高爐冶煉煉鐵技術工藝及應用研究

侯向平

摘 要：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，我國的科學技術有了很大進展，高鐵冶煉煉鐵技術有了很大進展。我們在看到工業(yè)進步帶動經(jīng)濟發(fā)展的同時，也應該意識到工業(yè)污染對我國環(huán)境帶來的破壞。讓工人簡單的了解高爐冶鐵過程，知道每一個控制指標所蘊藏的含義，不僅節(jié)約了能源，提高了產(chǎn)量，還減小了對環(huán)境的污染。本文將從高爐煉鐵的過程和工藝的分析出發(fā)對高爐煉鐵技術進行深入探討。

關鍵詞：高爐冶鐵；煉鐵技術；環(huán)境；探究

引言

早期的鋼鐵生產(chǎn)技術普遍采用的是煉鐵高爐技術，由于生產(chǎn)技術的落后，早期的產(chǎn)品為粗鋼。隨著社會的不斷進步，冶金技術也得到發(fā)展，尤其是冶金技術應用在高爐煉鐵中，明顯提高了鋼鐵的質(zhì)量以及經(jīng)濟效益，同時企業(yè)競爭力也得到了很大的提升，進而在市場經(jīng)濟環(huán)境中找都了立足點。

1簡單分析高爐冶鐵煉鐵技術

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備來完成的。其中，高爐主體是冶煉生鐵的主要設備，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、冷卻設備以及高爐框架等部分所組成。在高爐上部設置有爐料的裝入口和煤氣的導出口，在下部還設置由風口、渣口和鐵口。高爐冶煉煉鐵的目的，即是將鐵礦石經(jīng)濟、高效的分解為液態(tài)的生鐵。因此，在高爐冶煉過程中，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行化學分離，即還原過程；另一方面則需要將已還原的金屬與脈石進行機械分離，即熔化與造渣過程。最后通過控制溫度與液體渣鐵之間的交互作用，得到化學成分與穩(wěn)定合格的鐵液。高鐵冶煉煉鐵的全過程均是在高爐本體內(nèi)實現(xiàn)，是從風口前的焦炭燃燒開始，并通過各種物理運動和化學反應而持續(xù)進行的還原、滲碳、去硫、造渣、出鐵這一系列的復雜工藝過程。爐內(nèi)低溫的礦石在下降過程中，會被高溫煤氣奪脫氧元素而還原，同時又從高溫煤氣中得到熱量。當?shù)V石的溫度升高到一定界限以后，會先發(fā)生軟化，然后熔融滴落，實現(xiàn)鐵、渣之間的分離。在已熔化的鐵、渣以及固態(tài)焦炭的接觸過程中，會發(fā)生諸多反應，最后調(diào)整鐵液的化學成分和溫度達到合格的標準，并定期從爐內(nèi)排放出生鐵和爐渣。

1.2簡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，因為只有前三步才能為企業(yè)家們創(chuàng)造切實可見的利潤，煤氣的凈化不但不會為企業(yè)帶來利潤，相反企業(yè)還會為此產(chǎn)生不小開銷。第一步上料，工人會根據(jù)所用高爐的的容量，對原料的比例進行調(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，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，主要是為燃料提供充足的氧氣，讓其充分的燃燒。主要是將空氣通過熱風機送入熱風爐中進行加熱最后送入高爐內(nèi)。就環(huán)境保護而言第四步是最為重要的，但在現(xiàn)實的生產(chǎn)過程中，企業(yè)為了節(jié)省成本往往缺少對這一步的重視。高爐煉鐵過程中產(chǎn)生的有毒氣體，只有經(jīng)過第四步尾氣的進化，才能排出，這樣才能最大限度的減少對環(huán)境的污染。

2高爐煉鐵技術的新探究

2.1高爐噴煤技術

高爐噴煤技術是應用最為廣泛的技術。主要指的就是在高爐的風口處向內(nèi)噴煤粉，煤粉將會發(fā)生反應，同時也能夠在冶煉的過程中提供熱量。在傳統(tǒng)的冶煉過程中，焦炭與煤粉的作用幾乎是相同的，但是從本質(zhì)上來說煤粉相較于焦炭要好一些，使用煤粉可以減少焦炭的含量，同時高爐里的焦炭比例也會因此減少，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。以中國的寶鋼為例，它在高爐煉鐵的過程中使用的噴煤技術就是重大變革的技術，而且還是里程碑似的變革。

