當代高爐煉鐵技術若干問題的探索與思考

王學萍

（甘肅鋼鐵職業技術學院，甘肅 嘉峪關 735100）

隨著經濟和科技的飛速發展，現代煉鐵方法有很多種，在我國，高爐煉鐵使用的最多的方法就是這種方法，同時也是鋼鐵生產中的重要環節。這種方法是在古代的豎爐煉鐵基礎上發展而來的，并引用現代科學技術，在以往的基礎上改良革新得到的新的煉鐵法。這種煉鐵方法由于工藝簡單，耗費原材料較小，產出率較高，所以一經發明立刻得到推廣使用，甚至占據世界鐵總產量的95%以上。

1 當代高爐煉鐵技術發展現狀

當代高爐煉鐵技術主要由高爐本體和諸如供料設備、送風設備、噴吹設備、煤氣處理設備、渣鐵處理設備等輔助設備共同組成。當高爐在生產的時候，會先從爐頂裝入鐵礦石、焦炭、造渣熔劑等，然后將經過預熱的空氣從位于爐子下部沿爐周的風口吹入。并利用高溫下碳和氧經過燃燒生成的一氧化碳和氫氣在爐內上升過程中，除去鐵礦石中的氧元素，還原得到鐵。這個時候將煉出來的鐵水放出，將鐵礦石中不還原的雜質和石灰石等熔劑結合生成爐渣通過另一個渣口排出，并將整個煉鐵過程中產生的煤氣從爐頂導出，作為熱風爐、加熱爐、焦爐、鍋爐等的燃料循環利用。

2 當代高爐煉鐵技術存在的不足

2.1 廢鋼煉鐵技術的不足

當代高爐煉鐵技術采用廢鋼納入高爐的方式，以期構建一個 “燒結礦+球團礦+塊礦+廢鋼”的概念，并把它作為不斷提升高爐煉鐵技術競爭實力的重要措施。這種方式中由于廢鋼成本低，可以長期供應，因此價格比較低，所以受到很多企業的歡迎。廢鋼是一種含金屬鐵的物料，這種金屬鐵在高爐中煉鐵可以極大地減少CO2的排放量，實現高爐煉鐵的環保性創新。也因為這一特點，我國的很多鋼鐵廠也會用這種廢鋼材料來煉鐵，一方面節約成本，減少支出，提高經濟效益；另一方面適應節約型社會的建設，對我國青山綠水計劃做出貢獻。

但這種方法在實踐中被很多鋼鐵廠變相利用，甚至許多廠采用質量極差的廢鋼從這種材質來增加產量降低成本，而與此同時，也導致鋼鐵質量極度下降，長此發展下去，會嚴重影響到鋼鐵行業的正常發展，進而造成鋼鐵相關產業鏈的中斷，影響到國家建設和國計民生的方方面面。

2.2 煉鐵的返礦量依然較高

數據顯示國外先進企業的燒結礦已經達到140kg/t的水平。在一些國家甚至可以將高爐槽下的返礦全部加入高爐，實現零返礦量的目標。對于我國而言，一些企業的總返礦量高達500kg/tFe～800kg/tFe，難以實現無返礦煉鐵，究其原因，是我國高爐煉鐵中接收顆粒礦的能力不夠高，我國高爐可允許的鐵料粒度下限是0.2mm，難以接納大量小于5mm的顆粒礦。煉鋼過程中，隨著對高爐內部現象認識的深入和監測控制手段的完善，對于原料條件和地區差異等條件，他們都可能影響到高爐煉鐵的質量和效率這些在高爐煉鐵工藝中對于高爐操作整體水平的改善都有影響。

2.3 部分煉鐵工人職業素養有待提升

原燃料質量會在很大程度上影響到高爐運行指標，通過原燃料質量的影響以及在高爐操作者的作用下，高爐運行就具有很多不確定因素，這就要求現代高爐操作者要具備較高的操作水平。在理論知識儲備方面，現代高爐操作者要對冶金物理化學知識有一個系統的掌握，還要對高爐冶煉過程的原理、高爐運行中各種現象有較為深刻的認識，熟知他們的本質特征和關聯特征，此外對于高爐運行在實際操作中的各種突發狀況，要有充分的認識，對其控制手段的兩面性也有一個較為清晰的認識。然而現實生活中，不少高爐操作者對此方面的專業教育知識較為缺少，在經過系統的、專業的技能培訓之后，才會逐漸成為一名合格的高爐作者。同時，不少工廠并沒有重視對在崗高爐操作者的技能技術培訓，學員同樣對于學院擴展專業的相關高爐煉鐵知識，以及與之相關的現代技術的運用也較為生疏。因此其職工的專業素養難以得到保障，這對于高爐煉鐵實踐的發展是一個較為重要的制約因素。

