論傳統高爐煉鐵流程面臨的問題和應對策略

張永升，張古興，伊鳳永

（河鋼股份有限公司承德分公司，河北 承德 067002）

隨著科學技術的進步，高爐煉鐵技術也有了進一步發展，但是傳統高爐煉鐵過程中消耗了大量能源，對企業效益和環境資源都造成了嚴重損害。人們在生產和發展過程中越來越重視技術創新和環境保護，所以針對現階段的高爐煉鐵流程進行改革和完善有著重要的現實意義。

1 高爐煉鐵的意義和作用

煉鐵的流程和工藝是鋼鐵行業發展的基礎，其貫穿整個煉鐵的過程中，鋼鐵產業最大的特點是高消耗、高污染，尤其是在煉鐵的過程中投入的資源和產生的污染物最明顯。目前每生產1噸鐵就要消耗20噸左右的原材料，并且煉鐵過程中消耗的能源以及排放的污染物約占鋼鐵企業消耗能源總量的一半以上，同時產生大量的廢棄物和有害氣體。而目前煉鐵的方式主要仍以高爐煉鐵為主，全球每年鋼鐵產量數十億噸，其中非高爐煉鐵的方式產量不到1萬噸，占比不足1%。

2 我國高爐煉鐵發展的現狀

隨著我國社會經濟的發展以及相關政策的支持，鋼鐵產業獲得了極大的資產投入，從而推動了行業的發展，預計到2020年左右會漸漸趨于平穩發展。地方區域的煉鐵能力是衡量我國鋼鐵產量增長率的主要指標，目前全國范圍內的鋼鐵產量都較高，并且具有較好的質量，除了西藏地區受地理因素影響不具備煉鐵的能力，鋼鐵生產主要集中于沿海地區，由于政策的扶持和經濟貿易的繁榮，這些發達地區對鋼鐵的需求量更大，約占了全國鋼鐵總量的一半以上。鋼鐵在日常的使用中范圍廣泛，鋼鐵本身也有著成本收益高、可回收性強、需求量大等特點，鋼鐵在經濟發展中已經成為一種必不可少的材料。我國鋼鐵行業的崛起和飛速發展，從側面反映了我國經濟的發展，也催動了高爐煉鐵技術的發展和普及。過去我國的鋼鐵生產工廠基本是通過政府主管來進行行政系統的分類，改革開放以來慢慢放開。而隨著鋼鐵行業的開放，鋼鐵企業也如雨后春筍一樣迅速發展，比較明顯的就是高爐數量的大幅增加。

3 高爐煉鐵的設備和流程

高爐是一個類似于豎直的圓筒設備，是高爐煉鐵的重要部分，它由高爐基礎與鋼板焊接而成，其內部空間成為爐型，分為爐喉、爐身、爐腰和爐腹等，高爐煉鐵的全部煉鐵過程都是由高爐完成的。煉鐵過程中上料系統將煉鐵所需的原材料通過設備送到高爐頂的漏斗中，然后由裝料系統將原材料送入高爐內部，并且起到密封、處理煤氣的作用，然后由送風系統將冷風加熱以后直接送入高爐內部，噴吹燃料系統將反應物進行研磨以一定的量從風口一起送入高爐內進行反應。

4 傳統高爐煉鐵面臨的問題

（1）高爐年均產量不高。目前我國鋼鐵企業中的高爐總數量約有500多座，平均產量約每年60萬噸，而隨著社會對鋼鐵需求量的提高，必須要對高爐的結構進行改進以此提高鋼鐵企業的生產效率。

（2）資源的缺乏。由于我國高爐煉鐵所需要的資源需要從國外進口，因此煉鐵材料的缺乏已經成為影響我國高爐煉鐵發展的重要因素之一，所以要對國內現有的資源和外來進口資源進行更加高效的利用，從而提高資源的利用，提高企業的經濟效益。

（3）高爐煉鐵過程中能源消耗過大。前面提過，我國鋼鐵行業消耗的能源約占了全國能源總消耗量的10%，而其中煉鐵產業就占了6成以上，傳統的高爐煉鐵對于能源的消耗是非常大的，所以在高爐煉鐵的發展過程中必須要淘汰落后的煉鐵工藝以及不合格的高爐。

（4）環境污染。隨著社會經濟的發展以及建設的深入，鋼鐵行業也在不斷的發展，但是由于本身的高污染性，鋼鐵行業對環境的危害也越來越明顯，因此國家已經開始出臺政策規定要求做好綠色生產，但是基本上只有一些大型鋼鐵企業能夠在生產過程中實現綠色環保的生產，其他的企業由于技術實力和資金問題仍然沒有有效的降低對環境的污染，因此如何發展低碳、綠色的高爐煉鐵技術是解決日趨嚴重的環境問題的主要途徑。

