2025年炼铁技能大赛题库及答案

2025年炼铁技能大赛题库及答案一、填空题1.高炉炼铁的主要原料有铁矿石、焦炭、（熔剂）。答案解析：在高炉炼铁过程中，熔剂是不可或缺的原料之一。它的主要作用是与铁矿石中的脉石和焦炭中的灰分等杂质发生化学反应，形成熔点较低、流动性良好的炉渣，从而使杂质能够顺利从高炉中排出，保证炼铁过程的顺利进行。常见的熔剂有石灰石、白云石等。2.衡量铁矿石质量的主要指标有含铁量、脉石成分、（有害杂质含量）和冶金性能等。答案解析：铁矿石的质量对于炼铁生产至关重要。含铁量直接影响铁的产量；脉石成分会影响炉渣的性质和提供量；有害杂质含量如硫、磷等，会降低生铁的质量，增加炼钢的难度和成本；而冶金性能包括还原性、软化性等，影响铁矿石在高炉内的反应过程和效率。所以有害杂质含量是衡量铁矿石质量的主要指标之一。3.焦炭在高炉炼铁中的作用有提供热量、（还原剂）和料柱骨架。答案解析：焦炭在高炉炼铁中具有多种重要作用。它在风口前燃烧产生大量的热，为炼铁过程提供所需的高温条件；同时，焦炭中的碳元素可以作为还原剂，将铁矿石中的铁氧化物还原成铁；另外，焦炭在高炉内形成疏松的料柱骨架，保证高炉内的透气性，使炉料能够顺利下降和煤气能够均匀分布。4.高炉内的煤气运动分为（块状带）、软熔带、滴落带、风口带和渣铁贮存区。答案解析：高炉内不同区域的煤气运动特点不同。块状带是炉料以块状形式存在的区域，煤气主要在炉料颗粒间通过；软熔带是炉料开始软化和熔融的区域，煤气运动受到较大阻力；滴落带是液态渣铁向下滴落的区域，煤气与液态物质相互作用；风口带是鼓风进入高炉的区域，煤气在这里发生剧烈的燃烧和化学反应；渣铁贮存区则是渣铁聚集的地方。了解这些区域的划分有助于掌握高炉内的传热、传质和化学反应过程。5.高炉炉渣的主要成分有CaO、SiO₂、（Al₂O₃）和MgO等。答案解析：这些成分在高炉炉渣中起着重要作用。CaO和MgO是碱性氧化物，SiO₂是酸性氧化物，Al₂O₃具有一定的两性。它们之间的比例关系决定了炉渣的性质，如熔点、粘度、脱硫能力等。合适的炉渣成分对于保证炉渣的流动性和良好的冶金性能非常关键，能够有效地分离铁和杂质，提高生铁质量。6.影响铁矿石还原速度的因素有温度、（煤气成分）、矿石粒度和矿石的孔隙率等。答案解析：温度升高可以加快化学反应速度，促进铁矿石的还原；煤气成分中如CO、H₂等还原性气体的含量和比例会直接影响还原反应的进行；矿石粒度越小，比表面积越大，与煤气的接触面积增加，还原速度加快；矿石的孔隙率高，煤气更容易进入矿石内部，也有利于还原反应的进行。7.高炉炼铁的基本操作制度包括热制度、（造渣制度）、送风制度和装料制度。答案解析：热制度主要控制高炉内的温度水平，保证炼铁过程的热量需求；造渣制度通过调整炉渣成分和性质，实现良好的渣铁分离和去除杂质的目的；送风制度决定了鼓风的参数，如风量、风温、风压等，影响高炉内的燃烧和煤气分布；装料制度则控制炉料的装入顺序、方式和料面分布，对高炉内的煤气运动和炉料下降有重要影响。这四种操作制度相互关联、相互影响，共同保证高炉的稳定顺行和高效生产。8.高炉喷吹燃料的种类主要有（煤粉）、重油和天然气等。答案解析：喷吹燃料是高炉炼铁节能降耗的重要措施。煤粉来源广泛、价格相对较低，具有良好的燃烧性能和还原性，是目前应用最广泛的喷吹燃料；重油的发热量高，但成本相对较高，且供应有限；天然气具有清洁、燃烧效率高的优点，但需要有充足的气源供应。9.衡量高炉炉况顺行的主要参数有料速、（透气性指数）、炉顶温度和炉喉煤气分布等。