高爐冶煉煉鐵技術工藝及應用研究

王洪峰

（山東鋼鐵集團股份有限公司萊蕪分公司煉鐵廠， 山東 濟南 271104）

煉鐵技術是維持鋼鐵工業發展的關鍵技術，高爐設備冶煉既是冶煉生產的形式，也是生產鋼鐵的重要保證，具有環境污染小、效益高的特征。現階段部分企業一味追求利益，滿足企業家追求利益方面的需求，導致效益無法提高難以實現共贏，工業發展難以實現可持續目標。因此如何改進冶煉煉鐵技術，提高工業生產質量是當前人們研究的主要方面。煉鐵行業是工業生產的主要行業，煉鐵技術也是行業發展的技術之一，更是我國冶煉行業可持續發展的關鍵。

1 高爐冶煉煉鐵技術

高爐設備是冶煉設備之一，是保證煉鐵實現的重要關鍵，高爐的上部結構裝置了材料入口、煤氣出風口，在高爐下部設置了排氣口和出鐵口。高爐生產的時候，將原材料放在高爐進料口，在高溫作用下還原鐵。高爐冶煉主要是生產生鐵，經過生產高溫工藝處理煤氣，能夠為多種設備提供燃料，減少環境污染，在很大程度上提高資源能源的利用效率。高爐冶煉是鋼鐵行業發展的主要方式，鋼鐵生產是國民經濟生產內容的一部分，新時期我國正從“制造強國”方面轉型，制造業發展關系到國民經濟發展，因此鋼鐵生產效率、生產質量直接關系到我國的經濟發展速度。高爐煉鐵過程存在高消耗、高污染的特征，對人們的生活產生負面影響。因此為了減少能源資源的消耗，促進企業拓展高鐵冶煉煉鐵工藝，實現低消耗、低污染的目標，這也是新時期研究高爐冶煉煉鐵技術工藝的目標。高爐冶煉煉鐵工藝流程主要分為四個部分，分別是上料、裝料、通風、煤氣凈化。在上料部分工作人員根據高爐內容來進行科學、合理調整原材料的比例，提高原材料的利用率，減少生產過程產生的資源浪費現象從而節省成本。裝料環節需要保證原材料在高爐內的分布均勻、合理，避免材料存在浪費現象；通風主要是為材料的燃燒提供足夠的燃料，保證原材料能夠充分燃燒。將空氣送到熱風爐中加熱，加熱后的空氣進入高爐內助燃，提高燃燒質量。煤氣凈化環節是冶煉行業實現節能環保的主要方面，通過將煤氣進行科學處理，進行煤氣凈化來減少污染程度。高爐冶煉工藝整體如圖1 所示，可以看出高爐冶煉是主要環節。

圖1 高爐煉鐵工藝

2 高爐冶煉煉鐵技術工藝與應用

2.1 噴煤技術

該技術實際使用范圍非常廣，常在高爐風口位置向高爐內部噴入煤粉為冶煉過程提供充足的熱量。傳統冶煉過程主要使用焦炭，焦炭與煤粉的作用相似，結合實際情況來看煤粉更具有優勢，使用煤粉可以減少焦炭含量，提高冶煉質量。實際使用過程可以減少環境污染，提升冶煉工藝水平[1]。

2.2 雙預熱

該技術主要是使用高溫廢氣和各種混合氣體作為生產熱源，提高廢氣利用率來同時預熱煤氣和空氣，為冶煉提供重要的熱量條件。進入新時期之后，該技術被廣泛運用在冶煉過程中，預熱溫度會提升到原本的四倍以上，節省焦炭用量，提升煉鐵效率。當前我國廢氣回收率整體比較低，該技術使用可以提高廢氣利用效率。整體上來看該技術發展空間較廣，能夠促進環保事業不斷發展。

2.3 干法除塵技術

干法除塵技術是我國當前自主研發的重要冶煉技術，該技術在新時期利用范圍非常廣，具體運用不斷成熟，促進了煉鐵技術的進步。干法除塵技術是高爐除塵技術中的重要組成部分，能凈化煤氣。當前的干法除塵技術能夠提高煤氣處理效率，實現高效利用生產，起到保護生態環境的作用，降低生產成本，為企業贏得更多的經濟效益與社會效益。

