2025年金属冶炼(炼铁)模拟考试题及答案

2025年金属冶炼(炼铁)模拟考试题及答案1.单项选择题（每题1分，共20分。每题只有一个正确答案，请将正确选项字母填入括号内）1.高炉炉缸内直接还原度r_d升高时，炉顶煤气中CO₂/CO比值的变化规律是（）A.升高B.降低C.不变D.先升后降答案：B2.某高炉炉渣二元碱度R₂=1.25，若SiO₂质量分数为34%，则CaO质量分数为（）A.38.25%B.40.80%C.42.50%D.44.20%答案：C3.热风炉燃烧期拱顶温度上限一般控制在不高于（）A.1250℃B.1350℃C.1450℃D.1550℃答案：B4.下列因素中，对烧结矿低温还原粉化指数RDI影响最小的是（）A.FeO含量B.针状Fe₂O₃含量C.配碳量D.碱金属负荷答案：A5.高炉喷煤后，理论燃烧温度T_f下降，为维持T_f不变，应优先采取（）A.提高富氧率B.降低鼓风湿度C.增加喷吹量D.降低炉顶压力答案：A6.炉缸堆积物中“石墨碳”大量生成的必要条件是（）A.铁水过热度<30℃且[Ti]>0.15%B.炉渣MgO>12%C.炉缸温度>1550℃D.炉料S负荷<2kg/t答案：A7.某高炉日产生铁9500t，利用系数2.45t/(m³·d)，则有效容积为（）A.2857m³B.3878m³C.4250m³D.4650m³答案：B8.铁水预处理KR法脱硫剂消耗量主要与下列哪项呈线性正相关（）A.铁水初始[S]B.铁水温度C.铁水[Si]D.搅拌桨转速答案：A9.高炉炉墙结厚部位冷却壁热流强度q一般（）A.<20kW/m²B.20–40kW/m²C.40–60kW/m²D.>60kW/m²答案：A10.采用含氟矿石冶炼时，为防止炉缸“炉缸冻结”，应适当提高（）A.炉渣CaF₂含量B.炉渣MgO含量C.炉渣Al₂O₃含量D.炉渣FeO含量答案：B11.炉顶煤气成分中H₂含量突增且炉身温度下降，最可能的原因是（）A.炉墙漏水B.炉料下降过快C.风口回旋区缩短D.炉缸堆积答案：A12.高炉煤气除尘系统文氏管出口煤气含尘量设计保证值一般≤（）A.5mg/m³B.10mg/m³C.15mg/m³D.25mg/m³答案：B13.炉缸炉底“象脚状”侵蚀最大深度通常出现在（）A.铁口中心线以下0.5mB.铁口中心线以下1.2mC.炉缸与炉底转角处D.风口下方0.8m答案：C14.高炉操作线图中横坐标“氧势”对应的物质是（）A.O₂B.Fe₂O₃C.CO₂D.H₂O答案：B15.炉渣黏度η=0.5Pa·s时，对应的流动性状态为（）A.玻璃态B.短渣C.长渣D.完全液态答案：B16.铁水罐车“三脱”预处理顺序一般为（）A.脱Si→脱P→脱SB.脱P→脱Si→脱SC.脱S→脱Si→脱PD.脱P→脱S→脱Si答案：A17.高炉炉顶压力每提高10kPa，风口前理论燃烧温度约（）A.升高5℃B.降低3℃C.升高15℃D.基本不变答案：B18.烧结矿FeO含量升高，其冶金性能表现为（）A.还原性提高、软化温度降低B.还原性降低、软化温度升高C.还原性降低、软化温度降低D.还原性提高、软化温度升高答案：C19.高炉炉缸炉底冷却系统采用“水冷+炭砖+陶瓷杯”结构时，陶瓷杯主要作用是（）A.提高导热B.抗铁水冲刷C.降低热损失D.防止炭砖氧化答案：B20.高炉煤气发热值Q_net,ar≈（）A.2800kJ/m³B.3300kJ/m³C.4200kJ/m³D.5000kJ/m³答案：B2.多项选择题（每题2分，共20分。