
【机】 blast-furnace roasting
blast furnace
【化】 blast furnace
blaze; burn; burnable; burning; burnt; combustion; flame; inflammation
【化】 burning; combustion
【医】 combustion
高炉燃烧(blast furnace combustion)是冶金工业中将铁矿石还原为生铁的核心热工过程。该术语在《汉英综合大词典》中被定义为"通过焦炭、煤粉等燃料与鼓入空气的氧化反应,在竖式炉膛内实现铁氧化物化学还原的系统工程"。
技术要点解析
燃料系统:以焦炭(coke)为主要还原剂,喷吹煤粉(PCI)为辅助燃料。现代高炉焦炭负荷通常维持在380-420 kg/t铁,化学反应式为:
$$
text{C} + text{O}_2 rightarrow text{CO}_2 quad (Delta H = -393.5 text{kJ/mol})
$$
$$
text{CO}_2 + text{C} rightarrow 2text{CO} quad (Delta H = +172.5 text{kJ/mol})
$$
热风系统:经热风炉预热的空气(1200-1350℃)通过风口鼓入,维持炉内1900-2300℃的高温带。《现代冶金学手册》指出,每立方米鼓风可携带3.5-4.2 MJ显热。
物料平衡:典型原料配比为铁矿石:焦炭:熔剂=1.6:0.4:0.15(质量比)。炉顶煤气中CO含量达20-28%,经除尘后可用于余热发电。
行业应用
据《钢铁工业技术发展报告》统计,2024年中国高炉平均利用系数达2.8 t/(m³·d),较2010年提升45%。日本JFE钢铁研发的氢基还原技术,已实现15%氢气替代率示范运行。
环境影响
《工业生态学与清洁生产》数据显示,现代高炉通过TRT余压发电、煤气循环等技术,可使吨铁能耗降至480 kgce,较传统工艺降低18%。
高炉燃烧是指在高炉炼铁过程中,焦炭等燃料与鼓入的热风发生氧化反应,产生高温和还原性气体(如一氧化碳),从而将铁矿石还原为液态生铁的核心过程。以下是详细解释:
燃料与反应
高炉内主要燃料为焦炭,其燃烧反应为:
$$mathrm{C + O_2 rightarrow CO_2}$$
随后生成的二氧化碳与炽热焦炭进一步反应生成一氧化碳:
$$mathrm{CO_2 + C rightarrow 2CO}$$
这些反应释放大量热量,维持炉内高温(约1500°C),同时产生还原性气体。
还原作用
一氧化碳与铁矿石(主要成分为$mathrm{Fe_2O_3}$)发生还原反应:
$$mathrm{Fe_2O_3 + 3CO rightarrow 2Fe + 3CO_2}$$
最终得到液态铁水,从炉缸排出。
主要发生在高炉的炉缸和风口带,此处鼓入的热风(约1200°C)与焦炭剧烈反应,形成高温煤气向上流动。
如需更完整的工艺流程或历史演变,可参考冶金工程专业文献。
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