炼铁高炉冶金技术的应用与发展

张海平

摘 要：改革开放以来，随着我国经济社会的高速发展，我国的冶金技术取得了巨大的进步，使得冶金炼铁效率得到了极大的提高，钢铁的生产质量也有了质的飞跃，有效的支撑了我国社会主义事业的发展，满足了经济社会发展的需要。

关键词：炼铁高炉；冶金技术；应用；发展

前言

近年来，我国炼铁行业在经济快速发展的带动下，各方面都取得不错的进步，冶金技术在炼铁高炉中的普遍应用，更是明显的提高了经济效益，不仅促进了炼铁的发展，还促进了炼铁技术向节能环保方面的发展，在一定程度上提高了企业的竞争力，适应了经济市场的环境变化。因此，对炼铁高炉中的冶金技术有必要进行总结和进一步研究。

1 冶金技术及我国高炉炼铁的发展概况

从上世纪70年代末，我国全面引进先进的钢铁生产装备和技术开始，到现在发展了30多年，其技术日臻完善，提高了钢铁生产的效率。进入新世纪以来我国高炉炼铁利用系数呈现先升后降的趋势，显示出我国钢材业由供不应求逐渐转向供大于需的局面。并且根据有关数据显示，随着市场竞争和环保的需求，我国高炉炼铁的燃料也出现喷煤比高，焦比和燃料比降低的态势。而一些先进的高炉炼铁的燃料比已经低于490.00kg/t，焦比将近300kg/t，而高炉煤比则控制在一定的范围内，说明随着先进的冶金技术大规模的应用于高炉炼铁，我国高炉炼铁技术已经有了一个质的提升。

冶金技术主要是指从铁矿石等矿物中提取金属及其金属化合物，然后使用科学的加工方法将提取出的金属或其化合物制成具有一定性能的金属材料的过程和工艺。通常，常见的现代冶金技术主要有三种，即湿法冶金技术、电冶金技术和火法冶金技术。

首先，湿法冶金技术是指在溶液里进行冶金的过程，其温度一般要求不高。湿法冶金技术的步骤主要有：第一，浸出，是指使用能与矿石中金属反应的溶液，对矿石进行浸泡反应，金属通常以离子的形式呈现在溶液中，然后提取分离出来的金属。需要注意的是，在对比较复杂的矿石提取时，需要对矿石进行预处理，使金属成为混合物后在进行浸出提取。第二，净化，该过程主要对分离出来的含有金属的溶液进行处理，去除杂质的过程。第三，制备金属，对不含杂质的溶液进行电离、氧化还原反应等方法提取出所需要金属的过程。

其次，电冶金技术是指利用电能将所需金属提取出来的一种方法。电冶金技术可以分为电热和电化冶金两种，电热冶金主要是指将电能转化为热能来提取金属的过程，而电化冶金技术是指将溶液或熔体中的金属通过电化学反应进行提取。

最后，火法冶金技术是指利用高温使的矿石经过一些列的物理化学反应提取金属的过程，该过程主要是根据不同杂质的沸点不同，通过高温将金属气化或液化，从而达到分离提取目标金属的目的。通常该技术需要燃料或反应放热提供能量，其过程可以概括为干燥——焙解——焙烧——熔炼——精炼——蒸馏——提取。热的来源不同是该技术与电冶金技术最大的区别。

2 炼铁高炉中冶金技术的应用

现阶段，冶金技术以广泛应用于炼铁高炉中，在一定程度上节约了燃料，保护了环境资源，同时还提高了企业的经济效益。目前在炼铁高炉中的冶金技术主要有以下几个方面：

2.1 高炉干法除尘

高炉除尘技术可以分为干法和湿法除尘两种，通常在干法除尘的过程中需要湿法除尘作为备用。而干法除尘又分为高压静电除尘和布袋除尘两种，其中，布袋除尘的成本低且除尘效果较好，适用于水资源缺乏的地区。但是，从我国太钢1200m3高炉于1978年第一次引进该技术后，由于其操作麻烦，便没有推广使用。随着技术发展的成熟，我国自主研发的高炉煤气低压脉冲布袋除尘技术已在2600m3以下的高炉炼铁中广泛推广，使得炼铁工艺又一次飞跃。目前，我国已经解决了高炉开炉、长期休风、炉况失常时煤气的处理等问题，逐渐呈现出湿法除尘被淘汰的趋势。例如我国京唐5500m3的高炉使用了全干除尘法获得了成功，并取得了良好的效果。