每题有两个或两个以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）21.下列措施中，可有效抑制高炉“管道行程”的有（）A.降低风量B.提高炉顶压力C.降低批重D.增加焦炭粒度E.提高鼓风温度答案：ABD22.高炉炉渣“泡沫化”诱因包括（）A.炉渣表面张力σ降低B.气体流量剧增C.炉渣黏度η升高D.炉渣密度ρ降低E.炉渣碱度升高答案：ABCD23.铁水[Si]含量升高的直接原因有（）A.炉缸温度升高B.炉渣碱度降低C.炉料中SiO₂活度升高D.炉顶压力升高E.风口回旋区缩短答案：ABC24.下列属于高炉“上、下部调剂”耦合参数的有（）A.鼓风动能B.炉料分布C.炉顶煤气利用率D.炉缸热状态E.炉墙热负荷答案：ABCD25.高炉炉缸炉底侵蚀监测手段包括（）A.热电偶阵列B.红外热像C.电阻层析成像D.冷却壁水温差E.铁水成分连续分析答案：ABCD26.烧结矿低温还原粉化RDI+3.15指标恶化，可采取（）A.提高料层配碳B.降低烧结矿FeOC.添加0.5%CaCl₂D.提高烧结矿MgOE.降低烧结矿Al₂O₃答案：BCD27.高炉煤气干法除尘布袋材质需满足（）A.耐温>260℃B.抗静电C.耐酸腐蚀D.抗拉强度>800N/5cmE.透气量>20m³/(m²·min)答案：ABCD28.炉缸冻结征兆有（）A.风口发黑B.铁口难开C.炉身温度骤降D.炉顶煤气温度升高E.冷却壁水温差突降答案：ABCE29.高炉炉墙结厚物主要成分可能为（）A.钛矿物B.石墨碳C.锌化物D.碱金属硅酸盐E.钙镁橄榄石答案：ACD30.提高高炉煤比的技术瓶颈包括（）A.煤粉燃烧率B.理论燃烧温度下降C.炉缸透液性恶化D.炉顶煤气温度升高E.炉墙结厚答案：ABCE3.填空题（每空1分，共20分）31.高炉炉渣四元碱度R₄=(CaO+MgO)/(SiO₂+Al₂O₃)，当R₄>1.2时，炉渣矿物相中__________含量显著增加。答案：C₂S（硅酸二钙）32.某高炉风量6000m³/min，富氧率3%，氧气密度1.43kg/m³，则每小时富氧质量为__________t。答案：15.533.铁水预处理KR法脱硫反应式为__________。答案：[CaC₂]+[S]=(CaS)+2C(s)34.高炉炉缸炉底“象脚状”侵蚀机理主要是__________与__________共同作用。答案：铁水环流；碱金属侵蚀35.烧结矿低温还原粉化RDI测试条件：还原气体CO20%、N₂80%，温度__________℃，还原时间__________min。答案：500；6036.高炉操作线图中纵坐标“燃料比”单位常用__________。答案：kg/tHM37.炉顶煤气利用率η_CO=CO₂/(CO+CO₂)，其理论最大值为__________。答案：0.538.高炉炉墙冷却壁水温差ΔT安全警戒值为__________℃。答案：1039.铁水罐车“三脱”处理后，回硫主要来源于__________。答案：罐衬耐火材料40.高炉煤气干法除尘脉冲喷吹压力一般为__________MPa。答案：0.2–0.341.炉缸堆积物中Ti(C,N)的熔点约为__________℃。答案：295042.高炉炉渣黏度与温度的关系符合__________方程。答案：Arrhenius43.某高炉日排渣量3200t，炉渣密度2.4t/m³，则日排渣体积为__________m³。答案：133344.高炉炉顶压力每提高10kPa，产量约增加__________%。答案：1.5–2.045.