高爐冶煉煉鐵技術(shù)工藝及應用研究

王洪峰

（山東鋼鐵集團股份有限公司萊蕪分公司煉鐵廠， 山東 濟南 271104）

煉鐵技術(shù)是維持鋼鐵工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，高爐設(shè)備冶煉既是冶煉生產(chǎn)的形式，也是生產(chǎn)鋼鐵的重要保證，具有環(huán)境污染小、效益高的特征。現(xiàn)階段部分企業(yè)一味追求利益，滿足企業(yè)家追求利益方面的需求，導致效益無法提高難以實現(xiàn)共贏，工業(yè)發(fā)展難以實現(xiàn)可持續(xù)目標。因此如何改進冶煉煉鐵技術(shù)，提高工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量是當前人們研究的主要方面。煉鐵行業(yè)是工業(yè)生產(chǎn)的主要行業(yè)，煉鐵技術(shù)也是行業(yè)發(fā)展的技術(shù)之一，更是我國冶煉行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

1 高爐冶煉煉鐵技術(shù)

高爐設(shè)備是冶煉設(shè)備之一，是保證煉鐵實現(xiàn)的重要關(guān)鍵，高爐的上部結(jié)構(gòu)裝置了材料入口、煤氣出風口，在高爐下部設(shè)置了排氣口和出鐵口。高爐生產(chǎn)的時候，將原材料放在高爐進料口，在高溫作用下還原鐵。高爐冶煉主要是生產(chǎn)生鐵，經(jīng)過生產(chǎn)高溫工藝處理煤氣，能夠為多種設(shè)備提供燃料，減少環(huán)境污染，在很大程度上提高資源能源的利用效率。高爐冶煉是鋼鐵行業(yè)發(fā)展的主要方式，鋼鐵生產(chǎn)是國民經(jīng)濟生產(chǎn)內(nèi)容的一部分，新時期我國正從“制造強國”方面轉(zhuǎn)型，制造業(yè)發(fā)展關(guān)系到國民經(jīng)濟發(fā)展，因此鋼鐵生產(chǎn)效率、生產(chǎn)質(zhì)量直接關(guān)系到我國的經(jīng)濟發(fā)展速度。高爐煉鐵過程存在高消耗、高污染的特征，對人們的生活產(chǎn)生負面影響。因此為了減少能源資源的消耗，促進企業(yè)拓展高鐵冶煉煉鐵工藝，實現(xiàn)低消耗、低污染的目標，這也是新時期研究高爐冶煉煉鐵技術(shù)工藝的目標。高爐冶煉煉鐵工藝流程主要分為四個部分，分別是上料、裝料、通風、煤氣凈化。在上料部分工作人員根據(jù)高爐內(nèi)容來進行科學、合理調(diào)整原材料的比例，提高原材料的利用率，減少生產(chǎn)過程產(chǎn)生的資源浪費現(xiàn)象從而節(jié)省成本。裝料環(huán)節(jié)需要保證原材料在高爐內(nèi)的分布均勻、合理，避免材料存在浪費現(xiàn)象；通風主要是為材料的燃燒提供足夠的燃料，保證原材料能夠充分燃燒。將空氣送到熱風爐中加熱，加熱后的空氣進入高爐內(nèi)助燃，提高燃燒質(zhì)量。煤氣凈化環(huán)節(jié)是冶煉行業(yè)實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的主要方面，通過將煤氣進行科學處理，進行煤氣凈化來減少污染程度。高爐冶煉工藝整體如圖1 所示，可以看出高爐冶煉是主要環(huán)節(jié)。

圖1 高爐煉鐵工藝

2 高爐冶煉煉鐵技術(shù)工藝與應用

2.1 噴煤技術(shù)

該技術(shù)實際使用范圍非常廣，常在高爐風口位置向高爐內(nèi)部噴入煤粉為冶煉過程提供充足的熱量。傳統(tǒng)冶煉過程主要使用焦炭，焦炭與煤粉的作用相似，結(jié)合實際情況來看煤粉更具有優(yōu)勢，使用煤粉可以減少焦炭含量，提高冶煉質(zhì)量。實際使用過程可以減少環(huán)境污染，提升冶煉工藝水平[1]。

2.2 雙預熱

該技術(shù)主要是使用高溫廢氣和各種混合氣體作為生產(chǎn)熱源，提高廢氣利用率來同時預熱煤氣和空氣，為冶煉提供重要的熱量條件。進入新時期之后，該技術(shù)被廣泛運用在冶煉過程中，預熱溫度會提升到原本的四倍以上，節(jié)省焦炭用量，提升煉鐵效率。當前我國廢氣回收率整體比較低，該技術(shù)使用可以提高廢氣利用效率。整體上來看該技術(shù)發(fā)展空間較廣，能夠促進環(huán)保事業(yè)不斷發(fā)展。

2.3 干法除塵技術(shù)

干法除塵技術(shù)是我國當前自主研發(fā)的重要冶煉技術(shù)，該技術(shù)在新時期利用范圍非常廣，具體運用不斷成熟，促進了煉鐵技術(shù)的進步。干法除塵技術(shù)是高爐除塵技術(shù)中的重要組成部分，能凈化煤氣。當前的干法除塵技術(shù)能夠提高煤氣處理效率，實現(xiàn)高效利用生產(chǎn)，起到保護生態(tài)環(huán)境的作用，降低生產(chǎn)成本，為企業(yè)贏得更多的經(jīng)濟效益與社會效益。

