煉鐵高爐冶金技術的應用與發展

張海平

摘 要：改革開放以來，隨著我國經濟社會的高速發展，我國的冶金技術取得了巨大的進步，使得冶金煉鐵效率得到了極大的提高，鋼鐵的生產質量也有了質的飛躍，有效的支撐了我國社會主義事業的發展，滿足了經濟社會發展的需要。

關鍵詞：煉鐵高爐；冶金技術；應用；發展

前言

近年來，我國煉鐵行業在經濟快速發展的帶動下，各方面都取得不錯的進步，冶金技術在煉鐵高爐中的普遍應用，更是明顯的提高了經濟效益，不僅促進了煉鐵的發展，還促進了煉鐵技術向節能環保方面的發展，在一定程度上提高了企業的競爭力，適應了經濟市場的環境變化。因此，對煉鐵高爐中的冶金技術有必要進行總結和進一步研究。

1 冶金技術及我國高爐煉鐵的發展概況

從上世紀70年代末，我國全面引進先進的鋼鐵生產裝備和技術開始，到現在發展了30多年，其技術日臻完善，提高了鋼鐵生產的效率。進入新世紀以來我國高爐煉鐵利用系數呈現先升后降的趨勢，顯示出我國鋼材業由供不應求逐漸轉向供大于需的局面。并且根據有關數據顯示，隨著市場競爭和環保的需求，我國高爐煉鐵的燃料也出現噴煤比高，焦比和燃料比降低的態勢。而一些先進的高爐煉鐵的燃料比已經低于490.00kg/t，焦比將近300kg/t，而高爐煤比則控制在一定的范圍內，說明隨著先進的冶金技術大規模的應用于高爐煉鐵，我國高爐煉鐵技術已經有了一個質的提升。

冶金技術主要是指從鐵礦石等礦物中提取金屬及其金屬化合物，然后使用科學的加工方法將提取出的金屬或其化合物制成具有一定性能的金屬材料的過程和工藝。通常，常見的現代冶金技術主要有三種，即濕法冶金技術、電冶金技術和火法冶金技術。

首先，濕法冶金技術是指在溶液里進行冶金的過程，其溫度一般要求不高。濕法冶金技術的步驟主要有：第一，浸出，是指使用能與礦石中金屬反應的溶液，對礦石進行浸泡反應，金屬通常以離子的形式呈現在溶液中，然后提取分離出來的金屬。需要注意的是，在對比較復雜的礦石提取時，需要對礦石進行預處理，使金屬成為混合物后在進行浸出提取。第二，凈化，該過程主要對分離出來的含有金屬的溶液進行處理，去除雜質的過程。第三，制備金屬，對不含雜質的溶液進行電離、氧化還原反應等方法提取出所需要金屬的過程。

其次，電冶金技術是指利用電能將所需金屬提取出來的一種方法。電冶金技術可以分為電熱和電化冶金兩種，電熱冶金主要是指將電能轉化為熱能來提取金屬的過程，而電化冶金技術是指將溶液或熔體中的金屬通過電化學反應進行提取。

最后，火法冶金技術是指利用高溫使的礦石經過一些列的物理化學反應提取金屬的過程，該過程主要是根據不同雜質的沸點不同，通過高溫將金屬氣化或液化，從而達到分離提取目標金屬的目的。通常該技術需要燃料或反應放熱提供能量，其過程可以概括為干燥——焙解——焙燒——熔煉——精煉——蒸餾——提取。熱的來源不同是該技術與電冶金技術最大的區別。

2 煉鐵高爐中冶金技術的應用

現階段，冶金技術以廣泛應用于煉鐵高爐中，在一定程度上節約了燃料，保護了環境資源，同時還提高了企業的經濟效益。目前在煉鐵高爐中的冶金技術主要有以下幾個方面：

2.1 高爐干法除塵

高爐除塵技術可以分為干法和濕法除塵兩種，通常在干法除塵的過程中需要濕法除塵作為備用。而干法除塵又分為高壓靜電除塵和布袋除塵兩種，其中，布袋除塵的成本低且除塵效果較好，適用于水資源缺乏的地區。但是，從我國太鋼1200m3高爐于1978年第一次引進該技術后，由于其操作麻煩，便沒有推廣使用。隨著技術發展的成熟，我國自主研發的高爐煤氣低壓脈沖布袋除塵技術已在2600m3以下的高爐煉鐵中廣泛推廣，使得煉鐵工藝又一次飛躍。目前，我國已經解決了高爐開爐、長期休風、爐況失常時煤氣的處理等問題，逐漸呈現出濕法除塵被淘汰的趨勢。例如我國京唐5500m3的高爐使用了全干除塵法獲得了成功，并取得了良好的效果。