5 改進高爐煉鐵流程的措施

積極引用新的技術，實現高爐煉鐵低能耗、綠色、低碳、持久的發展，有利于解決當前高爐煉鐵過程中存在的種種問題，因此要從高爐本身和煉鐵技術等多個方面入手。

（1）原料的調整。首先對于高爐煉鐵的爐料應當進行調整，隨著新的焦化、燒結和球團設備的投入，高爐煉鐵爐料的品質已經上升到了一個新的臺階。而通過合理的配煤，根據煤種的特點進行調配，還能夠進一步降低資金的投入，達到生產效益最大化的。

（2）有效利用反應的產物。在高爐煉鐵的過程中，主要的原材料是焦炭，因此焦炭是有效易得的還原劑，可以在高溫下將鐵礦石或者含鐵原料還原為液態的生鐵。而焦炭本身也可以作為高爐煉鐵的燃料，高爐煉鐵是一種傳統的煉鐵工藝，在還原鐵的過程中，先將鐵還原為單質的固態鐵，然后將其進一步反應得到液態的生鐵，通過一定的裝置處理，提高液態鐵的生成效率。在向高爐內部加入燃料的時候，要對焦炭和爐內的氣體進行監控。在對高爐的溫度進行升溫時，必須要保證還原鐵的過程不受影響，由于焦炭在高爐煉鐵的過程中具有的還原性，因此往往是必要的材料，所以對于反應過程中發生的鐵滲碳情況是比較正常的。在高爐的使用過程中，熔化器和質量調控器對于轉爐煉鋼有著非常重要的作用，高爐能夠還原出大量的固態的鐵，從而為生產液態鐵提供了大量的原材料，所以高爐本身就有熔化器的效果，所以通過對高爐煉鐵流程的調整，能夠控制影響鐵水的相關參數，從而確保生產的鐵水符合要求。

（3）提倡低碳煉鐵技術。發展綠色低碳的高爐煉鐵有助于減少污染的排放，降低能源的消耗，提高高爐煉鐵的技術含量。高爐精料技術是一種常見的方法，其優點在于擁有很高的煉鐵效率，同時對于能源的消耗較低，鋼鐵使用年限長等。在目前的傳統高爐煉鐵過程中，精料技術能夠極大的降低高爐煉鐵的過程中熱量的散失，提高能源的轉化率和利用率。想要提高高爐煉鐵的效率，確保煉鐵流程快速、有效的執行，就必須要提高能源的使用，因此提高能源的利用率，減少煉鐵過程中能源的浪費，降低無用功率的占比，對于確保高爐煉鐵所需的能源有著積極的作用。而富氧噴煤技術可以有效促進高爐煉鐵的進程，提高產量和效率，富氧率的提高對于高爐煉鐵而言有著重要意義，富氧噴煤技術能夠提高富氧率，從而提高焦炭、煤粉的燃燒效率，一方面充分的燃燒使得材料能夠完全反應生成完全氧化物，降低部分氧化物如一氧化氮對環境的影響，另一方面燃燒率的提高意味著更高的能源利用率，既促進了反應又降低了物料的投入，在確保高爐煉鐵效率的前提下最大限度的限制了污染物的形成。富氧噴煤技術的優點主要在于提高了高爐煉鐵的效率，降低了投入的成本，提高能源和材料的轉換率；有效控制了廢氣的排放，確保了低碳、綠色、減排目標的實現；可以提高噴煤量，加速高爐煉鐵的反應過程；產生更少的廢棄物，降低了環境治理的成本花費，節約了資源。目前高爐的平均使用年限大約15年左右，大型的高爐甚至能達到25年，高爐作為高爐煉鐵的基本設備，如果能夠有效的延長其使用壽命，那么對于節約資源、改進工藝以及調整高爐結構都大有裨益。主要可以采用優化高爐的內部結構，使高爐可以自我維護。而為了解決高爐爐缸內部鐵水問題，可以改變高爐結構，加深死鐵層，這么做還可以促進富氧噴煤技術的應用，更快的使爐內升溫。

6 結語

綜上所述，科學技術的進步使得高爐煉鐵的生產流程不斷的進步，高爐煉鐵仍然在鋼鐵行業中占有著重要地位，面對高爐煉鐵的問題必須從降低消耗、減少污染、提高效率等方面入手，提高鋼鐵行業的產量和競爭力，促進鋼鐵市場的健康發展。