高爐冶煉煉鐵技術(shù)工藝及應(yīng)用研究

張二星

（河鋼宣鋼煉鐵廠，河北 張家口 075100）

對(duì)鋼鐵工業(yè)而言，能確保其良好發(fā)展的一個(gè)重要的技術(shù)就是煉鐵技術(shù)，而使用高爐作為設(shè)備的高爐煉鐵作為鋼鐵生產(chǎn)的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，對(duì)環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生較大的污染，當(dāng)前，企業(yè)對(duì)利潤(rùn)均進(jìn)行了過度的追求，而對(duì)高爐冶煉煉鐵技術(shù)的進(jìn)一步探究，和該行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展要求相符合，另外，也使企業(yè)家們對(duì)利潤(rùn)追求的心理得以充分的滿足，最終可以實(shí)現(xiàn)共贏。而怎樣能夠與時(shí)俱進(jìn)的對(duì)高爐冶煉煉鐵技術(shù)進(jìn)行改革創(chuàng)新，并對(duì)其進(jìn)行良好的應(yīng)用，成為了當(dāng)前需要急需解決的一個(gè)問題。

1 高爐冶鐵煉鐵技術(shù)

1.1 高爐結(jié)構(gòu)

高爐是高爐煉鐵必須的設(shè)備，高爐是一個(gè)豎立的圓柱形，上面設(shè)置了進(jìn)料口以及出煤氣的出風(fēng)口，下面設(shè)有排鐵和空氣的出口，耐火與耐高溫材料組合而成了高爐，在應(yīng)用高爐煉鐵時(shí)，需要使用其他的冶煉鋼的輔助設(shè)備實(shí)施鋼鐵的生產(chǎn)。

1.2 高爐煉鐵具體工藝流程

從上料到完成高爐煉鐵共應(yīng)用上料、裝料、通風(fēng)、煤氣凈化此四道工藝。而在對(duì)數(shù)企業(yè)中，主要都是對(duì)前三步進(jìn)行重視，因?yàn)榍叭渴菫槠髽I(yè)家們創(chuàng)造實(shí)實(shí)在在利潤(rùn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)于煤氣凈化而言，不但不能為企業(yè)帶來可觀的收益，相反，企業(yè)將承擔(dān)相當(dāng)大的支出。具體步驟為：利用熱風(fēng)機(jī)將空氣送進(jìn)熱風(fēng)爐中，然后經(jīng)過加熱后再使其進(jìn)入高爐內(nèi)。而第四步的煤氣凈化對(duì)環(huán)境保護(hù)來說意義重大，然而企業(yè)在實(shí)際的生產(chǎn)中，通常為了降低成本，很少去重視此步，而早高爐煉鐵中會(huì)有大量的有毒氣體產(chǎn)生，只有通過了第四步對(duì)尾氣的進(jìn)化，才可以有效排除，只有這樣，才能最大程度使環(huán)境污染降低。

1.3 高爐煉鐵探究目標(biāo)

對(duì)鋼鐵生產(chǎn)而言，高爐煉鐵依舊是一個(gè)主要的生產(chǎn)方式，而在非高爐煉鐵中，怎樣有效的使其能夠降低環(huán)境污染，就成為了當(dāng)下高爐冶煉煉鐵技術(shù)新的探究目標(biāo)。而若在高爐煉鐵過程中可實(shí)現(xiàn)有效控制排放，并將能耗消耗降低到最小，那么，相信在未來能夠真正實(shí)現(xiàn)高爐煉鐵的可持續(xù)發(fā)展。

2 高爐冶鐵煉鐵具體技術(shù)工藝的實(shí)現(xiàn)

2.1 焦炭燃燒

通常，在高爐煉鐵過程中，風(fēng)口前面的溫度高達(dá)約1800～1900℃，此溫度為爐內(nèi)溫度最高值，在爐體上升中溫度將會(huì)持續(xù)下降。通過裝料系統(tǒng)將焦炭送進(jìn)高爐本體中，在下落中溫度將會(huì)持續(xù)上升，一旦焦炭快要抵達(dá)爐缸風(fēng)口時(shí)，遇風(fēng)口中的熱空氣燃燒到足以形成二氧化碳并有大量熱量釋放。并且二氧化碳在持續(xù)升高中，由于缺乏氧氣以及焦炭的大量存在，會(huì)持續(xù)發(fā)生發(fā)應(yīng)并最后生成氫氣、一氧化碳。所以，焦炭最終燃燒生成了少量的氫氣和一氧化碳，這也是鐵氧化物和其他非鐵元素在后續(xù)工藝中的主要還原劑。

