高炉炼铁流程推演器
把原料送入高炉,沿着“造还原性气体 → 还原铁矿石 → 造渣除杂”的链条,追踪铁从矿石到生铁的去向。
按教学顺序认识铁矿石、焦炭、石灰石和热空气;按钮顺序不代表工业投料的固定先后。实际高炉连续装料、连续送风。
先从炉顶加入铁矿石(以 Fe₂O₃ 为例)。
炉身上部:预热与间接还原
矿石下行,CO 上升;Fe₂O₃ 可被 CO 还原。
炉腹:石灰石分解
温度升高,生成能除去 SiO₂ 的 CaO。
风口附近:燃烧与造 CO
热空气中的 O₂ 与焦炭反应,形成还原性气体 CO。
炉缸:熔融、分层、放出
液态产物在此汇集。
炉渣(较轻,在上)熔融生铁(较重,在下)热空气 →铁矿石焦炭石灰石热空气
反应在什么条件下被“接通”?
C + O₂ → CO₂ 风口燃烧
CO₂ + C → 2CO 高温下
Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂ 还原铁矿石
CaCO₃ → CaO + CO₂ 高温分解
CaO + SiO₂ → CaSiO₃ 造渣除杂
焦炭不仅供热,还通过生成 CO 提供还原性;石灰石的任务是把脉石中的 SiO₂ 转入炉渣。
判断:谁是氧化剂,谁是还原剂?
在 Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂ 中,先选择一个物质,再判断它的角色。
提示:得氧的物质被氧化;失氧的物质被还原。
易混点:CO 是还原剂,不是氧化剂;Fe₂O₃ 中铁由 +3 价降至 0 价,因此 Fe₂O₃ 是氧化剂。炉渣的主要作用是除去脉石等杂质,不等同于生铁。