电炉炼铁原理及工艺特点

原料经配料加入炉内，炉料经加热、分解、还原、熔化、造渣及渣铁反应等过程生成生铁和炉渣，渣、铁定期从渣口、铁口放出。

电炉炼铁有以下特点：(1)炉内所有反应所需热量不是由燃料燃烧提供，而是由外部输入的电能提供。电流通过自焙电极引入炉内，电流通过料层、熔体的电阻及料层内熔体上部的电弧，将电能转化为热能。电热转换不带入其他物质，不产生气体、故对炉内气氛、对炉料及熔体不产生影响，且热量集中，易于获得高温，炉内温度易于控制。(2)电炉炼铁过程中的炉料的还原主要是直接还原(占总还原量的80%～90%)，由煤气产生的间接还原仅占10%～20%，其原因是电炉炼铁不鼓风，下部还原及分解产生的气体量仅约650m/t铁，炉料800～1000℃的间接还原区甚窄，炉料通过这一区域时间甚短、虽然下部上升煤气CO含量高达60%～75%，但间接还原数量较小。(3)炉料入炉后经下部上升的热煤气及自身电阻热的加热，经预热、分解、部分还原后在电弧下及附近的高温区迅速熔化，在很短时间内完成造渣、熔化、渣铁分离等过程，并在渣铁流经炉缸内赤热的焦层时进行终还原、渗碳及脱硫反应，最终聚集在炉缸形成铁水层和炉渣层，渣铁定期从铁口、渣口放出，冶炼周期比高炉炼铁要短，仅0.5～1.5h。(4)料柱短、对料柱的透气性要求低，因而对原料的强度要求比较宽松，可以使用强度低的原料和还原剂，如无烟煤、劣质焦。

炼铁电炉有高炉身电炉，低炉身电炉，敞开式电阻炉等多种型式，使用最普遍的是低炉身电炉，这种电炉与铁合金生产用封闭式埋弧还原电炉极为相似。炉膛呈圆形或矩形、椭圆形，电极在圆形炉内呈三角形配置，在矩形、椭圆形炉内则在长轴方向成一线配置。以33000kW的圆形电炉为例，炉壳外径12.0m、高3.5～5.0m，采用自焙电极，电极直径1.5m，炉衬外层用黏土砖砌筑，内层为沥青镁砂捣固层或用碳质耐火材料砌筑或用碳质材料捣固，炉衬寿命3～7年，炉盖一般用水冷钢结构内衬黏土砖构成。炉缸可设一个渣铁口，渣、铁从同一口中放出，或设一个出铁口，一个出渣口分别放出铁水、炉渣。中小型电炉可采用倾动式。

电流经炉用变压器、母线、电极把持器、自焙电极导入炉内。电流负荷由升降电极和切换电压控制，通常变压器次级电压为80～250V，多级可调，一般均为自动控制。多数炼铁电炉采用三台单相变压器组成供电变压系统，为改善功率因数，通常还应有相应功率的效率补偿电容器。

电炉冶炼普通铁矿获得的生铁的典型成分为：C3.6%～4.2%，Si 1.0%～3.0%，Mn 0.1%～0.2%，P 0.02%～0.30%，S<0.05%;炉渣成分为CaO 40%～45%，SiO₂25%～30%，Al₂O₃ 15%～25%;炼铁电炉煤气成分为CO60%～75%，CO₂15%～20%，H₂ 5%～8%，CH₄ 0～3%，热值可达10000kJ/m，回收可做燃料使用，但煤气中含有极细的粉尘，脱尘净化困难。炼铁电炉冶炼钒钛铁矿(经回转窑预热预还原)生产的典型含V生铁成分为C 3.2%～4.0%，V 0.45%～0.55%，Ti0.10%～0.20%，Si 0.15%～0.30%，S 0.05%～0.07%;炉渣成分为TiO₂ 38%～60%，SiO₂15%～35%，Al₂O₃8%～15%，CaO5%～30%，当TiO₂含量达到一定水平时，炉渣可做钛工业原料使用，含钒生铁经氧化处理可获得钒工业原料—钒渣。

炼铁电炉冶炼普通矿的电耗为2000～2500kW·h/t铁水，电耗数量随原料的含铁品位升高而降低，当使用预热预还原原料时电耗可大幅度下降，可降到1000～1500kW·h/t铁水，还原剂消耗无烟煤或劣质焦为400～450kg/t铁水，电极糊耗量与电极糊质量及炼铁原料质量相关，为10～15kg/t铁水，当使用预热预还原炉料时电极糊消耗可降到5.0kg/t铁。电能供热占热总收入98%以上，热支出中，水分蒸发分解，化合水及碳酸盐分解占10%～12%，氧化物还原占38%～42%，铁水，炉渣、炉气及炉尘带走显热占30%～32%，热损失占23%～26%。 如图1所示

