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由实验和生产实践得知，铁氧化物是按下面还原顺序

1．用CO还原：

高于570℃时

3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2+37130KJ　　（3－1）

Fe3O4+CO=3FeO+CO2—20888KJ　　　（3－2）

FeO+CO=Fe+CO2+13605KJ　　　　　（3－3）

低于570℃时：

3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2+37130KJ　　　（3－1）

Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2+17163KJ　　　　（3－2）

上述反应有以下几个特点：

（1） 从Fe2O逐级还原成Fe，除反应式（3－2）为吸热反应外，其余反应匀为放热

反应。3

（2）气相产物为C02。在高炉这种以CO为还原剂，气相产物为CO2的还原反应均称为间接还原。

（3）除反应（3－1）式外，都是可逆反应。在一定温度、压力下反应向右或向左进行，取决于气相反应物和生成物的浓度，当CO浓度高于生成物CO2的浓度时，反应向右进行；当CO浓度低于生成物CO2的浓度时，反应向左进行。所以用CO还原铁的氧化物时，气相中含必须含有一部分CO与生成物CO2相平衡，不参加反应，其过量部分才参加反应。平衡所需的CO愈多，CO利用程度愈高。所以CO可能利用的最大限度取决于反应平衡的气相成分。把生成物气相成分与反应物气相成分之比，称为平衡常数，可用下式表示：

　　　　KP＝Pco2/Pco=CO2%/CO%

         因为（CO2%）＋（CO%）＝100%

　　　　所以（CO%）＝100/(1+KP)  (3-4)

2.温度对反应的影响

不同铁氧化物在不同温度下平衡气相成分是不同的，用(3-4)式可求得在不同温度下，各铁氧化物还原反应平衡时，气相中CO的百分含量，可绘出图3－1

2．用固定碳还原

焦碳从炉顶装入，直到风口始终以固体状态存在。到风口才被鼓入的热风燃烧。生成煤气并产生大量的热，提供高炉冶炼所需的热量，所以焦炭既是还原剂，又是发热剂。矿石中铁氧化物不可能在高炉上部全部还原，总有一部分下到高温区进行最后还原－直接还原。

（1）还原反应的特点

　根据铁氧化物还原的顺序，用固体碳的还原反应有

高于570℃时

3Fe2O3+C=2Fe3O4+CO－108982KJ　　（3－5）

Fe3O4+C=3FeO+CO2—194393KJ　　　（3－6）

FeO+C=Fe+C－152190KJ　　　　　（3－7）

低于570℃时：

3Fe2O3+C=2Fe3O4+CO－108982KJ　　　（3－8）

Fe3O4+4C=3Fe+4CO－64309KJ　　　　（3－9）

上述反应有下面两个特点：

（1）都是吸热反应，并且直接消耗焦碳中的固定碳。

（2）反应物没有气相，反应产物有气相，所以，反应是不可逆的。

　高炉中用固体碳作还原剂，生成的气相产物为CO的还原反应统称为直接还原。

3．用H2还原铁氧化物

　高炉冶炼过程中除CO和固体C外，还有燃料带入及鼓风水分分解等产生的氢气。在没有喷吹燃料的高炉煤气中，一般含H2量只占1.8%－2.5%，当高炉喷吹煤粉后，煤气中的H2浓度随喷吹燃料的和种类及喷吹数量而变化。

4．复杂化合物中的铁氧化物还原

高炉炉料中的铁氧化物常与其它氧化物结合成复杂的化合物，例如烧结矿中的硅酸铁（Fe2SiO4），熔剂性烧结矿中的铁酸盐（CaO.Fe2O）,钒钛磁铁矿中的钛铁矿（FeTiO3）等。这此复杂的还原首先必须分解成自由的铁氧化物，而再被还原剂还原，因此，还原比较困难，常常会消耗更多的燃料。

（1）硅酸铁的还原

由于硅酸铁结构致密，还原性差。当用CO或H2还原，需在900℃左右开始，而且还原速度很慢，基本上都是直接还原，其反应式为：

当用CO还原时：

Fe2SiO4＝2FeO＋SiO2        -47520KJ    (3-10)

2FeO+ 2CO=2Fe+2CO2         ＋27214K     (3-11)

将3－10与3－11两式相加得：

Fe2SiO4＋2CO＝2Fe+SiO2+2CO2   -20306KJ    　(3-12)

3当有固体碳存在时：

Fe2SiO4＝2FeO＋SiO2       -47520KJ    (3-13)

2FeO+ 2CO=2Fe+2CO2        ＋27214K     (3-14)

　　2CO2＋2C＝4CO　　　　　　－33159KJ　　（3－15）

将3－13、3－14与3－15三式相加得：

Fe2SiO4＋2C＝2Fe+SiO2+2CO　－351900KJ　（3－16）

在比较反应式3－7和反应式（3－16）的热效应可知，从硅酸盐中还原FeO比还原自由的FeO要多消耗热量419KJ/公斤铁。

其次，硅酸铁的熔点低，流动性好，未经预热和还原就被熔化，而流入炉缸后进入炉渣。由于炉渣中有CaO存在，而CaO与SiO2的结合力比FeO较大，能将FeO置换出来，于是还原反应式变为：

Fe2SiO4＋2CaO＝2Fe+Ca2SiO4   +91858KJ    　(3-16)

2FeO+ 2C=2Fe+2CO        　　－304380KJ    (3-17) 

将上两式相加得：

Fe2SiO4＋2CaO+C＝2Fe+CaSiO4+2CO   -212522KJ    　(3-18)

可见，有CaO存在时，还原硅酸铁的热量有所降低。但这种还原是在炉缸中进行，要消耗炉缸中的热量，会使炉缸中的温度降低。所以，高炉冶炼不希望含有Fe2SiO4高的原料。特别是一些中小高炉，由于风温不高，炉缸热储备少，炉渣中过多的Fe2SiO4还原会造成“炉凉”和炉况不顺，以及生铁含S升高等现象。一些使用土烧结矿的中小高炉常出现这种情况。若使用较高碱度的烧结矿、球团矿及采用高风温和碱性渣操作等有利于Fe2SiO4的还原。