2.4 粒煤噴吹

粒煤噴吹技術(shù)最早在國外起步，主要廣泛運用在發(fā)達國家，通過分析該技術(shù)，意識到該技術(shù)與我國傳統(tǒng)的粒煤技術(shù)相比具有更多的優(yōu)勢。具體使用過程中具有不易爆炸等危險情況，使用比較安全，也能夠在很大程度上節(jié)省資源能源。該技術(shù)從各方面來看，都可以運用在多個鋼鐵企業(yè)中，能夠在很大程度上保證生產(chǎn)效率、生產(chǎn)質(zhì)量，降低企業(yè)在此環(huán)節(jié)的成本投入。企業(yè)需要結(jié)合自身的發(fā)展情況，充分考慮成本投入，在生產(chǎn)效率與設(shè)備投資同等條件的基礎(chǔ)上，粒煤投資比煤粉投資節(jié)省超過70%的成本，能夠幫助企業(yè)實現(xiàn)經(jīng)濟效益、社會效益的提升[2]。

2.5 熱壓含碳球團

高爐煉鐵過程中消耗大量能源資源，為減少能源資源的消耗，可以使用熱壓含碳球團實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。熱壓含碳球團能夠充分利用礦物資源，實現(xiàn)礦物的多次利用。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)當球團的含量超過31%，鋼鐵的產(chǎn)出量也隨之增加，同時鋼鐵的殘渣、能源消耗也會在很大程度上減少。因此在熱壓含碳球團在冶煉煉鐵環(huán)節(jié)有重要的作用。球團的形成主要由煤粉與粉礦預熱的時候溫度能夠達到要求，原料預熱之后充分融合。主要就是讓其攪拌均勻，之后溫度不斷升高，將熱壓塊進行處理，制作成含碳球團。

2.6 控制頂壓與含氧量

鋼鐵冶煉受到溫度的影響，爐頂壓力很大，要想冶煉出來的鋼鐵質(zhì)量得到保證，就要控制爐內(nèi)頂壓。高爐的爐頂有一定壓力承受極限，在煉鐵的時候在盡可能的限度范圍內(nèi)增加一些壓力，有利于冶煉、生產(chǎn)鋼鐵。壓力增加后也會對爐內(nèi)的氣體產(chǎn)生影響，導致最終的凈化環(huán)節(jié)比較困難。在此過程中煤氣和礦物接觸，時間越長鐵產(chǎn)量更大。實際上僅僅控制爐頂壓力是遠遠不夠的，氧氣不充分就存在燃燒不完全的情況，因此產(chǎn)生有害氣體，造成環(huán)境污染。這就需要在燃燒的過程中盡可能保證氧氣的充分、充足，提高產(chǎn)量。且氧氣一定要適中，太高或者是太低都會影響鋼鐵的質(zhì)量。

2.7 風溫控制

高爐煉鐵中風溫是重要的控制因素，風溫不夠高就會影響到能源，當前高爐冶煉所維持的風溫大概為1 000℃，部分能力比較強的企業(yè)風溫可以上升到1 200℃。國內(nèi)最高溫度與國外國家相比還存在一定差距，要想保持高風溫就要使用熱風爐來實現(xiàn)。熱風爐消耗能量雖然多，但在保持風溫方面有獨特的作用，熱風爐的實現(xiàn)也有兩種類型，頂燃式與蓄熱式，前者充分利用氣體，也可以提高的溫度，提升至1 300℃；后者不能充分利用氣體，但是溫度可以提高到1 300℃[3]。

3 高爐生產(chǎn)注意事項

高爐生產(chǎn)中，注意事項應該引起人們的關(guān)注。首先在材料的選擇上，要選擇優(yōu)質(zhì)燃料，優(yōu)質(zhì)燃料可以提高產(chǎn)量和降低污染，為爐內(nèi)提供必要的礦物質(zhì)、提高鐵的還原效果。高堿度的燒結(jié)礦就是優(yōu)質(zhì)原料的一種，這種原料的獲得是含鐵的礦料經(jīng)過高溫燒結(jié)之后獲得，由于液相生層量大，粘接強度高，因此要使用合理的方式來組成礦物混合料。其次應該選擇優(yōu)質(zhì)焦炭，焦炭是影響煉鐵質(zhì)量的重要因素，需要盡可能保證焦炭的質(zhì)量。不使用表面有蜂窩狀的焦炭，這種焦炭的質(zhì)量、強度都比較差，實際使用很容易與其他氣體混合發(fā)生反應。最后高爐的日常使用要注意爐身結(jié)瘤情況，減少虧料現(xiàn)象。

4 結(jié)語

高爐冶煉技術(shù)是鋼鐵工業(yè)的生產(chǎn)形式，也是現(xiàn)代重工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。本文分為兩個部分。一是精煉闡述高爐冶煉工藝；二是通過論述高爐冶煉工藝的使用，摒棄了傳統(tǒng)的冶煉技術(shù)缺陷，提高原材料利用率來降低環(huán)境污染程度，為鋼鐵工業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益、社會效益。