答案解析：料速反映了炉料下降的速度，正常的料速是高炉顺行的重要标志之一；透气性指数表示高炉内煤气通过料柱的难易程度，指数稳定且合适说明高炉内的透气性良好；炉顶温度和炉喉煤气分布能够反映高炉内的热交换和煤气运动情况，异常的炉顶温度和煤气分布可能预示着炉况出现问题。10.生铁的分类主要有（炼钢生铁）、铸造生铁和特种生铁等。答案解析：炼钢生铁含碳量一般在2.5%-4%，含硅量较低，主要用于炼钢；铸造生铁含硅量较高，具有良好的铸造性能，用于铸造各种铸铁件；特种生铁则是根据特殊的需求，含有特定的合金元素，如锰铁、硅铁等，用于生产特殊性能的钢铁材料。二、选择题1.下列哪种铁矿石的含铁量最高（）A.赤铁矿B.磁铁矿C.褐铁矿D.菱铁矿答案：B答案解析：磁铁矿的主要成分是Fe₃O₄，理论含铁量为72.4%；赤铁矿的主要成分是Fe₂O₃，理论含铁量为70%；褐铁矿的主要成分是Fe₂O₃·nH₂O，含铁量一般在37%-55%；菱铁矿的主要成分是FeCO₃，含铁量约为48.2%。所以磁铁矿的含铁量最高。2.高炉内的直接还原反应是指（）A.铁氧化物与CO的反应B.铁氧化物与H₂的反应C.铁氧化物与C的反应D.以上都不是答案：C答案解析：直接还原反应是指铁氧化物直接与固体碳（C）发生反应被还原成铁的过程。而铁氧化物与CO、H₂的反应属于间接还原反应。直接还原反应需要吸收大量的热，在高炉内的高温区域发生。3.高炉喷吹煤粉后，炉缸理论燃烧温度（）A.升高B.降低C.不变D.不确定答案：B答案解析：喷吹煤粉后，煤粉在炉缸内分解和燃烧需要吸收一定的热量，同时煤粉中的挥发分等成分也会消耗部分热量，导致炉缸理论燃烧温度降低。为了保证高炉的正常生产，需要适当提高风温等措施来补偿温度的降低。4.下列哪种因素会使高炉炉渣的粘度增大（）A.提高CaO含量B.提高SiO₂含量C.提高MgO含量D.提高温度答案：B答案解析：SiO₂是酸性氧化物，当SiO₂含量增加时，炉渣的酸性增强，会使炉渣的结构变得复杂，粘度增大。而提高CaO和MgO含量一般会降低炉渣的粘度；提高温度可以使炉渣的分子运动加剧，粘度降低。5.高炉正常生产时，炉顶压力一般控制在（）A.0.01-0.05MPaB.0.05-0.1MPaC.0.1-0.2MPaD.0.2-0.3MPa答案：C答案解析：合适的炉顶压力对于高炉的稳定运行非常重要。一般来说，高炉正常生产时炉顶压力控制在0.1-0.2MPa。较高的炉顶压力可以提高煤气的利用率，改善高炉内的煤气分布，有利于提高产量和降低焦比，但压力过高也会增加设备的负担和操作难度。6.下列哪种情况会导致高炉悬料（）A.炉料透气性良好B.炉内煤气流分布均匀C.炉料下降速度过快D.炉墙结厚答案：D答案解析：炉墙结厚会破坏高炉内的正常料柱结构，使炉料下降的通道变窄，煤气分布不均匀，增加炉料下降的阻力，从而导致悬料现象的发生。而炉料透气性良好、炉内煤气流分布均匀和炉料下降速度正常是高炉顺行的表现，不会导致悬料。7.生铁中的硫主要来源于（）A.铁矿石B.焦炭C.熔剂D.喷吹燃料答案：B答案解析：焦炭在高炉炼铁中用量较大，且其含硫量相对较高，是生铁中硫的主要来源。铁矿石、熔剂和喷吹燃料中也可能含有一定量的硫，但相对焦炭来说，贡献较小。在炼铁过程中，需要采取措施如调整炉渣成分等进行脱硫，以降低生铁中的硫含量。8.高炉炉缸的主要作用是（）A.存储渣铁B.进行燃烧反应C.预热炉料D.以上都是答案：A答案解析：高炉炉缸的主要作用是存储渣铁，使渣铁在炉缸内进行分离。风口前的燃烧反应主要在风口带进行；预热炉料主要在高炉上部的块状带等区域通过煤气与炉料的热交换来实现。