煉鐵高爐冶金技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

姬廣輝 王棟棟

摘要：自從改革開放以來(lái)，我國(guó)的工業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展取得了歷史性的高速增長(zhǎng)的同時(shí)也讓我國(guó)的冶金工藝取得質(zhì)的飛躍，冶金工藝的使用對(duì)于我國(guó)煉鐵高爐而言具有極為重要的意義。目前，根據(jù)我國(guó)冶金技術(shù)運(yùn)行過程中的使用情況和實(shí)際工藝來(lái)看，高爐冶金技術(shù)為我國(guó)帶來(lái)了顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，由此可見，我們有必要對(duì)煉鐵高爐中冶金技術(shù)的運(yùn)行和使用進(jìn)行更加深入地研究，使之產(chǎn)生的的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益最大化，進(jìn)一步地實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性發(fā)展。

關(guān)鍵詞：冶金技術(shù);煉鐵高爐;應(yīng)用與發(fā)展

引言

隨著我國(guó)高爐冶鐵的不斷優(yōu)化和進(jìn)步，對(duì)于煉鐵的技術(shù)要求也越來(lái)越高。高爐冶金技術(shù)是一項(xiàng)應(yīng)用范圍較廣的煉鐵生產(chǎn)技術(shù)，我國(guó)一直比較重視此項(xiàng)技術(shù)?，F(xiàn)階段，我們?cè)诟郀t冶鐵發(fā)展過程中對(duì)于冶金工藝的要求比較高，而就冶金工藝技術(shù)在我國(guó)大型煉鐵高爐中的實(shí)際運(yùn)用情況而言，它所帶來(lái)的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益仍然是非常明顯的。所以我們?cè)谝苯鸺夹g(shù)的應(yīng)用和研究上應(yīng)該加大力度。

一、冶金技術(shù)的分類

隨著當(dāng)下先進(jìn)的冶金技術(shù)不斷地在高爐煉鐵中的應(yīng)用，使得高爐煉鐵技術(shù)在冶金技術(shù)的輔助下得到了質(zhì)的飛躍。冶金技術(shù)是從天然的金屬礦石中提取出金屬物或者金屬化合物，經(jīng)過后期加工所形成的金屬材料的技術(shù)，以下為目前常用的冶金技術(shù)方法。

1.電冶金技術(shù)

所謂的電冶金技術(shù)，就是一種使用電力電能將金屬原料從礦物中提煉出來(lái)的技術(shù)手段。電冶金技術(shù)主要可以分為兩種：一種采用電熱冶金的方式，另一種則采用電化冶金的方式。前者主要是通過將高溫電能轉(zhuǎn)換成熱量，通過高溫加工提取出礦石中的各種金屬物質(zhì)。后者主要是通過利用放射性電子的化學(xué)反應(yīng)，來(lái)對(duì)各種金屬材料進(jìn)行提取[1]。

2.火法冶金技術(shù)

火法冶金是在高溫條件下進(jìn)行含有金屬物質(zhì)的礦石進(jìn)行高溫冶煉的技術(shù)方法，礦石在高溫的狀態(tài)下發(fā)生物理變化，其物理形態(tài)由固態(tài)轉(zhuǎn)變成液態(tài)，在經(jīng)過一系列的加熱和加工過程，其他雜質(zhì)被分離出去，最終得到的就是我們所需要的金屬材質(zhì)或者合金[2]。

3.濕法冶金技術(shù)

濕法冶金是在化學(xué)溶劑中進(jìn)行冶金的過程，這種技術(shù)對(duì)溫度的要求溫度不用很高，這是與前兩種冶金方法完全不同的。將礦石浸入到化學(xué)溶劑中去，化學(xué)溶劑與金屬產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)在反應(yīng)過程中，金屬是以離子的狀態(tài)從礦石中進(jìn)入溶液中。通過凈化反應(yīng)去除金屬中的雜質(zhì)，最后通過還原反應(yīng)把金屬物質(zhì)提取出來(lái)。這一系列的過程都在溶液中完成[3]。

二、煉鐵高爐中冶金技術(shù)的應(yīng)用

1.高爐雙預(yù)熱技術(shù)

