高爐冶煉煉鐵技術工藝及應用分析

郭艷軍

（山鋼股份萊蕪公司煉鐵廠，山東 濟南271104）

隨著我國鋼鐵產業等重工業的持續發展，煉鐵成為目前鋼鐵產業當中重要的工作內容之一。利用高爐冶煉技術，不僅可以使冶煉質量得到進一步的提高，同時還能夠促使整體煉鐵產量及生產效率的提高。對此，在實際運用高爐煉鐵技術時，首先要嚴格按照冶煉工藝標準完成每一個生產環節，并且在確保鋼鐵產量的前提下，還要最大限度的減少對環境造成的污染。對此，本文主要對高爐冶煉煉鐵技術的實際工藝應用進行探析，通過該項技術的實踐應用，促進鋼鐵產量及生產質量的進一步提升，為重工業今后的持續發展奠定良好的基礎。

1 高爐結構介紹

利用高爐煉鐵可以使鋼鐵產出量得到進一步的提高，并且可以確保冶煉過程的安全和質量。高爐煉鐵中常見的設備就是高爐，高爐外形結構多是圓柱形，通常會設有不同的冶煉出口、排氣口和進風口。在進行冶煉時，首先要向高爐內輸送鐵原料，在高爐內部實施大量工藝加工，將煉制好的鐵從冶煉出口排出。一般情況下，煉鐵都是在高溫環境下進行，因此，高爐內部始終保持較高的溫度。在進行高爐冶煉的過程中，除了高爐，還需要使用到其他一些輔助設備，來完成煉鐵操作。高爐當中的鐵礦石在高火高溫作用下，其分子結構受到破壞，再利用還原劑將鐵提煉出來，最后進行鐵分離。煉鐵過程中會出現一定量的鐵碎渣，這時需要將其從排出口將碎渣排出。

2 高爐冶煉煉鐵技術的工藝流程

高爐煉鐵生產，其目的就是要借助高爐和其他輔助設備，從鐵礦石中將鐵液分解出來。首先就是根據還原反應，將鐵礦石中的鐵元素和其他元素，使用還原劑進行氧化還原化學分離。其次，在熔煉和造渣過程中，對還原后的脈石和金屬實施機械分離。最后通過控制穩定獲得化學成分，也就是通過鐵渣和液體的交互作用，獲得穩定的鐵液。高爐冶煉技術的工藝流程有多個步驟，具體如圖1所示。

1）上料工藝。上料時，要根據高爐的容積來決定原料礦石的配置比例，不同容積的高爐，其原理配置比例也有著較大差異。

圖1 高爐煉鐵技術流程圖

2）裝料系統。為了保證高爐當中的燃料可以充分燃燒，必須要將配置好比例的礦石原料均勻的放置到高爐內，并將高爐頂端密封起來。

3）送風系統。外界冷風通過熱風爐、熱風機加熱后，送入到高爐當中，給爐內燃燒提供充足的氧氣，促使爐內燃料得到充分燃燒。

4）煤氣凈化系統。如果將未經處理的燃燒系統直接排除爐外，經會對空氣環境造成污染；因此，我們要借助凈化器，將燃燒氣體處理成清潔的燃氣，減少環境污染。

5）噴吹燃料系統。在高爐冶煉過程中，均勻的向爐內噴灑研磨好的煤粉，確保爐內可以持續高溫，從而得到合格穩定的鐵液。

6）鐵渣處理。將沉降后的鐵液和渣滓進行分開處理。

3 高爐冶煉煉鐵技術工藝的應用研究

3.1 熱壓含碳球團的應用

在高爐煉鐵過程中應用熱壓含碳球團，不僅可以有效節能，還可以實現對礦物資源的再利用，進而對環境起到保護作用。經大量實踐研究發現，在礦物質燃料里面，熱壓含碳球團

的占比達到31%后，鋼鐵產量會提高約6.5%，殘渣產出量可降低8.0%左右，并且每噸鐵在冶煉過程中的能耗也會有所降低。因此在進行高爐煉鐵時，應加強對熱壓含碳球團的應用。