虽然炉缸内也有一定的化学反应发生，但存储渣铁是其最主要的功能。9.下列哪种操作可以提高高炉的产量（）A.降低风温B.减少喷吹燃料量C.提高矿石的品位D.缩小风口面积答案：C答案解析：提高矿石的品位意味着单位质量的矿石中含铁量增加，在相同的冶炼条件下，可以生产出更多的生铁，从而提高高炉的产量。降低风温会使高炉内的热量不足，影响炼铁过程的进行；减少喷吹燃料量可能导致热量供应不足；缩小风口面积会改变高炉内的煤气分布和燃烧情况，但不一定能直接提高产量，且操作不当可能会影响炉况顺行。10.高炉冷却设备的作用是（）A.保护炉衬B.回收余热C.调节炉况D.以上都是答案：D答案解析：高炉冷却设备通过水或其他冷却介质带走炉衬表面的热量，降低炉衬温度，保护炉衬不被高温损坏；同时可以回收部分余热，用于预热鼓风、发电等，提高能源利用效率；另外，通过调节冷却强度，可以在一定程度上调节炉况，如控制炉墙温度，防止炉墙结厚或侵蚀等。三、判断题1.铁矿石的还原性越好，越有利于高炉炼铁。（√）答案解析：还原性好的铁矿石在高炉内能够更快地被还原成铁，提高炼铁的效率，减少能源消耗，所以有利于高炉炼铁。2.高炉喷吹燃料可以完全代替焦炭。（×）答案解析：虽然喷吹燃料可以部分代替焦炭，降低焦炭的使用量，但由于焦炭在高炉内还起着料柱骨架的作用，目前喷吹燃料还不能完全代替焦炭。3.炉渣的碱度越高，脱硫能力越强。（×）答案解析：一般情况下，在一定范围内提高炉渣碱度可以增强脱硫能力，但当碱度过高时，炉渣的粘度会增大，流动性变差，反而会影响脱硫效果，所以不是碱度越高脱硫能力就越强。4.高炉炉况顺行时，料速应该是均匀稳定的。（√）答案解析：均匀稳定的料速是高炉炉况顺行的重要标志之一，说明炉内的热交换、化学反应和炉料下降等过程都处于正常状态。5.生铁中的磷含量越低越好。（√）答案解析：磷会降低生铁的韧性和塑性，在炼钢过程中也较难去除，对钢铁产品的质量有不利影响，所以生铁中的磷含量越低越好。6.提高高炉风温可以降低焦比。（√）答案解析：提高风温可以为高炉内提供更多的热量，减少焦炭的燃烧量，从而降低焦比，达到节能降耗的目的。7.高炉炉顶压力越高，高炉的产量就一定越高。（×）答案解析：虽然较高的炉顶压力可以提高煤气利用率，改善煤气分布，但过高的炉顶压力会增加设备负担和操作难度，且产量还受到其他多种因素的影响，如矿石质量、操作制度等，所以炉顶压力高并不一定意味着产量就高。8.炉墙结厚只会影响高炉的产量，不会影响生铁的质量。（×）答案解析：炉墙结厚不仅会影响高炉的产量，还可能导致炉内煤气分布不均，热交换不正常，影响炼铁过程的化学反应，从而对生铁的质量产生影响。9.喷吹煤粉的粒度越细越好。（×）答案解析：喷吹煤粉粒度细，燃烧性能好，但过细的煤粉会增加磨煤的能耗和成本，且在输送过程中容易发生堵塞等问题，所以并不是粒度越细越好，需要综合考虑各方面因素确定合适的粒度范围。10.造渣制度只需要考虑炉渣的脱硫能力。（×）答案解析：造渣制度需要综合考虑炉渣的多种性能，如熔点、粘度、脱硫能力、排碱能力等，以实现良好的渣铁分离和去除杂质的目的，而不仅仅是考虑脱硫能力。四、简答题1.简述高炉炼铁的基本原理。答案：高炉炼铁的基本原理是将铁矿石、焦炭和熔剂等原料按一定比例装入高炉，从风口鼓入热风。焦炭在风口前燃烧产生高温煤气，为炼铁过程提供热量。煤气中的CO和H₂等还原性气体将铁矿石中的铁氧化物逐步还原成铁。同时，熔剂与铁矿石中的脉石和焦炭中的灰分等杂质反应，形成熔点较低、流动性良好的炉渣。铁水和炉渣分别从出铁口和出渣口排出。