在目前我國(guó)煉鐵高爐中常見和采用的冶金工藝技術(shù)有多種，其中之一便是煉鐵高爐雙預(yù)熱技術(shù)。這種工藝技術(shù)主要指的就是利用充分地將煉鐵加熱到高爐中的煤氣和加熱風(fēng)機(jī)煙道中混合物氣體發(fā)生相互反應(yīng)而形成的高溫，為煉鐵加熱工藝的全過程提供了足夠量的加熱。這種由于煤氣與混合成的氣體共同組成而產(chǎn)生的高溫經(jīng)過了預(yù)熱之后，可以直接讓煉鐵高爐的工作溫度可以達(dá)到幾百度的最佳高溫，這在目前我國(guó)許多大型鋼鐵公司的研發(fā)和生產(chǎn)中被廣泛地使用，其中一些技術(shù)較為先進(jìn)的企業(yè)，高風(fēng)溫度甚至可以達(dá)到千度以上。采用余溫回收技術(shù)，可以將反應(yīng)過程中的高爐廢氣熱代替化學(xué)熱，從而節(jié)約了能源的消耗，提升了原料的使用率和煉鐵的生產(chǎn)力，不僅使企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益得到明顯的提升，同時(shí)可以節(jié)約能源。根據(jù)有關(guān)部門的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，這項(xiàng)技術(shù)，在行業(yè)內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)余溫的回收率達(dá)到25%以上，在科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速的今天，這項(xiàng)技術(shù)的回收率會(huì)有更大的提升空間。

2.高爐干法除塵

高爐干法除塵是高爐煉鐵生產(chǎn)工藝中經(jīng)常使用的一種控制式除塵工藝，主要分為干法除塵技術(shù)和濕法除塵技術(shù)兩種。而干法式的靜電除塵又可以細(xì)分為布袋式的除塵機(jī)和高壓式的靜電除塵機(jī)。在我們經(jīng)歷了大量研究后發(fā)現(xiàn)，布袋除塵器的使用是否能夠符合目前我國(guó)嚴(yán)重缺乏水源的現(xiàn)狀，并且能夠在生產(chǎn)過程中還是能夠做到對(duì)于成本進(jìn)行有效控制。這一新型技術(shù)于20世紀(jì)80年代被廣泛引入到我國(guó)，在國(guó)內(nèi)已經(jīng)廣泛應(yīng)用了將近四十年。這一工藝技術(shù)在最初被廣泛采用時(shí)候，由于當(dāng)時(shí)工藝技術(shù)的落后，普遍采用的是加壓煤氣反吹布袋除塵工藝操作，雖然緩解了一部分的生態(tài)環(huán)境問題，但是對(duì)于當(dāng)時(shí)的現(xiàn)實(shí)情況，屬于九牛一毛。因此，這一技術(shù)在很多大型的鋼鐵企業(yè)中沒有得到更好地發(fā)展。于是在上個(gè)世紀(jì)末期我國(guó)逐漸開始自主的研發(fā)新的高爐干法除塵技術(shù)——高爐煤氣低壓脈沖布袋除塵技術(shù)[3]，這一技術(shù)在我國(guó)的煉鐵高爐中得到了廣泛使用。我國(guó)的煉鐵工藝得到了快速地發(fā)展，也促進(jìn)了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷向前進(jìn)步。

3.高爐噴煤

煉焦工藝作為冶煉鋼鐵高爐必不可少的一項(xiàng)工藝，它不僅為冶煉工藝過程中提供了熱能。還能夠保證冶金工藝和鐵礦石技術(shù)之間能夠?qū)崿F(xiàn)互相轉(zhuǎn)化。然而這一新型技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候都比較復(fù)雜，造成的人工和生產(chǎn)費(fèi)用也比較大，還甚至?xí)?duì)周圍的自然環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重破壞。而目前高爐上噴煤工藝的使用就是指通過高爐的風(fēng)口把剩余煤粉吹入爐膛內(nèi)，這樣就可以直接給煤炭的生產(chǎn)帶來(lái)所需的能源和熱量。有效地減少了對(duì)環(huán)境的危害和污染，并且大大降低了企業(yè)生產(chǎn)的費(fèi)用。在整個(gè)煉鐵鍋爐生產(chǎn)的工藝流程中，需要我們通過對(duì)燃油的使用和煤粉燃燒速度等因素來(lái)實(shí)現(xiàn)有效地控制和改善，從而使生產(chǎn)達(dá)到效益的最大化。