2.2 鐵氧化物、非鐵元素的還原

硫化鐵、四氧化生鐵、三氧化二鐵等是高爐內(nèi)主要的鐵氧化物。如下是實(shí)際的還原、分解工序：3Fe2O3→2Fe3O4→6FeO→6Fe，其礦料中除了有鐵元素外，還有非鐵元素，如磷、硅、錳等，而還原這些非鐵元素其還原劑通常為固體談和一氧化碳。我們以錳元素的還原劑為實(shí)例進(jìn)行分析，錳元素通常在鐵礦石中以二氧化錳的形式存在著，并且它的的還原順序也幾乎和鐵氧化物還原相同，下面是詩(shī)句分解、還原順序：6MnO2→3Mn2O3→2MnO4→6MnO→6Mn。

2.3 去硫工藝

在高爐中，熔劑、礦石、焦炭等爐料中的硫基本是以硫化鐵的形式存在的。因?yàn)榱蛟貢?huì)導(dǎo)致鐵產(chǎn)品出現(xiàn)熱脆性，嚴(yán)重影響到鋼鐵質(zhì)量，因此，需要使用去硫處理。而具體的工藝為，將大量的石灰石添入到爐料中，并且保證爐內(nèi)高溫條件下，氧化鈣、硫化鐵會(huì)產(chǎn)生一定的化學(xué)反應(yīng)，而生成不溶于鐵卻溶于爐渣的硫化鈣，從而最終達(dá)到去硫留鐵的目的。

3 高爐煉鐵技術(shù)新探究

3.1 增加爐頂壓力和爐內(nèi)氧含量

通常，一旦高爐內(nèi)有較大的氣體流動(dòng)性，將會(huì)在一定程度上增加凈化器工作量，這時(shí)煤灰會(huì)同礦物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)，從而消耗原料。然而，增加高爐內(nèi)亞青，可使高顱內(nèi)氣體的流動(dòng)性降低，并使大量的煤氣桶礦物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)從而有更多的鐵被還原，從而可以充分的利用原料。另外，在爐內(nèi)壓強(qiáng)增加的同時(shí)，還需要對(duì)高爐內(nèi)的氧含量進(jìn)行增加，據(jù)相關(guān)研究結(jié)果可知，在一定特定的范圍內(nèi)，若實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量推升5%，則最佳的方式就是使氧氣燃料提升1%。由此可知，增加高爐內(nèi)氧含量可顯著提升產(chǎn)量。另外，氧氣含量的有效增加，既能夠確保燃料充分的被燃燒，同時(shí)也可以最大程度的是生產(chǎn)中污染氣體排放量降低，實(shí)現(xiàn)環(huán)境污染的降低。

3.2 熱壓含碳煤球的應(yīng)用

熱壓含碳煤球的有效應(yīng)用，既可重復(fù)利用礦物質(zhì)，對(duì)能源進(jìn)行節(jié)約，還能最大程度使環(huán)境污染得以降低?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)表明，只要礦物燃料中熱壓含碳球含量達(dá)到30%，鋼鐵產(chǎn)量便能提高到6.5%，殘?jiān)山档偷?.1%。

3.3 應(yīng)用頂燃式熱風(fēng)爐，保持高溫

熱風(fēng)爐裝置不但能源消耗最大，而且燃燒功率也最大。而頂燃式熱風(fēng)爐既可使風(fēng)溫比蓄熱式風(fēng)溫爐高100℃，而且在保持高溫的條件下，保證了爐內(nèi)氣體成分的相對(duì)均勻性。因此，選擇頂熱式熱風(fēng)爐效果最佳。

3.4 保證穩(wěn)定生產(chǎn)，采用綜合加鈦?zhàn)o(hù)爐技術(shù)

因上端透氣、下端流動(dòng)是高爐煉鐵工藝生產(chǎn)中具有的顯著特點(diǎn)，想要實(shí)現(xiàn)高爐煉鐵過程的穩(wěn)定、順利進(jìn)行，則需要將含鈦?zhàn)o(hù)料和鈦加入其中。

4 結(jié)語

總而言之，在當(dāng)今科技飛速發(fā)展背景下，高爐煉鐵技術(shù)也得到了飛躍式的發(fā)展。最近一些年重工業(yè)的持續(xù)進(jìn)步帶動(dòng)了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，而高爐煉鐵技術(shù)又是工業(yè)鐵發(fā)展進(jìn)步的重要支撐，其發(fā)展對(duì)鐵行業(yè)的發(fā)展有一定的促進(jìn)作用。如今我國(guó)重工業(yè)穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展的同時(shí)，也為環(huán)境帶來了一定的影響，而我們當(dāng)前最終要的一個(gè)任務(wù)就是遵循可持續(xù)戰(zhàn)略，降低生產(chǎn)中廢渣廢氣的產(chǎn)生。所以，有關(guān)業(yè)界人士要與時(shí)俱進(jìn)的改進(jìn)煉鐵系統(tǒng)，最終切實(shí)實(shí)現(xiàn)降低能耗、節(jié)約資源、較少成本的目的，從而使我國(guó)鋼鐵企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中能夠站穩(wěn)腳跟，穩(wěn)步發(fā)展。