(1)电炉炼铁技术是成熟的，已有大型(63000kW)电炉在生产，日产生铁可达800～1000t。在特定的资源条件下是一种生产生铁的有效途径。但由于世界范围内电能供应并不充裕，以及高品位精矿的出现和直接还原技术、熔融还原技术的发展，电炉炼铁已逐步被其他钢铁生产工艺所取代，许多大型电炉炼铁厂已改造成电炉炼钢厂。只有在矿石资源特殊，其他工艺无法合理经济利用时，电炉炼铁仍是一种可选择和利用的成熟工艺。在南非、新西兰、挪威的电炉炼铁厂均用以处理特殊矿(钒钛铁矿、砂铁、钛铁矿)。(2)炼铁电炉使用预热预还原炉料可以大幅度降低冶炼电耗，改善操作条件和冶炼经济技术指标，提高经济效益，回转窑预热预还原—电炉炼铁联合流程已成为电炉炼铁的基本形式。(3)中国攀西地区蕴藏有大量钒钛磁铁矿，西南地区有丰富的水力资源，预热预还原—电炉炼铁工艺是实施钒钛磁铁矿铁、钒、钛综合利用最有前途的工艺之一，有良好的发展前景。

非高炉炼铁是指高炉炼铁之外的炼铁方法。包括直接还原炼铁，熔融还原炼铁，粒铁法，生铁水泥法和电炉炼铁等方法 。

炼铁出版发行

据2020年7月10日中国知网显示，《炼铁》共出版文献5148篇 。

据2020年7月10日万方数据知识服务平台显示，《炼铁》共载文2270篇、基金论文量为43篇 。

炼铁收录情况

《炼铁》是北京大学《中文核心期刊要目总览》来源期刊（1992年第一版，1996年第二版，2000年版，2004年版，2008年版，2011年版，2014年版，2017年版），被中国知网、万方数据知识服务平台等收录 。

炼铁影响因子

据2020年7月10日中国知网显示，《炼铁》总被下载388774次、总被引11089次，（2019版）复合影响因子为0.510、（2019版）综合影响因子为0.343 。

据2020年7月10日万方数据知识服务平台显示，《炼铁》被引量为7095次、下载量为56691次；据2017年中国期刊引证报告（扩刊版）数据显示，《炼铁》影响因子为0.41，在全部统计源期刊（6670种）中排第4011名 。

炼铁荣誉表彰

1995年—2017年，《炼铁》连续九次被评为 “湖北省优秀期刊” 。

1996年，该刊被评为“冶金工业部优秀科技期刊” 。

1998年、2000年，该刊连续二次被评为“国家冶金工业局优秀期刊” 。

2003年，该刊被中国钢铁工业协会评为“全国冶金优秀期刊” 。

2006年6月，该刊被湖北省印刷产品质量监督检验站认定为“省优产品” ；12月，该刊被新闻出版总署印刷产品质量监督检测中心认定为“署优产品”。

2008年10月，该刊在首届中冶传媒发展研讨会暨中冶报刊评选活动中获得“最佳专业报道奖” 。

直接还原炼铁法含铁原料

品位的高低是最重要的品质，这是因为直接还原铁大多用于电炉炼钢，它的残留脉石会使电炉炼钢电耗升高，生产率降低，炉衬寿命缩短，危害较大。所以直接还原炼铁法使用的矿石要求

直接还原炼铁法对含铁料的物理性能有着不同的要求。例如竖炉法对粒度有较严格的要求，因为竖炉生产要求料柱有良好的透气性，希望粒度适中而且均匀；而回转窑无透气性问题，对粒度的均匀性无特殊要求。矿石具有良好强度是竖炉和回转窑生产的重要条件。球团矿的热膨胀对竖炉直接还原炼铁至关重要，因为它能导致竖炉下料不顺而严重影响生产。

直接还原炼铁法对还原性和软化温度也有严格要求。因为还原性是影响直接还原炼铁法生产率的最重要因素，因此这种方法只使用还原性好的球团矿或块矿。软化温度决定着直接还原炼铁法的操作温度，因为任何直接还原法都不允许发生炉料之间和炉料与炉墙之间的粘连，生产中一般把操作温度控制在低于矿石熔化温度100℃的水平。

直接还原炼铁法燃料

如同高炉炼铁法那样，直接还原炼铁法的燃料也起着还原剂和热源两个作用。根据使用的燃料不同，直接还原炼铁法分为两大类：用煤气作气体还原剂和载热体的气基法；以固体煤作为还原剂和热源的煤基法。

气基法中的煤气常用天然气、焦炉煤气、液化石油气、重油等转化制造。天然气和液化石油气主要使用蒸汽转化，将天然气中的CHh和液化石油气中的碳氢化合物转化为CO和H2；重油使用氧气部分氧化法将碳氢化合物转化为CO和H2。固体燃料煤在理论上也可以用高压蒸汽或氧转化成煤气，但由于一些技术经济问题还没有得到很好解决，目前还没有在生产中应用。

煤基法应用的煤以烟煤为宜，这种煤应能够与