三、冶金技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著時(shí)代的發(fā)展，冶金工藝和技術(shù)也正在不斷地發(fā)展升級(jí)，并引入了工程動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)等相關(guān)知識(shí)，從而不斷地深化冶金工藝和技術(shù)改革。與此同時(shí)，我國(guó)冶金工業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，建立了熱力學(xué)智能化的數(shù)據(jù)庫(kù)，將先進(jìn)的電子計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)帶到了冶金工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，繼而使我們實(shí)現(xiàn)了一套智能化系統(tǒng)。此外，冶金工藝和技術(shù)也越來(lái)越注重對(duì)生態(tài)環(huán)境的維護(hù)，除了減少能源消耗外，還使企業(yè)取得了效益的最大化。所以，在我國(guó)冶金工業(yè)技術(shù)不斷進(jìn)步和發(fā)展的這個(gè)過程中，我們就應(yīng)當(dāng)要注意以下幾個(gè)問題。

1.氫技術(shù)的探索研究

要想加強(qiáng)高爐煉鐵技術(shù)，其最為關(guān)鍵的一大要素是提高技術(shù)的反應(yīng)效率。以下是提高反應(yīng)效率的幾種方法：第一種，是把焦炭與礦石調(diào)制得最佳的搭配成分相同的比例，通過在其中添加催化劑，然后再在低溫、高速中不斷地進(jìn)行還原，使它們可以獲得較好的反應(yīng)效果;第二種，是在煉焦的工藝中添加了碳化氫，對(duì)其進(jìn)行了低溫還原，一方面C2O的排放得到有效地減少，又優(yōu)化了透氣性，提高高爐冶金工藝的性能，這種還原氫技術(shù)也正在不斷探索之中。

2.優(yōu)化反應(yīng)技術(shù)，提高環(huán)境生態(tài)保護(hù)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展

一方面，不斷地創(chuàng)新和改進(jìn)高爐煉鐵的反應(yīng)工藝和技術(shù)，提高了反應(yīng)的效率，例如通過各種科學(xué)研究可以實(shí)現(xiàn)礦、焦之間的最好配比，通過各種工藝控制不同時(shí)間和溫度來(lái)促進(jìn)還原反應(yīng)，通過在其中加入新型的催化劑，提高了反應(yīng)的質(zhì)量和效率，降低了反應(yīng)所發(fā)生的難度和環(huán)境變化;另一方面，改善煉焦配煤工藝體系，設(shè)計(jì)出各種適宜于生產(chǎn)要求的最優(yōu)配煤工藝解決方案，開發(fā)新型再生能源，逐步減少高爐煉鐵焦比，降低對(duì)煤焦的依賴程度，從而減少碳的排放量，起到保護(hù)生態(tài)環(huán)境的作用。

3.探索可再生的無(wú)污染技術(shù)

在進(jìn)行煉鐵工作的過程中，企業(yè)首先應(yīng)該重視和考慮的就是如何進(jìn)一步減少燃煤和石油產(chǎn)品的比例，來(lái)開發(fā)相關(guān)技術(shù)，以減少燃煤的消耗和保護(hù)環(huán)境。在進(jìn)行探索可再生能源領(lǐng)域的研究方面，利用氫化合物技術(shù)取得的效益是最好的，盡管目前還正處于研究和推廣階段，但有可能會(huì)使其作為未來(lái)實(shí)現(xiàn)可再生能源全球化和無(wú)污染技術(shù)發(fā)展的新路徑。在當(dāng)今的市場(chǎng)條件下，高爐煉鐵工藝和技術(shù)正在不斷高速進(jìn)行創(chuàng)新和改革。在這個(gè)過程中，雖然大幅度提升了自己對(duì)資源的使用率，但與西方一些發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我們還有許多努力和空間。所以，這就需要我們?cè)谡莆蘸蛯W(xué)習(xí)先進(jìn)冶金工藝和技術(shù)的基礎(chǔ)上，更加需要不斷優(yōu)化高爐煉鐵工藝和技術(shù)，不畏艱苦，勇于實(shí)踐和探索出適用當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會(huì)現(xiàn)狀的新型清潔能源技術(shù)，樹立可持續(xù)發(fā)展的環(huán)保理念，保障我國(guó)冶金技術(shù)的向前發(fā)展與應(yīng)用研究。

結(jié)束語(yǔ)

如今，隨著高新科技的不斷發(fā)展，冶金技術(shù)一直不斷優(yōu)化、改善，冶金技術(shù)在高爐煉鐵工藝中的使用范圍也逐步全面，因此我國(guó)的企業(yè)應(yīng)該提高對(duì)高爐煉鐵工藝的重視程度，在保障冶金技術(shù)穩(wěn)定發(fā)展的同時(shí)，改善傳統(tǒng)工藝設(shè)施，以期促進(jìn)我國(guó)煉鐵行業(yè)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[3]楊連闊.分析冶金技術(shù)在煉鐵高爐中的應(yīng)用以及發(fā)展情況[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017（20）：24.