2.2 高爐噴煤技術

焦炭是高爐煉鐵的必需品，一方面，焦炭的主要成分碳具有還原作用，可以將礦石中的金屬還原出來，是工業冶金的重要還原劑；另一方面，需要大量的熱才能發生物理化學反應，焦炭可以提供冶煉過程需要高溫，促進反應的發生。高爐噴煤技術的主要目的是降低高爐煉鐵的焦比，以減少煉焦設施，并保護環境。通過高爐噴煤技術，將煤粉從高爐風口吹向高爐內，通過使煤粉接觸面積增大，促其充分燃燒，進而放出大量的熱，使其在燃燒中直接提供熱量，并起到還原劑作用。該技術時現代高爐煉鐵的一項重要技術，通常1t煤粉可以節約800元的生產成本。

2.3 高爐雙預熱技術

煉鐵高爐中的熱量通常來自兩個方面，一是焦炭和煤粉燃燒所釋放的熱量，二是由熱風和爐內化學反應放熱所提供的，其中，前者是主要的熱量來源，占到80%左右。而在高爐反應中，通常煤炭會有30%左右的熱量轉換為包括高爐煤氣、焦爐和轉爐煤氣等副產煤氣，這是因為煤炭通常不能完全燃燒所致，因此，在實際生產中，對煤氣的回收利用，不僅可以節能減排，還能降低生產成本。而高爐預熱技術就是利用高爐內焦炭燃燒所產生的高溫煤氣等廢氣與熱風爐煙道的廢氣混合在一起，作為熱源，通常混合廢氣可見煤氣和助燃空氣預熱至300°C以上。例如寶鋼、昆鋼通過高爐雙預熱技術取得了1200°C的高風溫，極大的節約了資源。

3 煉鐵高爐中冶金技術應用的發展趨勢

近年來，隨著科學技術的進步，先進的技術設備不斷應用在高爐煉鐵中，冶金技術學科也呈現出相互交叉的特點，其不斷吸收相關的專業知識，并加強了冶金動力學和反應工程學的研究，從而不斷的促進了冶金技術的發展。另一方面，冶金技術也在熱力學熔渣結構等方面的理論基礎上，建立了智能化熱力學數據庫，強調了計算機網絡在高爐煉鐵中的應用，逐步實現了煉鐵高爐冶金技術的自動化控制。此外，生態環境保護的觀念也逐漸深入到冶金技術領域，使得冶金技術在發展的同時，兼顧了生態環境的保護，盡可能降低能耗，實現利益最大化。因此，在未來的煉鐵高爐中冶金技術的應用發展，可以做以下思考：

3.1 加強高爐煉鐵反應技術，降低對焦煤的依賴

一方面，不斷地改進高爐煉鐵的反應技術，提高反應效率，例如通過科學的研究實現礦、焦的最佳配比，通過控制不同的溫度促進還原反應，通過加入新型催化劑，提高反應的效率，降低反應發生的條件；另一方面，優化煉焦配煤系統，設計符合生產需求的最佳配煤方案，開發新的能源，逐步降低高爐煉鐵的焦比，降低對煤焦的依賴程度，減少碳的排放量，保護生態環境。

3.2 探索可再生能源無污染的新技術

例如可以利用碳氫化合物對礦石進行低溫還原，不僅可以提高透氣性，還能減少碳氧化合物的排放量，提高高爐能量的利用效率，或者利用氫能聚變或裂變產生大量的熱來代替焦煤等等。目前氫能技術的利用還出與研發階段，但是可能成為未來潔凈能源發展的方向。

4 結束語

目前，我國煉鐵高爐中的冶金技術雖然在部分高端領域取得進展，但是，整體水平與發達國家的先進水平還是有一定的差距，這就要求我們樹立節能環保理念，不斷地研究發展新的冶金技術，不斷的推動高爐煉鐵的發展，提高高爐噴煤的利用率，降低對煤焦的依賴程度，并積極的探索新的能源技術，以促進我國高爐煉鐵冶金技術的持續發展。

參考文獻

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