Page 6 - 国外钢铁技术信息内参（ 2022年5月）

Fe3O4 + pH2 = 3FeO + (p-1)H2 +H2Oᇏݓࣁඋ࿐߶

3Fe2O3 + H2 = 2Fe3O4 + H2O (5)

(6)

FeO +qH2 = Fe + (q-1)H2 +H2O (7) ᇏݓࣁඋ࿐߶
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Fe2O3 +3H2 = 2Fe + 3H2O +880kJ/kg Fe (8)

一氧化碳对氧化铁的全部还原反应是吸热的，而氢是放热的。因此，还原气

中的 H2/CO 比值对该工艺所需的总热量起着重要作用。在这两种情况下(H2 或

CO 还原)，反应都不取决于压力。它们的平衡很大程度上取决于温度(图 2)。 ᇏݓࣁඋ࿐߶

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图 2 Fe-O-CO 和 Fe-O-H2 体系的平衡图

在上图中，反应(1)和(5)并未表现出平衡性，因为反应完成时，CO 和 H2 几

乎 100%地生成 CO2 和 H2O。

根据图 2，在 570℃以下还原分为两个阶段:从 Fe2O3 到 Fe3O4，从 Fe3O4 到

Fe。然而，在这个温度下反应速度很低。在 570℃以上的温度下，还原分为三个
阶段，见反应式（1）-（3）和（5）-（7）。
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温度低于 810℃时，氢还原需要更高的平衡，而在 810℃以上的温度时，氢
还原需要的平衡比 CO 要低。在 810℃的 C 点，H2 和 CO 的反应平衡相同:反应(2)

和(6)的 K= 1/(m-1)=70% H20 (CO2)/ 30% H2 (CO)；反应(3)和(7)的 K=1/（n-1) =30%

H2O (CO2)/ 70% H2(CO)。这意味着对于反应(3)和(7)，每摩尔 FeO 需要 3.33 摩尔

还原气参与反应。而对于反应(2)和(6)，每摩尔 Fe3O4 只需要 1.43 摩尔还原气。

反应平衡的分析表明，它只需要一摩尔新鲜还原气与氧化铁反应。平衡所需
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的其它 70%的还原气在这个过程中循环，然而，却需要更多的预热能量。

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