，调整渣铁成分，渣中Al2O3、SiO2明显升高， CaO、MgO较初、中渣相对降低，FeO进一步降低，直至成为终渣。 位置：风口水平线以下，铁液层之上。
28. 简述炉渣的粘度和熔化性对高炉有何影响？ 答： （1） 炉渣粘度的影响：
① 概念：粘度是流体流动过程中，内部相邻各层间发生相对运动时内摩擦力大小的量度， 与流动性互为倒数。 ② 对冶炼的影响： a. 粘度大，流动性不好的初渣，恶化软熔带透气性，增大煤气阻力，造成高炉不顺。 b. 粘度过小，流动性太好的炉渣，不利于在炉衬上形成保护性渣皮，会加剧对炉衬的冲刷和侵蚀，不利于延长高炉寿命。 （2） 炉渣熔化性的影响： ① 概念：指炉渣熔化的难易程度。一般用熔化温度及熔化性温度来表示。 ② 对冶炼的影响： a. 熔化温度：熔化温度过高，过分难熔，在炉内只能呈半熔融、半流动的状态，将造
成炉料“难行”,渣铁难以分离。熔化温度过低，难以继续提高炉缸温度，加之FeO直接还原大量吸热，将引起炉凉，会使脱硫能力减弱，最终导致焦比升高。 b. 熔化性温度：熔化性温度高，渣形成的较晚，软熔带低，有利于提高炉缸温度。熔化性温度过高，将引起粘度升高，流动性变差。使高炉不能正常生产。
29. 简述炉外脱硫的利弊如何？常见的炉外脱硫的方法有哪些？ 答： （1） 炉外脱硫： ① 优点：
a. 保留了与高[C]、[Si]、[Mn]铁水平衡的渣氧势低的优势；
b. 脱硫过程是在铁水包中进行的，可利用气体喷射、机械搅拌种种手段，加大铁渣接触面，大大改现扩散传质过程，充分发挥渣吸硫能力的潜力； c. 高炉与炉外去硫工艺结合，将取得提高高炉生产率、降低燃料消耗、降低成本的综合效益，新建脱硫站的投资可在短期内收回，这样，高炉还具有处理碱金属炉料的特殊能力； d. 可得到比常规高炉含硫更低的铁水，为提高炼钢的效率和生产优质钢创造条件。 ② 缺点：加入了一个新的环节，工艺过程复杂化了；脱硫过程使铁水降温。 （2） 炉外脱硫的方法有：
① 苏打脱硫法； ② 碳化钙脱硫法； ③ 镁焦脱硫法； ④ 石灰粉脱硫法； ⑤ CaO、CaC2及与CaF2组成的复合剂脱硫法。
30. 简述高炉冶炼过程中，造渣的要求和目的有哪些？ 答： （1） 造渣的要求有： a． 有良好的流动性；
b． 有参与所希望的化学反应的充分能力；
c． 能满足允许煤气顺利通过及渣铁，渣气良好分离的力学条件； d． 稳定性好，不致因冶炼条件的改变，炉渣性能急剧恶化。 （2） 造渣的目的;
a． 实现金属与氧化物脉石的机械或物理分离；
b． 在化学上进一步实现Fe-O的分离（还原过程）及保证生铁的质量。
31. 简述碱金属对高炉冶炼的危害有哪些？抑制高炉碱金属危害的措施有哪些？ 答： （1）
碱金属的危害有：
① 碱金属是碳气化反应(C＋CO2＝2CO)的催化剂，使焦炭的气化反应提前并加剧,引起焦比 升高；
② 高温碱金属蒸汽在低温物料（烧结矿、球团矿、焦炭）的冷凝沉积，破坏了物料的结构， 使物料强度降低，加剧球团矿灾难性的膨胀和烧结矿还原粉化及焦炭破碎。引起高炉料柱透气性恶化，压差梯度升高，引起高炉崩、悬料；
③ 碱金属使矿石，焦炭灰分的软熔温度降低，软熔带上移、加宽，进一步恶化透气性，气 流分布失常，高炉中(上)部结瘤；
④ 碱金属引起硅铝质耐火材料异常膨胀、表面剥落和严重侵蚀，会大大缩短高炉内衬寿命， 严重时还会胀裂炉缸底钢壳。
（2） 抑制高炉碱害可采取的对策： ① 通过配矿限制入炉碱负荷；
② 在烧结矿球团矿生产过程中用CaCl2排碱；
③ 适当地降低炉渣碱度，能够有效地促进炉渣排碱；
④ 以(MgO)代(CaO)能在一定程度上抑制高炉内碱金属的挥发，提高炉渣排碱能力； ⑤ 勤放渣，缩短含碱炉渣与炉缸焦炭反应的时间，也能减少碱金属的还原和挥发； ⑥ 高压操作能在一定程度上抑制高炉内碱金属的还原和挥发。
32. 请分别说明蒸发、分解、气化及析碳反应可能对高炉冶炼带来的危害（或影响）？ 答： (1) 蒸发：消耗高炉炉顶多余的热量，对高炉炼铁过程不产生影响。可降低炉顶温度，有利于保护炉顶设备。
(2) 分解：一般不影响高炉过程，但当结晶水析出过晚时，可能进入高温区（800℃）发生 H2O+C＝H2+CO-7285kJ/kgH2O。
a) 强烈吸热，消耗大量高温区宝贵的热量； b) 消耗固体碳素C，破坏焦炭强度； c) 产生的还原性气体CO和H2利用率不高。
(3) 气化：轻者，阻塞炉料孔隙，煤气阻力上升,料块强度下降；重者,炉料难行,悬料以及炉墙结厚、结瘤。
(4) 析碳反应：煤气中CO上升过程中，温度降到400~600℃时，发生2CO＝CO2+C反应。消耗高炉上部气体还原剂中的CO，析出的碳素渗入炉墙可破坏炉衬，渗入炉料则可使炉料破碎、产生粉末阻碍煤气流，其自身形成的粉末阻塞炉料间空隙，使透气性下降。
33. 简述什么是直接还原反应、间接还原反应，说明二者在高炉冶炼中的作用？什么是直接还原度、间接还原度？
答： （1） 直接还原：用固体碳为还原剂，产物为CO的还原反应。
间接还原：用CO2，H2为还原剂，产物为CO2，H2O的铁的各级氧化物还原反应。 作用：高炉冶炼过程中，矿石中的铁氧化物是通过两种不同性质的反应即直接还原和间接还原的方式还原成金属铁的。这是两种不同性质的反应，它们对高炉冶炼所起的作用是不相同的。一般认为，从铁的高级氧化物还原到FeO的过程，是全部以间接还原的方式进行的，即： 3Fe2o3+CO=2Fe3O4+CO2+37130kJ Fe3O4+CO=3FeO+CO2-20888kJ
而从FeO还原到金属铁，则一部分以间接还原方式，另一部分以直接还原方式进行，全部还原生成的铁中，以直接还原方式还原出来的铁所占的比例就是所谓的直接还原度。 间接还原是以放热反应为主的，如：
FeO+CO=Fe+CO2+13605kJ 主要发生在炉身中上部。 直接还原是吸热反应： FeO+C=Fe+CO-152161kJ 主要发生在炉身下部