2.2 高炉喷煤技术

焦炭是高炉炼铁的必需品，一方面，焦炭的主要成分碳具有还原作用，可以将矿石中的金属还原出来，是工业冶金的重要还原剂；另一方面，需要大量的热才能发生物理化学反应，焦炭可以提供冶炼过程需要高温，促进反应的发生。高炉喷煤技术的主要目的是降低高炉炼铁的焦比，以减少炼焦设施，并保护环境。通过高炉喷煤技术，将煤粉从高炉风口吹向高炉内，通过使煤粉接触面积增大，促其充分燃烧，进而放出大量的热，使其在燃烧中直接提供热量，并起到还原剂作用。该技术时现代高炉炼铁的一项重要技术，通常1t煤粉可以节约800元的生产成本。

2.3 高爐双预热技术

炼铁高炉中的热量通常来自两个方面，一是焦炭和煤粉燃烧所释放的热量，二是由热风和炉内化学反应放热所提供的，其中，前者是主要的热量来源，占到80%左右。而在高炉反应中，通常煤炭会有30%左右的热量转换为包括高炉煤气、焦炉和转炉煤气等副产煤气，这是因为煤炭通常不能完全燃烧所致，因此，在实际生产中，对煤气的回收利用，不仅可以节能减排，还能降低生产成本。而高炉预热技术就是利用高炉内焦炭燃烧所产生的高温煤气等废气与热风炉烟道的废气混合在一起，作为热源，通常混合废气可见煤气和助燃空气预热至300°C以上。例如宝钢、昆钢通过高炉双预热技术取得了1200°C的高风温，极大的节约了资源。

3 炼铁高炉中冶金技术应用的发展趋势

近年来，随着科学技术的进步，先进的技术设备不断应用在高炉炼铁中，冶金技术学科也呈现出相互交叉的特点，其不断吸收相关的专业知识，并加强了冶金动力学和反应工程学的研究，从而不断的促进了冶金技术的发展。另一方面，冶金技术也在热力学熔渣结构等方面的理论基础上，建立了智能化热力学数据库，强调了计算机网络在高炉炼铁中的应用，逐步实现了炼铁高炉冶金技术的自动化控制。此外，生态环境保护的观念也逐渐深入到冶金技术领域，使得冶金技术在发展的同时，兼顾了生态环境的保护，尽可能降低能耗，实现利益最大化。因此，在未来的炼铁高炉中冶金技术的应用发展，可以做以下思考：

3.1 加强高炉炼铁反应技术，降低对焦煤的依赖

一方面，不断地改进高炉炼铁的反应技术，提高反应效率，例如通过科学的研究实现矿、焦的最佳配比，通过控制不同的温度促进还原反应，通过加入新型催化剂，提高反应的效率，降低反应发生的条件；另一方面，优化炼焦配煤系统，设计符合生产需求的最佳配煤方案，开发新的能源，逐步降低高炉炼铁的焦比，降低对煤焦的依赖程度，减少碳的排放量，保护生态环境。

3.2 探索可再生能源无污染的新技术

例如可以利用碳氢化合物对矿石进行低温还原，不仅可以提高透气性，还能减少碳氧化合物的排放量，提高高炉能量的利用效率，或者利用氢能聚变或裂变产生大量的热来代替焦煤等等。目前氢能技术的利用还出与研发阶段，但是可能成为未来洁净能源发展的方向。

4 结束语

目前，我国炼铁高炉中的冶金技术虽然在部分高端领域取得进展，但是，整体水平与发达国家的先进水平还是有一定的差距，这就要求我们树立节能环保理念，不断地研究发展新的冶金技术，不断的推动高炉炼铁的发展，提高高炉喷煤的利用率，降低对煤焦的依赖程度，并积极的探索新的能源技术，以促进我国高炉炼铁冶金技术的持续发展。

参考文献

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