在电冶的模式生产中，高碳锰铁其还原热能来源于高炉冶炼有着本质的不同，电炉内合理的用电分配是提高冶炼还原温度的基本，同时鉴于入炉原料随温度的变化对炉内用电分配有着阶段性的变化，所以电炉的生产运行中只有原料结构、配碳量、电气参数等系统性的合理匹配才能保证产、质、标的优化。碳热还原工艺中的“物理配碳”和“化学配碳”碳热还原工艺是铁台金生产主要的冶金方法 。碳质还原剂的质量和性能直接影响埋弧电炉 (或称矿热炉)的冶炼操作，采用石墨化性能差、电阻率大 、化学活性好的碳质还原剂是生产电耗的主要手段。冶炼过程中反应区所需的热量主要来自电弧热和电阻热 ，作为还原剂使用的煤或焦炭 ，可根据台金产品的成分 要求 、入炉矿石的品位和还原剂的固定碳含量 ，通过化学计量衡算得到 。根据完成矿石还原反应所需还原剂的用量，称之为“化学配碳”。

由于炉料中存在的导电成分的碳质还原剂， 使得矿热炉炉内的电流分布状况发生变化 ，这种变化对炉内的热分布、熔池结构和炉内各部位进行的化学反应影响很大 。埋孤电炉内电流回路解析结果表明，电极侧面之间构成角形电流回路的炉料电阻相当于等值星接电阻的3倍 ，并与电流经由电极端部、电孤和熔池构成星形回路的操作电阻阻构成并联电路 。只有增大炉科比电阻，才能提高电炉的操作电阻 ，从而保证电极在炉料层中的合理插入深度，使电炉处于正常的冶炼状态 ，达到增产降耗的目标。在生产实践中， 对碳质还原剂的比电阻和炉料中各组成物料的粒度配比均有严格要求 。从保证矿热炉熔炼特性要求 (设备参数和冶炼工艺条件的综合反映 )而选择不同种类 、不同粒度分布的碳质还 原剂 ，称之谓“物理配碳 ”。

长期以来 ，人们围绕炉料导电性的研究工作仅限于采用粉末电阻率仪测定碳质还原剂的室温、中温和高温电阻率 。由于冶炼工艺要求还原剂和矿石均匀混合后加入炉内 ，碳质还原剂的粉末电阻率 不 能直接衡量实际炉料的导电性质。尤其是不同种类碳质还原剂的电阻率随温度升高而降低的幅度相差很大 ，而高温电阻趋于接近 ，在生产实践中，为了提高炉料电阻，一般都凭操作经验逐步调整碳质 还原剂的种类和粒度 ，往往不同容量电炉 、生产不同的硅系铁合金产品，对还原剂配入量、种类和粒度要求会出现不一致的结论 。为了解决好矿热炉中的 “物理配碳 ”技术 问题 ，必须从炉料结构特征 的角度去分析 、 研究影响炉料比电阻的主要因素。关于配碳除满足化学配碳需求外，高碳锰铁价格其过剩碳的配入计算很重要。根据实践生产经验：总配碳量比上（锰矿+硅石）控制在17.5左右比较符合电炉用电关系的优化（硅锰生产冶炼）。

电炉内料层的渗流结构，分形渗流结构是随机分形 ，它是无序介质研究中的一个重要理论模型 。为 了说明无序介质中渗流现象的产生过程，我们可以设想在一个玻璃容器中无规则 地放人大小相同的白色玻璃球和黑色金属球，容器上下各置一电极 ，并与电源和电流表相串联。设金属球所占的比例为P，则玻璃球所占的比例为1一P。当 P值较小时 ，金属球只可能形成一 些很小的孤立集团 ，不可能形成整个容器 的电流通道。逐渐增加金属球数目，而其与玻璃球在容器中的分布仍是无序的 ，当金属球的比例达到某个临界值 Pc时回路突然导通 ，容器内有电流通过 。这是因为在容器中形成延展的具有分形结构的导电集团 。通常 ， 把 P=Pc时 所 产生的上述突变现象叫渗流相变，称 Pc为渗流临界值，随着 P进一步增大，通 过整个容器的电流也逐步增大 ，即容器内物料的比电阻单调减小 。

由于当 P≥ Pc时 ，对于渗流导通集团的特征长度是无穷大 ，即研究对象具有标度 不变性 ，称之为分形渗流结构 。在渗流相变中 ，P起到热力学相变中温度的作用 ，渗流相变的本质是属于连接性的突变，是几何相变 ，因此 ， Pc可以看成是相变点 。上述研究分形渗流结构的物理模型与矿热炉炉科层的物料组成 情况有许多相似之处 。尽管矿石和碳质还原剂的粒度 、几 何形 状 ，炉料各层 所处的压力 、温度 以及烧结形态十分复 杂 ，但我们仍可以采用冷态或热态模拟试验和计算机模拟的方法 ，研究不同还原原剂粒度大小 、分布对炉料层渗流 临界值 Pc的影响 ，以及炉料比电阻与配碳量 (相当于 P值)之间的函数关系。实际上 ，只有炉料层形成电流导通的分形渗流结构时 (P≥ Po)，碳质还原剂粉末 电阻率对炉料导电性能的影响才能体现出来 ，而炉料中还原剂的粒度变化直接影响到渗流临界值 R 的小大。困此研究矿热炉炉料层分形渗流结构的目的之一和意义就在于有可能从理论和实践中更好地解决影响电炉电气操作参数的炉料电阻的控制问题。

碳质还原剂反应活性的本质，渗流现象不仅可以造成炉料层导电行为的一 些特殊变化 ，而且还可能反映炉料中多孔状碳质还原剂与氧化物反应宏观动力学的一些新的规律 ，只是两者的渗流类型与无标度区有明显区别 。硅锰铁合金生产过程 中 ，一氧化碳是重要的气相中间产物 ，矿热炉反应区生成气 体 ，一部分通过上部料层与高价氧化物反应生成低价氧化物。另一部分穿过料层排出炉外。

在矿热炉中作为还原剂的碳不但起着还原的作用同样起着导电、骨料的作用。因此碳质还原剂反应动力学行为直接影响着矿热炉的冶炼特性和操作工艺。人们 一般从焦炭的显微组 织 (孔隙多少和石墨化程度 )去解释焦炭的反应性质 ， 把固相多孔介质中存 在的反应界面作为规则和光滑的表面处理 ，形成了欧氏空间的经典反应动力学 几何模型 。近年来大量理论和实验研究表明，当反应界面的几何结构非常复杂 具有分形结构时 ，以分子扩散过程为反应速率控制环节的动力学行为不再符合经典的气固反应动力学理论 ，而出现了许多新的规律 。

综上，炉料层分形渗流结构对炉料导电行为有着显著影响，进而由于温度的变化决定了冶炼还原氛围强弱。所以在日常中一定要密切关注炉况的变化，随时掌握以下几个物量的变化关系：1、一 定压力 、温度下 ，不同炉料粒度配比的炉科层渗流临界值 Pc对应的临界配碳量。2、在渗流结构模型中当 P≥ Pc时 ，炉料电导率和P的变化关系。3、高碳锰铁合理的原料结构保证其在冶炼还原过程中其渗流物理模型趋于符合理想的的用电关系 。