2.4 粒煤噴吹

粒煤噴吹技術最早在國外起步，主要廣泛運用在發達國家，通過分析該技術，意識到該技術與我國傳統的粒煤技術相比具有更多的優勢。具體使用過程中具有不易爆炸等危險情況，使用比較安全，也能夠在很大程度上節省資源能源。該技術從各方面來看，都可以運用在多個鋼鐵企業中，能夠在很大程度上保證生產效率、生產質量，降低企業在此環節的成本投入。企業需要結合自身的發展情況，充分考慮成本投入，在生產效率與設備投資同等條件的基礎上，粒煤投資比煤粉投資節省超過70%的成本，能夠幫助企業實現經濟效益、社會效益的提升[2]。

2.5 熱壓含碳球團

高爐煉鐵過程中消耗大量能源資源，為減少能源資源的消耗，可以使用熱壓含碳球團實現節能環保。熱壓含碳球團能夠充分利用礦物資源，實現礦物的多次利用。根據調查數據發現當球團的含量超過31%，鋼鐵的產出量也隨之增加，同時鋼鐵的殘渣、能源消耗也會在很大程度上減少。因此在熱壓含碳球團在冶煉煉鐵環節有重要的作用。球團的形成主要由煤粉與粉礦預熱的時候溫度能夠達到要求，原料預熱之后充分融合。主要就是讓其攪拌均勻，之后溫度不斷升高，將熱壓塊進行處理，制作成含碳球團。

2.6 控制頂壓與含氧量

鋼鐵冶煉受到溫度的影響，爐頂壓力很大，要想冶煉出來的鋼鐵質量得到保證，就要控制爐內頂壓。高爐的爐頂有一定壓力承受極限，在煉鐵的時候在盡可能的限度范圍內增加一些壓力，有利于冶煉、生產鋼鐵。壓力增加后也會對爐內的氣體產生影響，導致最終的凈化環節比較困難。在此過程中煤氣和礦物接觸，時間越長鐵產量更大。實際上僅僅控制爐頂壓力是遠遠不夠的，氧氣不充分就存在燃燒不完全的情況，因此產生有害氣體，造成環境污染。這就需要在燃燒的過程中盡可能保證氧氣的充分、充足，提高產量。且氧氣一定要適中，太高或者是太低都會影響鋼鐵的質量。

2.7 風溫控制

高爐煉鐵中風溫是重要的控制因素，風溫不夠高就會影響到能源，當前高爐冶煉所維持的風溫大概為1 000℃，部分能力比較強的企業風溫可以上升到1 200℃。國內最高溫度與國外國家相比還存在一定差距，要想保持高風溫就要使用熱風爐來實現。熱風爐消耗能量雖然多，但在保持風溫方面有獨特的作用，熱風爐的實現也有兩種類型，頂燃式與蓄熱式，前者充分利用氣體，也可以提高的溫度，提升至1 300℃；后者不能充分利用氣體，但是溫度可以提高到1 300℃[3]。

3 高爐生產注意事項

高爐生產中，注意事項應該引起人們的關注。首先在材料的選擇上，要選擇優質燃料，優質燃料可以提高產量和降低污染，為爐內提供必要的礦物質、提高鐵的還原效果。高堿度的燒結礦就是優質原料的一種，這種原料的獲得是含鐵的礦料經過高溫燒結之后獲得，由于液相生層量大，粘接強度高，因此要使用合理的方式來組成礦物混合料。其次應該選擇優質焦炭，焦炭是影響煉鐵質量的重要因素，需要盡可能保證焦炭的質量。不使用表面有蜂窩狀的焦炭，這種焦炭的質量、強度都比較差，實際使用很容易與其他氣體混合發生反應。最后高爐的日常使用要注意爐身結瘤情況，減少虧料現象。

4 結語

高爐冶煉技術是鋼鐵工業的生產形式，也是現代重工業發展的關鍵技術。本文分為兩個部分。一是精煉闡述高爐冶煉工藝；二是通過論述高爐冶煉工藝的使用，摒棄了傳統的冶煉技術缺陷，提高原材料利用率來降低環境污染程度，為鋼鐵工業創造更多的經濟效益、社會效益。