3 當代高爐煉鐵技術改進方向

3.1 改進廢鋼煉鐵技術

筆者認為，針對當代高爐煉鐵技術中存在的不足之處，筆者認為應該改進廢鋼煉鐵技術，將廢鋼納入高爐爐料系統中，從科學化的高爐煉鐵工藝來看，要加強對廢鋼的質量鑒定和種類區分，確定一些廢鋼可以達到高爐煉鐵的質量要求，進而加以科學規范的運用，不斷實現高爐煉鐵過程中廢鋼利用的最優化。并且總結這一標準，形成行業規范固定下來，作為高爐煉鐵廢鋼利用標準，真正提升廢鋼的利用率，為高爐煉鐵節約成本，提升質量，不斷增加高爐煉鐵的行業競爭力。

3.2 實現全焦入爐降低煉鐵返礦量

將焦化生產的全部焦炭及焦爐煤氣全部用于高爐這就屬于全焦入爐，這樣的煉鐵方法可以實現焦炭成本的最小化。在這種工作中，主要是將焦粉入爐和焦爐煤氣噴吹。筆者通過研究認為，如果焦粉能在高爐中得到充分的使用，可以實現經濟價值的最大化。在焦粉入爐的操作中，要將焦粉進行篩分，將焦粉中大顆粒的部分混入爐中的鐵料混合，從高爐爐頂加入，將其中的粉末部分加到噴吹原煤中，在制粉、噴吹系統的共同作用下與煤粉一起噴入高爐。經研究，筆者認為將焦爐煤氣用在高爐噴吹上的優勢條件很明顯：一來具有較高的能量利用率，充分發揮高含氫量這一優點來對高爐還原過程進行改善，從而使高爐中固體燃料效果明顯；二來由于高爐混噴焦爐煤氣的噴吹量比較大，而且具備靈活的調節能力，可以實現能量的最優化。

3.3 優化高爐煉鐵流程

高爐煉鐵流程是一個極其復雜的過程，其中包括焦化、造塊、高爐熱風爐、高爐本體、高爐噴煤、煤氣凈化、渣鐵處理這些復雜的工序。通過高爐煉鐵流程的優化來不斷提升各個工序之間的匹配程度，以便實現煉鐵效果的最佳化。在高爐復合噴吹的這一程序中，通過風口噴吹來實現高爐燃料的輸入，高爐復合噴吹是根據爐中資源條件的變化，進一步改變噴吹物料的排列組合，其目的是實現高爐噴吹的最佳效果，這是代表著高爐噴吹技術一個新的發展方向，是實現高爐煉鐵流程中在噴吹和工序優化結合兩道工序的一個重要內容。在高爐混噴方面，我國的技術發展仍然有很大的潛力，在混噴燃料的種類方面也有很多的選擇，除了混噴焦爐煤氣之外，天然氣、焦油、廢塑料、廢油等這些物質都可以成為混噴的選擇。在現代高爐技術發展中，具備一個靈活的混噴系統已經是不言而喻的，可以進一步體現其適應不同時期不同燃料條件的能力，進而持續保持最佳的噴吹效果。除此之外，高爐煉鐵流程中還需要剩余工序的協同配合。例如如何有效回收爐渣顯熱、如何高效實現高爐熱礦熱焦入爐等，這些工序在理論與實際工業應用中都有較大的差距，因此需要相關研究者深入一線實踐，密切合作生產。

4 結語

一個國家的重工業基礎無疑非鋼鐵行業莫屬，它也是一個國家綜合國力和工業化水平的重要標志。我國鋼鐵行業在實踐中面臨產能過剩的不利局面，國內鋼材轉化率不斷降低，鋼鐵企業的虧損現象時有發生，行業轉型升級也勢在必行，面對這樣的背景，高職院校對于煉鐵設計課程的改進有著重大的研究意義。本文筆者通過提出創造性的建議，對高爐煉鐵工藝進行闡釋，雖然無法預知這一技術的發展前景，但高爐工藝已取得的巨大優勢，加上持續的革新探索，將使高爐煉鐵工藝在高效節能和經濟性上保持競爭力，同時也使高職院校培養一大批專業性的鋼鐵職業工人，促進鋼鐵行業專業化、和高效率的發展。