整个过程涉及到复杂的物理和化学变化，包括还原反应、造渣反应、传热和传质等过程，最终实现从铁矿石中提取铁的目的。2.分析影响高炉炉况顺行的主要因素。答案：影响高炉炉况顺行的主要因素包括以下几个方面：-原料质量：矿石的品位、粒度、还原性、强度等，焦炭的强度、热性能、含硫量等，熔剂的成分和活性等都会影响炉料的透气性和化学反应性能。如果原料质量差，如矿石粉末多、焦炭强度低，会导致高炉内透气性变差，影响炉况顺行。-操作制度：热制度控制不当，如炉温过高或过低，会影响炉内的化学反应和炉渣的性能；造渣制度不合理，炉渣成分和性质不合适，会导致渣铁分离困难，影响炉料下降；送风制度参数不合适，如风量、风温、风压不稳定，会影响煤气分布和炉内的燃烧情况；装料制度不当，炉料的装入顺序、料面分布不合理，会破坏高炉内的煤气运动和炉料下降规律。-设备状况：高炉冷却设备漏水会导致炉内局部温度降低，影响炉况；风口损坏会影响鼓风的均匀性和燃烧效果；炉顶设备故障会影响炉料的正常装入。-外界因素：如原燃料供应的稳定性、天气变化等。原燃料供应中断或质量波动大，会打乱高炉的正常生产节奏；恶劣的天气条件可能会影响鼓风的温度和湿度，进而影响炉况。3.说明高炉喷吹燃料的作用和意义。答案：高炉喷吹燃料具有以下作用和意义：-作用：-提供热量：喷吹的燃料在高炉内燃烧释放出热量，补充高炉炼铁所需的部分热量，减少焦炭的使用量。-作为还原剂：喷吹燃料中的碳、氢等元素可以作为还原剂，参与铁矿石的还原反应，提高铁的还原效率。-意义：-降低焦比：减少焦炭的消耗，降低炼铁成本。焦炭是高炉炼铁的重要燃料，但生产焦炭需要消耗大量的优质炼焦煤，资源有限且成本较高。喷吹燃料可以部分替代焦炭，提高了资源的利用效率。-改善高炉冶炼指标：喷吹燃料可以改善高炉内的煤气分布和热交换条件，提高高炉的产量和质量。例如，喷吹煤粉可以使高炉内的煤气分布更加均匀，提高矿石的还原速度。-拓宽燃料来源：可以利用一些价格相对较低、来源广泛的燃料，如煤粉、天然气等，减少对炼焦煤的依赖，保证高炉生产的稳定性和经济性。4.如何判断高炉炉况是否失常，失常时应采取哪些措施？答案：判断高炉炉况是否失常可以从以下几个方面进行：-看料速：料速过快或过慢且不稳定，可能表示炉况出现问题。正常情况下，料速应该均匀稳定。-测透气性指数：透气性指数波动大或异常降低，说明高炉内的透气性变差，可能存在炉料堵塞或煤气分布不均等问题。-观察炉顶温度：炉顶温度过高或过低，且波动异常，可能预示着炉内热交换不正常。-分析炉喉煤气分布：通过检测炉喉煤气的成分和温度分布，判断煤气是否均匀分布。如果煤气分布异常，可能是炉墙结厚、管道行程等原因导致。-查看铁水和炉渣质量：铁水温度低、成分波动大，炉渣流动性差、颜色异常等，都可能是炉况失常的表现。当判断炉况失常时，可以采取以下措施：-调整操作制度：根据炉况情况，适当调整热制度、造渣制度、送风制度和装料制度。例如，如果炉温低，可以提高风温、增加喷吹燃料量；如果炉渣流动性差，可以调整炉渣成分。-处理炉墙结厚：采用洗炉、局部冷却等方法去除炉墙结厚，恢复炉内的正常料柱结构和煤气分布。-检查设备：排查是否有设备故障，如冷却设备漏水、风口损坏等，及时进行修复和处理。-调整原燃料质量：确保原燃料的质量稳定，粒度合适，减少粉末含量。如果原燃料质量波动大，要及时进行调整和搭配。-加强监测和分析：密切监测高炉的各项参数，分析炉况变化的原因，及时调整操作策略。五、计算题1.已知某高炉的入炉矿石品位为58%，焦比为450kg/t-Fe，喷煤比为150kg/t-Fe，煤粉的含碳量为80%，焦炭的含碳量为85%，求该高炉每