高爐冶煉煉鐵技術工藝及應用探析

張仲新 門樹柏

摘要：經濟的不斷發展，需要工業進步的支持。在工業進步帶動經濟發展的同時，也需要意識到工業污染對于環境整體帶來的破壞性。讓工人能夠簡單了解高爐冶鐵的過程，這樣才能夠做好每一個控制指標含義的分析，在節約能源、提高產量的同時，還能夠減少對環境帶來的污染。本文針對高爐冶煉煉鐵技術進行分析，同時闡述其實際的工藝應用，希望能夠滿足高爐冶煉煉鐵的實際要求。

關鍵詞：高爐冶煉；煉鐵；工藝；應用

對于鋼鐵行業而言，煉鐵技術非常關鍵，基于高爐設備的高爐煉鐵就成為生產鋼鐵不可忽視的一個環節。因為其對于環境污染較少，在企業追求利潤的同時，對于高爐冶煉煉鐵技術的探究，不僅能夠滿足可持續發展的需求，同時也能滿足企業家對于利潤的追求，能夠達到共贏的局而。因此，如何才能夠有效地運用高爐冶煉煉鐵技術，就成為工業生產之中需要我們重點關注的一個問題。

一、高爐冶鐵煉鐵技術簡說

（一）高爐結構介紹

一直以來，煉鐵需要高爐結構的支持。高爐本身是呈現出豎立的圓柱形，其上端主要是用于裝料以及煤氣的出風口，下端則是空氣與鐵排出的出口。由于高爐本身是由耐高溫以及耐火材料打造的，所以，在高爐煉鐵的實際過程中，就需要配合其余的輔助設備，才能完成相對應生產過程[1]。

（二）工藝概述

高爐煉鐵生產主要是依靠高爐本體以及對應的輔助設備來完成的。其中，冶煉生鐵的主要設備是高爐主體，通過耐火材料直接堆砌成為豎立的圓筒形爐體，具體的組成見圖1所示。

高爐冶煉煉鐵的目的在于，將鐵礦石直接高效經濟地分解成為液態的生鐵。在進行冶煉的過程中，首先需要通過還原劑與氧元素之間的化學反應，將鐵元素與其余非鐵元素實現相互的分離，也就是所謂的還原過程；其次，通過機械操作，將已經還原的金屬與脈石相互分離，也就是熔化與造渣的過程；最后，通過液體渣鐵以及溫度的有效控制，通過相互的作用，就可以直接獲取穩定合格的鐵液[2]。

二、高爐冶煉面臨問題及挑戰

（一）低碳和環保挑戰

在當前的大環境下，鋼鐵行業的發展也而臨瓶頸，尤其是在全球環境口益惡化，氣候變暖的大背景下，鋼鐵行業的節能、減排以及低碳就成為重要的問題。在鋼鐵企業生產中，煉鐵作為重要的流程，當前各項能耗的指標不夠理想，這樣就會直接影響鋼鐵企業的發展，同時也會破壞環境。基于整體的角度來分析，高爐冶煉煉鐵所而臨的主要問題就是低碳與環保發展。就太鋼、寶鋼等企業而言，擁有超大型的高爐，燃料指標已經滿足國際一流水平的要求，但是從另一個層而上看，很多鋼鐵企業達不到這樣的標準，反映出高爐冶煉技術處于發展不平衡的狀態下[3]。

（二）能源與資源競爭

目前，高爐冶煉主要足以焦炭為主，但是焦炭資源的緊缺，卻成為高爐冶煉煉鐵技術發展面臨的問題，對于進一步發展高爐技術也會帶來一定的限制。隨著高爐技術的持續發展，國內的大型回轉窯球團技術也得到一定的普及與發展，這樣就推動鋼鐵企業大幅度提升了對超高堿度燒結礦以及高比例酸性球團爐料結構使用的可能性，以滿足高產量與低能耗的要求。

（三）高爐技術的變遷

針對高爐冶煉冶煉煉鐵技術而言，高產、長壽、優質與低耗是主要的冶煉目標，就相互對立的角度來進行分析，高產與低耗之間難免會出現矛盾。在進行鋼鐵冶煉的時候，需要質量較好的貼水，這樣才能夠增加鋼鐵企業整體的效能，同時也能夠滿足高附加值生產的需求。總體來說，想要推動高爐冶煉煉鐵技術的持續進步與發展，高產、低耗、優質的生產就成為其基礎，同時也能滿足鋼鐵企業綜合競爭力的全面提升。