熱壓含碳球團的具體制作過程：先把煤粉、礦粉分別進行預熱處理，溫度保持在100℃，并分別將粉塵、泥漿和溶劑做好預熱處理，隨后把以上這些經預熱處理后的物質堆放在一起，混合攪拌均勻，并把溫度上調到500~600℃，再對這些經過二次加工后的熱壓塊采取熱處理，即可生產出熱壓含碳球團。

3.2 爐內頂壓、含氧量的控制

對鋼鐵冶煉來說，高爐爐頂壓力的控制具有十分重要的作用。一般在高爐爐頂可以承受的壓力范圍內，加大爐頂壓力，有利于鋼鐵產出量的提高。當爐頂壓力增加后，高爐內氣體的流動性就會相應降低，當氣體從排出口排出時，不會由于高爐當中氣體具有強流動性，造成凈化器工作頻率增加，導致較多的煤灰滯留在爐內，和其他礦物質發生化學反應。并且，煤氣在爐內滯留時間越長，煤氣與礦物質發生反應的時間也越長，這有利于通過氧化還原反應，將更多的鐵元素分離出來，促使鐵液的產出量有所增加。

這是需要注意的是，在對爐頂壓力進行控制時，還需要確保爐內含氧量達到一定的標準。

只有爐內氧氣量充足采能確保礦物質燃料燃燒充分，這樣既能夠有效減少污染氣體的排放，同時還能確保更多優質鐵液的產出。據有關冶煉研究表明，在相同范圍內，氧氣燃料比提高1%，其產量就會升高大約5%。由此可以看出，確保爐內有著充足的氧氣量對鋼鐵冶煉來說具有極為重要的意義。這里需要注意的是，要控制好爐內氧氣和燃料的配比，配比過高或過低就會對鐵液的產出量造成不良影響。

3.3 保持高風溫

就目前我國高爐煉鐵的實際狀況來看，通常高爐冶煉過程中風溫可以控制在1 000℃左右，少部分的鋼鐵企業能夠將風溫控制在1 200℃左右，但同發達國家相比，仍存在著不小的差距。對此，鋼鐵企業應加強如何提高風溫的技術研究。主要從選擇熱風爐入手。目前，高爐煉鐵過程中，熱風爐是一種消耗能量最高、燃燒功率最大的熱交換裝置，雖然可以吹出高于1 200℃的熱風，但爐內氣體分布并不是非常均勻，并且這些熱量在爐內的有效利用率不高；而頂燃式熱風爐可以吹出溫度高達1 300℃的熱風，并且可以保證爐內氣體分布均勻。因此，高溫冶煉煉鐵技術的實際應用過程中，應優先選擇頂燃式熱風爐進行使用。

3.4 爐身結瘤的形成原因和解決方法

高爐結瘤之后，常會發生階段性崩料的情況，并且鋼鐵產出量也要比以往低不少。并且爐內各區域溫度也不夠均衡，會存在較大差異。導致發生這些情況的原因主要有以下幾點：

1）冶煉過程中，爐內礦物質原料中鋅元素含量較高。在冶煉結礦的時候，由于鋅元素大量沉積，在高爐當中的低溫區域結成瘤。

2）受虧料線和崩料的影響。這些不良情況的發生，會造成爐內軟熔發生較大變化，從而在爐身結瘤。

3）受爐型變化和原燃料變化等因素影響。結礦的品質優劣會對鋼鐵實際產出量以及渣鐵產出量造成一定影響；并且在高爐停爐噴補過程中，高爐的形狀也會發生一定的變化，從而對高爐結瘤產生不良影響。

結瘤的處理方法：第一，盡量提高爐溫，對原料分布制度進行調整，確保鋼鐵產出量的提升。通過上述步驟的實施，促使高爐內部活躍，爐內氣流保持一定的穩定性，在一定程度上對爐內狀況起到改善作用。第二，炸瘤。將料面降低，使得結瘤全部暴露出來，精準定位結瘤位置，在結瘤上面開一個小孔，將炸藥放置在里面。這時需注意，炸瘤要采用自下而上的方法進行，炸藥需要同爐身保持大綱150 mm的距離，并且在整個炸瘤過程當中，務必要避免出現涼路情況的發生。