2.2提高爐爐頂壓強，增加爐內(nèi)氧氣含量

一般情況下，如果高爐內(nèi)如果氣體流動性過大，就會導致凈化器的工作量增大，煤灰就會有機會與礦物質(zhì)發(fā)生反應，消耗原料。而增加加高爐內(nèi)的壓強，可以降低高爐內(nèi)氣體的流動性，從而讓更多的煤氣與礦物質(zhì)發(fā)生反應還原出更多的鐵來，讓原料得到更加充分的利用。在增加爐內(nèi)壓強的同時，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，?？梢姳ＷC高爐內(nèi)的氧氣含量對提高產(chǎn)量是十分有效的。同時增加氧氣含量不僅能讓燃料充分的燃燒，還能減少生產(chǎn)過程中污染氣體的排放，減少對環(huán)境的污染。

2.3雙預熱技術

雙預熱技術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助燃空氣預熱到300℃以上。我國的大多數(shù)的煉鋼企業(yè)都在高爐中采用了雙預熱的技術，而且在使用了雙預熱之后取得了1200℃以上的高溫。例如：寶鋼3號的熱風爐使用分離型雙預熱裝置，4號的熱風爐使用分離型熱管煤氣、空氣雙預熱裝置。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)定進行，運用綜合加鈦護爐技術

由于高爐煉鐵生產(chǎn)過程具有上端透氣下端流動的特點，為確保高爐煉鐵過程的順利穩(wěn)定進行，因此應加入含鈦護料和鈦。

2.5送風條件控制

在高爐煉鐵過程中，熱風在風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，因此要求風口循環(huán)區(qū)的大小應適當，在圓周方向上的分布應科學、合理，以確保爐內(nèi)高溫煤氣的分布合理。同時，為了控制風口前的燃燒溫度以符合爐內(nèi)生產(chǎn)的要求，應根據(jù)風口鼓風的富氧含量以及含水量，來決定是否噴吹輔助燃料。

3煉鐵高爐冶金技術的發(fā)展趨勢

①探索氫技術。說到底如何加強高爐煉鐵技術，提高其反應效率是最為關鍵的要素。那么想要提高反應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效率。第二種，就是在以上的過程中添加碳化氫進行低溫還原，利用這種方式進行還原，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，這種氫技術也在不斷的探索之中。②探索可再生的無污染技術。在煉鐵的過程中，降低焦炭比例是企業(yè)應該關注的焦點，在技術發(fā)展的同時要減少消耗保護環(huán)境。在探索可再生能源方面，利用氫技術的效果是最佳的，雖然目前處于研發(fā)的階段，但是可能成為未來可再生能源無污染技術的新途徑。在市場環(huán)境下，高爐煉鐵技術也在不斷地高速創(chuàng)新改革。在這一過程中，資源的利用率得到了不斷的改善，但是與發(fā)達國家相比還是存在很大的差距。所以，這就要求我們在不斷向發(fā)達國家學習技術的同時，更要不斷提高高爐煉鐵技術，克服困難，積極探索新能源技術，樹立好環(huán)保理念，保障我國高爐煉鐵冶金技術的新發(fā)展。

結(jié)語

綜上所述，這些年我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展離不開重工業(yè)的進步，離不開我國高爐煉鐵技術的發(fā)展，與此同時隨著我國重工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，我國環(huán)境也不斷惡化。探究高爐冶煉煉鐵技術的工藝流程，不斷改進這一生產(chǎn)技術，減少能源的消耗，減少生產(chǎn)過程中產(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任，也是不得不面對的挑戰(zhàn)。

參考文獻

[1]王建軍.降低高爐煉鐵燃料比的技術措施[J].工程技術：文摘版，2016（2）：159.

[2]孫志明.冶金技術在煉鐵高爐中的應用和發(fā)展[J].房地產(chǎn)導刊，2015（21）：80～81.

（作者單位：陜鋼集團漢鋼公司煉鐵事業(yè)部）