三、高爐冶煉煉鐵技術工藝的應用

（一）熱壓含碳球團的應用

利用熱壓含碳球團在高爐煉鐵之中，不但可以滿足節能的需求，實現礦物資源的再利用，同時，也能夠實現對環境的保護。基于實驗研究，一旦熱壓含碳球團在礦物燃料之中的比例達到31%，那么就會有6.5%的鋼鐵產量增加，同時殘渣的量會減少8.1%，降低lOOkg/thm的焦比。另外，煉鐵的實際能耗也會降低7.1%。在熱壓含碳球團制作中：第一，粉礦以及煤粉直接預熱到100℃，同時，泥漿、粉塵以及溶劑等都需要做好相對應的預熱處理。第二，在滿足預熱的基礎上，實現物質的相互混合，并且將其攪拌均勻。之后，直接將溫度提升到500-600℃。第三，在完成第二步加工之后，就可以直接獲取熱壓塊，并且基礎這一基礎來開展熱處理，就可以直接獲取熱壓含碳球團。

（二）合理的控制爐內頂壓、含氧量

就鋼鐵冶煉來說，需要高爐爐頂壓力的支持。一般情況下，在規定的承壓范圍中，增大爐項壓力，有利于鋼鐵產量的進一步提升。在壓力增加之后，會降低實際的氣體流動，從排出口將氣體排出之后，也不會帶來太強烈的氣體流動，這樣有利于增加實際的工作量。并且，煤灰在爐內也可以實現與礦料之間的相互反應。因為煤氣在高爐之中的停留時間被延長了，這樣就會增大接觸的時間，直接還原礦物質之中的鐵元素，讓鐵液的產量得到進一步的提升。但是需要注意，控制好壓力，需要確保氧氣含量達標。在氧氣進行重組的過程中，需要確保燃燒的充分性，這樣就能降低污染氣體的實際排放量，同時也能夠確保產出更多滿足要求的鐵液。同時，就相應的計算結果來看，在一定的界限范圍之中，提升1%的氧氣燃料比，就會提升5%左右的產量。不難看出，爐內重組的氧氣含量，對于實際的生產有著重要的意義。從實際操作看，燃料與氧氣之間的比值最好是能夠控制在4%-5%之間，比例偏高或者是比例偏低，都會影響產量。

（三）保持高風溫

就目前的實際情況，熱風爐本身所傳輸的風溫一般都要求能夠保持在1000℃左右，部分的鋼鐵企業會提升到1200℃，但與發達國家的標準依舊存在一定的差距，所以需要提升風溫。這里所考慮的是熱風爐的合理選擇。目前，高鐵的冶煉過程中，熱風爐是燃燒功率最大的、消耗能量最高的熱交換裝置。熱風爐有蓄熱式的熱風爐及頂燃式的熱風爐兩種。部分企業所選擇的是蓄熱式熱風爐，雖然其吹出來的高風溫已經超過1200℃，但是在爐內氣體的分布不夠均勻，并且熱量在高爐之間實際的利用效率也不是很高。頂燃式的熱風爐能夠滿足1300℃的溫度要求，同時在爐內也能夠實現均勻的氣體分布。因此，可以考慮頂燃式熱風爐的實際使用[4]。

（四）爐身結瘤的形成與處理

高爐結瘤之后，就會存在階段性的崩料情況，并且相比以往，氣流更加不穩定，同時鋼鐵產量也會有所降低。宣鋼高爐就有上述的情況出現。另外，對高爐進行檢測，其標高28米的爐內溫度，明顯要比其他的位置低100℃左右。這一種現象出現的主要原因在于：第一，爐內原料之中存在較高的鋅負荷，因此，在使用燒結礦的時候，就會有鋅元素的沉積，并且還會有結瘤出現在低溫區域之中。第二，虧料線以及崩料帶來的影響。這一種不良情況的出現主要是因為軟熔帶出現一定的變化，導致結瘤出現在爐身上。第三，爐型和原燃料出現了變化。由于燒結礦本身存在品位上的差異，所以，會帶來實際的影響。并且，通過了停爐補噴的處理，相對應地就會改變高爐的實際形態，這樣也會影響到爐身實際的結瘤情況。對于結瘤：首先，進一步提升爐溫度，這樣可以滿足鋼鐵的熱量要求，也能夠調整布料。以此來滿足爐缸對于活躍度的要求，也能夠讓氣流相對的穩定，在一定程度上實現爐內情況的改善。其次，炸瘤。通過降低料面之后，就可以將結瘤完全暴露出來，然后確定好具體的結瘤位置，在結瘤上面開一個小孔來添置炸藥。不過在這一個過程中，需要通過從下到上的方式來進行炸瘤處理，并且爐身與炸藥之后應該保持150mm的距離。不過，整個炸瘤過程中，還需要防范出現爐涼的問題。

四、結語

總而言之，本文針對高爐冶煉煉鐵工藝以及其實際的應用進行分析，就是希望通過對其具體的關鍵環節加以控制，能夠對今后的實際生產產生一定的幫助與借鑒，同時也能夠進一步提升我國的高爐冶煉煉鐵技術水平。