高爐冶煉煉鐵技術(shù)工藝及應(yīng)用研究

侯向平

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)的科學(xué)技術(shù)有了很大進(jìn)展，高鐵冶煉煉鐵技術(shù)有了很大進(jìn)展。我們?cè)诳吹焦I(yè)進(jìn)步帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，也應(yīng)該意識(shí)到工業(yè)污染對(duì)我國(guó)環(huán)境帶來(lái)的破壞。讓工人簡(jiǎn)單的了解高爐冶鐵過(guò)程，知道每一個(gè)控制指標(biāo)所蘊(yùn)藏的含義，不僅節(jié)約了能源，提高了產(chǎn)量，還減小了對(duì)環(huán)境的污染。本文將從高爐煉鐵的過(guò)程和工藝的分析出發(fā)對(duì)高爐煉鐵技術(shù)進(jìn)行深入探討。

關(guān)鍵詞：高爐冶鐵；煉鐵技術(shù)；環(huán)境；探究

引言

早期的鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)普遍采用的是煉鐵高爐技術(shù)，由于生產(chǎn)技術(shù)的落后，早期的產(chǎn)品為粗鋼。隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，冶金技術(shù)也得到發(fā)展，尤其是冶金技術(shù)應(yīng)用在高爐煉鐵中，明顯提高了鋼鐵的質(zhì)量以及經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力也得到了很大的提升，進(jìn)而在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境中找都了立足點(diǎn)。

1簡(jiǎn)單分析高爐冶鐵煉鐵技術(shù)

1.1高爐冶煉煉鐵工藝概述

高爐煉鐵生產(chǎn)主要是依靠高爐本體以及其它輔助設(shè)備來(lái)完成的。其中，高爐主體是冶煉生鐵的主要設(shè)備，它是由耐火材料所堆砌而成的豎立式圓筒形爐體，并由爐基、爐殼、爐襯、冷卻設(shè)備以及高爐框架等部分所組成。在高爐上部設(shè)置有爐料的裝入口和煤氣的導(dǎo)出口，在下部還設(shè)置由風(fēng)口、渣口和鐵口。高爐冶煉煉鐵的目的，即是將鐵礦石經(jīng)濟(jì)、高效的分解為液態(tài)的生鐵。因此，在高爐冶煉過(guò)程中，一方面要將礦石中的鐵元素和其它非鐵元素，利用還原劑與氧元素之間進(jìn)行化學(xué)分離，即還原過(guò)程；另一方面則需要將已還原的金屬與脈石進(jìn)行機(jī)械分離，即熔化與造渣過(guò)程。最后通過(guò)控制溫度與液體渣鐵之間的交互作用，得到化學(xué)成分與穩(wěn)定合格的鐵液。高鐵冶煉煉鐵的全過(guò)程均是在高爐本體內(nèi)實(shí)現(xiàn)，是從風(fēng)口前的焦炭燃燒開(kāi)始，并通過(guò)各種物理運(yùn)動(dòng)和化學(xué)反應(yīng)而持續(xù)進(jìn)行的還原、滲碳、去硫、造渣、出鐵這一系列的復(fù)雜工藝過(guò)程。爐內(nèi)低溫的礦石在下降過(guò)程中，會(huì)被高溫煤氣奪脫氧元素而還原，同時(shí)又從高溫煤氣中得到熱量。當(dāng)?shù)V石的溫度升高到一定界限以后，會(huì)先發(fā)生軟化，然后熔融滴落，實(shí)現(xiàn)鐵、渣之間的分離。在已熔化的鐵、渣以及固態(tài)焦炭的接觸過(guò)程中，會(huì)發(fā)生諸多反應(yīng)，最后調(diào)整鐵液的化學(xué)成分和溫度達(dá)到合格的標(biāo)準(zhǔn)，并定期從爐內(nèi)排放出生鐵和爐渣。