炉缸炉底侵蚀监测热电偶插入深度一般为炉底炭砖厚度的__________。答案：1/2–2/346.高炉喷煤后，火焰中心温度下降，煤粉燃烧率主要受__________控制。答案：氧煤混合速率47.烧结矿FeO含量每升高1%，低温还原粉化RDI+3.15约升高__________%。答案：2–348.高炉炉缸炉底冷却水水质要求电导率<__________μS/cm。答案：50049.高炉煤气发热值Q_net,ar计算式中忽略的主要组分是__________。答案：H₂O(g)50.炉缸冻结抢救时，优先打通__________以恢复炉缸透气透液性。答案：风口4.简答题（共6题，每题8分，共48分）51.简述高炉炉缸炉底“象脚状”侵蚀的形成机理及防控措施。答案：形成机理：1)铁水环流：炉缸圆周风口鼓风造成铁水旋转流动，对炉缸炉底转角处产生剪切冲刷；2)碱金属侵蚀：K₂O、Na₂O与炭砖反应生成插层化合物，体积膨胀导致炭砖疏松；3)热应力：冷却系统局部弱化，1150℃等温线下移，炭砖强度下降；4)石墨碳沉积：过饱和碳在微裂纹内沉积，产生应力剥离。防控措施：1)采用“高导热炭砖+陶瓷杯”复合结构，陶瓷杯抗冲刷，炭砖导热快，形成稳定凝铁层；2)优化冷却系统：炉缸部位采用密集冷却壁+铜冷却板，水温差<5℃；3)控制铁水成分：降低[Ti]负荷，避免Ti(C,N)过量堆积；4)操作制度：维持中心气流，抑制边缘气流，减小铁水环流速度；5)监测预警：热电偶阵列+红外热像，热流强度>40kW/m²时停炉维护；6)炉缸维护：灌浆造衬，采用含Ti物料护炉，形成TiN保护层。52.阐述高炉喷煤后理论燃烧温度下降的原因及补偿技术路线。答案：原因：1)煤粉挥发分高，热解吸热；2)煤粉中水分蒸发吸热；3)煤粉燃烧产物CO、H₂体积分数高，理论燃烧温度低于焦炭；4)未燃煤粉进入炉缸，直接还原吸热增加。补偿技术：1)富氧鼓风：富氧率每提高1%，T_f升高45–50℃；2)降低鼓风湿度：水分每降低1g/m³，T_f升高6℃；3)提高热风温度：风温每提高100℃，T_f升高80℃；4)优化煤粉粒度：<200目比例>80%，提高燃烧率；5)氧煤枪：风口前富氧浓度>30%，缩短燃尽时间；6)分相喷吹：挥发分高的烟煤与无烟煤混配，降低热解吸热峰值；7)炉缸热补偿：提高焦比10–15kg/t，维持炉缸热储备。53.说明烧结矿低温还原粉化RDI的危害及改善措施。答案：危害：1)炉身透气性恶化，压差升高；2)炉墙结厚，炉况不顺；3)炉顶煤气利用率下降，焦比升高；4)粉尘量增加，影响煤气除尘。改善措施：1)降低FeO：控制烧结温度<1300℃，FeO<8%；2)提高MgO：MgO>2.5%，抑制γ-Fe₂O₃生成；3)添加CaCl₂：0.3–0.5%，降低表面能；4)降低Al₂O₃：Al₂O₃<1.8%，减少针状Fe₂O₃；5)提高料层厚度：>700mm，降低配碳，减少还原性气氛；6)喷洒卤化物：烧结矿表面喷洒CaCl₂溶液，形成保护膜；7)优化冷却制度：采用机上冷却，减少热应力裂纹。54.分析高炉炉墙结厚的成因及处理对策。答案：成因：1)边缘气流不足，炉墙温度低，炉料黏结；2)炉渣碱金属负荷高，形成低熔点硅酸盐；3)炉墙冷却强度过大，渣铁冷凝；4)锌、铅等低熔点金属沉积，形成炉瘤骨架；5)炉墙局部漏水，炉料水化黏结。处理对策：1)发展边缘气流：降低风量5–10%，提高炉顶压力，增加边缘矿石批重；2)洗炉：加入锰矿、萤石，降低炉渣黏度；3)降低碱金属负荷：控制入炉K₂O+Na₂O<3kg/t；4)提高炉墙温度：减少冷却水量，水温差升至8–10℃；5)局部灌浆：采用含Ti物料灌浆，形成保护层；6)机械清理：停炉后采用高压水射流或爆破清理。