1.2簡(jiǎn)單了解高爐煉鐵的工藝流程

在企業(yè)中，大多只注重前三步，因?yàn)橹挥星叭讲拍転槠髽I(yè)家們創(chuàng)造切實(shí)可見(jiàn)的利潤(rùn)，煤氣的凈化不但不會(huì)為企業(yè)帶來(lái)利潤(rùn)，相反企業(yè)還會(huì)為此產(chǎn)生不小開(kāi)銷。第一步上料，工人會(huì)根據(jù)所用高爐的的容量，對(duì)原料的比例進(jìn)行調(diào)整。這樣做可以充分的利用原料和能源，減少不必要的浪費(fèi)，為企業(yè)節(jié)約成本。為了使原料在爐中分布均勻，得到充分利用就有了第二步工藝裝料，和第一步一樣，同樣是為了充分利用原料，節(jié)約成本。第三步送風(fēng)，主要是為燃料提供充足的氧氣，讓其充分的燃燒。主要是將空氣通過(guò)熱風(fēng)機(jī)送入熱風(fēng)爐中進(jìn)行加熱最后送入高爐內(nèi)。就環(huán)境保護(hù)而言第四步是最為重要的，但在現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)過(guò)程中，企業(yè)為了節(jié)省成本往往缺少對(duì)這一步的重視。高爐煉鐵過(guò)程中產(chǎn)生的有毒氣體，只有經(jīng)過(guò)第四步尾氣的進(jìn)化，才能排出，這樣才能最大限度的減少對(duì)環(huán)境的污染。

2高爐煉鐵技術(shù)的新探究

2.1高爐噴煤技術(shù)

高爐噴煤技術(shù)是應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)。主要指的就是在高爐的風(fēng)口處向內(nèi)噴煤粉，煤粉將會(huì)發(fā)生反應(yīng)，同時(shí)也能夠在冶煉的過(guò)程中提供熱量。在傳統(tǒng)的冶煉過(guò)程中，焦炭與煤粉的作用幾乎是相同的，但是從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)煤粉相較于焦炭要好一些，使用煤粉可以減少焦炭的含量，同時(shí)高爐里的焦炭比例也會(huì)因此減少，使用煤粉一方面能夠提高煉鋼的質(zhì)量，另一方面也能夠防止環(huán)境污染。以中國(guó)的寶鋼為例，它在高爐煉鐵的過(guò)程中使用的噴煤技術(shù)就是重大變革的技術(shù)，而且還是里程碑似的變革。

2.2提高爐爐頂壓強(qiáng)，增加爐內(nèi)氧氣含量

一般情況下，如果高爐內(nèi)如果氣體流動(dòng)性過(guò)大，就會(huì)導(dǎo)致凈化器的工作量增大，煤灰就會(huì)有機(jī)會(huì)與礦物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，消耗原料。而增加加高爐內(nèi)的壓強(qiáng)，可以降低高爐內(nèi)氣體的流動(dòng)性，從而讓更多的煤氣與礦物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)還原出更多的鐵來(lái)，讓原料得到更加充分的利用。在增加爐內(nèi)壓強(qiáng)的同時(shí)，增加高爐內(nèi)氧氣的含量也是必不可少的。根據(jù)研究結(jié)果表明：在一定的規(guī)定范圍內(nèi)，要想使產(chǎn)量提高百分之五，只需提高氧氣燃料比百分之一，。可見(jiàn)保證高爐內(nèi)的氧氣含量對(duì)提高產(chǎn)量是十分有效的。同時(shí)增加氧氣含量不僅能讓燃料充分的燃燒，還能減少生產(chǎn)過(guò)程中污染氣體的排放，減少對(duì)環(huán)境的污染。

2.3雙預(yù)熱技術(shù)

雙預(yù)熱技術(shù)主要指的就是利用高爐煤氣燃燒產(chǎn)生的高溫廢氣以及混合氣體作為熱源，這種混合氣體能夠?qū)⒚簹馀c助燃空氣預(yù)熱到300℃以上。我國(guó)的大多數(shù)的煉鋼企業(yè)都在高爐中采用了雙預(yù)熱的技術(shù)，而且在使用了雙預(yù)熱之后取得了1200℃以上的高溫。例如：寶鋼3號(hào)的熱風(fēng)爐使用分離型雙預(yù)熱裝置，4號(hào)的熱風(fēng)爐使用分離型熱管煤氣、空氣雙預(yù)熱裝置。采用這種余熱回收裝置，利用高爐的廢氣熱代替化學(xué)熱，有效地節(jié)約了焦炭，提高了煉鐵率。