55.论述高炉炉缸冻结的征兆、原因及抢救步骤。征兆：1)风口发黑，挂渣严重；2)铁口难开，无铁水流出；3)炉身温度骤降，冷却壁水温差突降；4)炉顶煤气温度升高，CO₂下降；5)风压升高，风量锐减。原因：1)长时间低风量操作，炉缸热储备不足；2)大量未燃煤粉沉积，炉缸透液性恶化；3)冷却设备漏水，炉缸局部过冷；4)炉料质量恶化，低温还原粉化严重。抢救步骤：1)快速减风至50%，防止冷渣铁继续下行；2)集中加焦：批重增加30–50%，焦比提高100kg/t；3)堵死部分风口，集中热量于炉缸中心；4)喷吹重油或天然气，提高炉缸温度；5)铁口埋氧枪，通氧烧熔凝铁；6)炉缸灌浆：加入含Fe-Si、Al等发热剂；7)逐步恢复风量，每2h提高100m³/min，直至正常。56.说明高炉煤气干法除尘布袋“糊袋”机理及预防措施。机理：1)煤气温度低于露点，水汽冷凝与粉尘形成泥浆；2)煤气含油、含盐，粉尘黏性增强；3)脉冲喷吹压力不足，粉尘未脱落；4)布袋表面形成致密粉饼，阻力升高>1500Pa。预防措施：1)控制煤气温度高于露点20℃，设置热风循环系统；2)入口设置旋风预除尘，降低粉尘负荷；3)采用覆膜布袋，表面能低，清灰性能好；4)脉冲喷吹压力0.25–0.30MPa，间隔5–10s；5)定期在线检测压差，>1200Pa启动清灰；6)煤气含油<10mg/m³，设置活性炭吸附塔；7)冬季保温：箱体伴热，防止局部结露。5.应用与计算题（共4题，共62分）57.（计算题，15分）某高炉日产生铁12000t，焦比380kg/t，煤比180kg/t，鼓风湿度12g/m³，富氧率3%，炉顶煤气成分：CO₂22.5%、CO23.0%、H₂3.0%、N₂51.5%。计算：(1)吨铁煤气量（干基）；(2)炉顶煤气利用率η_CO；(3)碳素利用系数η_C。答案：(1)碳平衡：C_焦=380×0.85=323kg；C_煤=180×0.75=135kg；C_总=458kg。煤气中C量：V_煤气×(CO₂+CO)/100×12/22.4=458×1000/12→V_煤气=2035m³/t。(2)η_CO=22.5/(22.5+23.0)=0.494。(3)η_C=(CO₂+CO)×12/(22.4×1000)×V_煤气/C_总=0.494×2035×12/(22.4×458)=0.493。58.（分析题，15分）某高炉炉缸炉底热电偶测温数据：炉底第3层（距炉壳1.2m）温度由200℃突升至450℃，冷却壁水温差由4℃升至11℃，铁口深度由1.8m缩短至1.2m。分析侵蚀状态并提出处理方案。答案：侵蚀状态：1)热电偶温度>400℃，表明1150℃等温线已上移，炉底炭砖剩余厚度<400mm；2)水温差>10℃，热流强度≈(11×4.2×60)/(0.28×0.25)=39.7kW/m²，接近警戒线；3)铁口深度缩短，炉缸侧墙侵蚀严重。处理方案：1)立即减风20%，降低产量，减少铁水环流冲刷；2)集中加钛矿：每批料加钛矿100kg/t，提高铁水[Ti]至0.15–0.20%，形成Ti(C,N)保护层；3)灌浆造衬：通过铁口埋管灌浆，采用含Ti物料+炭素泥浆；4)强化冷却：冷却壁水压由0.6MPa升至0.8MPa，降低水温；5)监测：每班检测热电偶温度，若>500℃，准备停炉大修。59.（综合题，16分）某高炉计划将煤比从160kg/t提高到200kg/t，风温1150℃，富氧率2%，鼓风湿度10