2.4確保生產(chǎn)穩(wěn)定進(jìn)行，運(yùn)用綜合加鈦?zhàn)o(hù)爐技術(shù)

由于高爐煉鐵生產(chǎn)過(guò)程具有上端透氣下端流動(dòng)的特點(diǎn)，為確保高爐煉鐵過(guò)程的順利穩(wěn)定進(jìn)行，因此應(yīng)加入含鈦?zhàn)o(hù)料和鈦。

2.5送風(fēng)條件控制

在高爐煉鐵過(guò)程中，熱風(fēng)在風(fēng)口前與燃燒的焦炭和煤粉混合后，形成高溫煤氣，為冶煉中鐵礦石還原提供了充足的還原劑一氧化碳和氫氣。由于風(fēng)口循環(huán)區(qū)，將決定爐內(nèi)高溫煤氣的初始分布狀況，因此要求風(fēng)口循環(huán)區(qū)的大小應(yīng)適當(dāng)，在圓周方向上的分布應(yīng)科學(xué)、合理，以確保爐內(nèi)高溫煤氣的分布合理。同時(shí)，為了控制風(fēng)口前的燃燒溫度以符合爐內(nèi)生產(chǎn)的要求，應(yīng)根據(jù)風(fēng)口鼓風(fēng)的富氧含量以及含水量，來(lái)決定是否噴吹輔助燃料。

3煉鐵高爐冶金技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

①探索氫技術(shù)。說(shuō)到底如何加強(qiáng)高爐煉鐵技術(shù)，提高其反應(yīng)效率是最為關(guān)鍵的要素。那么想要提高反應(yīng)效率有以下的幾種方法：第一種，就是將焦炭與礦石調(diào)制最佳搭配比例，通過(guò)添加催化劑，然后在低溫、高速中不斷還原產(chǎn)物，繼而可以更好地提高反應(yīng)效率。第二種，就是在以上的過(guò)程中添加碳化氫進(jìn)行低溫還原，利用這種方式進(jìn)行還原，一方面可以減少二氧化碳的排放量，而且還能改善透氣性，提高高爐冶金的性能，這種氫技術(shù)也在不斷的探索之中。②探索可再生的無(wú)污染技術(shù)。在煉鐵的過(guò)程中，降低焦炭比例是企業(yè)應(yīng)該關(guān)注的焦點(diǎn)，在技術(shù)發(fā)展的同時(shí)要減少消耗保護(hù)環(huán)境。在探索可再生能源方面，利用氫技術(shù)的效果是最佳的，雖然目前處于研發(fā)的階段，但是可能成為未來(lái)可再生能源無(wú)污染技術(shù)的新途徑。在市場(chǎng)環(huán)境下，高爐煉鐵技術(shù)也在不斷地高速創(chuàng)新改革。在這一過(guò)程中，資源的利用率得到了不斷的改善，但是與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還是存在很大的差距。所以，這就要求我們?cè)诓粩嘞虬l(fā)達(dá)國(guó)家學(xué)習(xí)技術(shù)的同時(shí)，更要不斷提高高爐煉鐵技術(shù)，克服困難，積極探索新能源技術(shù)，樹(shù)立好環(huán)保理念，保障我國(guó)高爐煉鐵冶金技術(shù)的新發(fā)展。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，這些年我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展離不開(kāi)重工業(yè)的進(jìn)步，離不開(kāi)我國(guó)高爐煉鐵技術(shù)的發(fā)展，與此同時(shí)隨著我國(guó)重工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，我國(guó)環(huán)境也不斷惡化。探究高爐冶煉煉鐵技術(shù)的工藝流程，不斷改進(jìn)這一生產(chǎn)技術(shù)，減少能源的消耗，減少生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣廢渣，遵循可持續(xù)戰(zhàn)略，是如今我們義不容辭的責(zé)任，也是不得不面對(duì)的挑戰(zhàn)。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：陜鋼集團(tuán)漢鋼公司煉鐵事業(yè)部）