高炉冶炼炼铁技术工艺及应用研究

侯向平

摘 要：随着社会经济的发展，我国的科学技术有了很大进展，高铁冶炼炼铁技术有了很大进展。我们在看到工业进步带动经济发展的同时，也应该意识到工业污染对我国环境带来的破坏。让工人简单的了解高炉冶铁过程，知道每一个控制指标所蕴藏的含义，不仅节约了能源，提高了产量，还减小了对环境的污染。本文将从高炉炼铁的过程和工艺的分析出发对高炉炼铁技术进行深入探讨。

关键词：高炉冶铁；炼铁技术；环境；探究

引言

早期的钢铁生产技术普遍采用的是炼铁高炉技术，由于生产技术的落后，早期的产品为粗钢。随着社会的不断进步，冶金技术也得到发展，尤其是冶金技术应用在高炉炼铁中，明显提高了钢铁的质量以及经济效益，同时企业竞争力也得到了很大的提升，进而在市场经济环境中找都了立足点。

1简单分析高炉冶铁炼铁技术

1.1高炉冶炼炼铁工艺概述

高炉炼铁生产主要是依靠高炉本体以及其它辅助设备来完成的。其中，高炉主体是冶炼生铁的主要设备，它是由耐火材料所堆砌而成的竖立式圆筒形炉体，并由炉基、炉壳、炉衬、冷却设备以及高炉框架等部分所组成。在高炉上部设置有炉料的装入口和煤气的导出口，在下部还设置由风口、渣口和铁口。高炉冶炼炼铁的目的，即是将铁矿石经济、高效的分解为液态的生铁。因此，在高炉冶炼过程中，一方面要将矿石中的铁元素和其它非铁元素，利用还原剂与氧元素之间进行化学分离，即还原过程；另一方面则需要将已还原的金属与脉石进行机械分离，即熔化与造渣过程。最后通过控制温度与液体渣铁之间的交互作用，得到化学成分与稳定合格的铁液。高铁冶炼炼铁的全过程均是在高炉本体内实现，是从风口前的焦炭燃烧开始，并通过各种物理运动和化学反应而持续进行的还原、渗碳、去硫、造渣、出铁这一系列的复杂工艺过程。炉内低温的矿石在下降过程中，会被高温煤气夺脱氧元素而还原，同时又从高温煤气中得到热量。当矿石的温度升高到一定界限以后，会先发生软化，然后熔融滴落，实现铁、渣之间的分离。在已熔化的铁、渣以及固态焦炭的接触过程中，会发生诸多反应，最后调整铁液的化学成分和温度达到合格的标准，并定期从炉内排放出生铁和炉渣。

1.2简单了解高炉炼铁的工艺流程

在企业中，大多只注重前三步，因为只有前三步才能为企业家们创造切实可见的利润，煤气的净化不但不会为企业带来利润，相反企业还会为此产生不小开销。第一步上料，工人会根据所用高炉的的容量，对原料的比例进行调整。这样做可以充分的利用原料和能源，减少不必要的浪费，为企业节约成本。为了使原料在炉中分布均匀，得到充分利用就有了第二步工艺装料，和第一步一样，同样是为了充分利用原料，节约成本。第三步送风，主要是为燃料提供充足的氧气，让其充分的燃烧。主要是将空气通过热风机送入热风炉中进行加热最后送入高炉内。就环境保护而言第四步是最为重要的，但在现实的生产过程中，企业为了节省成本往往缺少对这一步的重视。高炉炼铁过程中产生的有毒气体，只有经过第四步尾气的进化，才能排出，这样才能最大限度的减少对环境的污染。

2高炉炼铁技术的新探究

2.1高炉喷煤技术

高炉喷煤技术是应用最为广泛的技术。主要指的就是在高炉的风口处向内喷煤粉，煤粉将会发生反应，同时也能够在冶炼的过程中提供热量。在传统的冶炼过程中，焦炭与煤粉的作用几乎是相同的，但是从本质上来说煤粉相较于焦炭要好一些，使用煤粉可以减少焦炭的含量，同时高炉里的焦炭比例也会因此减少，使用煤粉一方面能够提高炼钢的质量，另一方面也能够防止环境污染。以中国的宝钢为例，它在高炉炼铁的过程中使用的喷煤技术就是重大变革的技术，而且还是里程碑似的变革。

2.2提高炉炉顶压强，增加炉内氧气含量

一般情况下，如果高炉内如果气体流动性过大，就会导致净化器的工作量增大，煤灰就会有机会与矿物质发生反应，消耗原料。而增加加高炉内的压强，可以降低高炉内气体的流动性，从而让更多的煤气与矿物质发生反应还原出更多的铁来，让原料得到更加充分的利用。在增加炉内压强的同时，增加高炉内氧气的含量也是必不可少的。根据研究结果表明：在一定的规定范围内，要想使产量提高百分之五，只需提高氧气燃料比百分之一，。可见保证高炉内的氧气含量对提高产量是十分有效的。同时增加氧气含量不仅能让燃料充分的燃烧，还能减少生产过程中污染气体的排放，减少对环境的污染。

2.3双预热技术

双预热技术主要指的就是利用高炉煤气燃烧产生的高温废气以及混合气体作为热源，这种混合气体能够将煤气与助燃空气预热到300℃以上。我国的大多数的炼钢企业都在高炉中采用了双预热的技术，而且在使用了双预热之后取得了1200℃以上的高温。例如：宝钢3号的热风炉使用分离型双预热装置，4号的热风炉使用分离型热管煤气、空气双预热装置。采用这种余热回收装置，利用高炉的废气热代替化学热，有效地节约了焦炭，提高了炼铁率。

2.4确保生产稳定进行，运用综合加钛护炉技术

由于高炉炼铁生产过程具有上端透气下端流动的特点，为确保高炉炼铁过程的顺利稳定进行，因此应加入含钛护料和钛。

2.5送风条件控制

在高炉炼铁过程中，热风在风口前与燃烧的焦炭和煤粉混合后，形成高温煤气，为冶炼中铁矿石还原提供了充足的还原剂一氧化碳和氢气。由于风口循环区，将决定炉内高温煤气的初始分布状况，因此要求风口循环区的大小应适当，在圆周方向上的分布应科学、合理，以确保炉内高温煤气的分布合理。同时，为了控制风口前的燃烧温度以符合炉内生产的要求，应根据风口鼓风的富氧含量以及含水量，来决定是否喷吹辅助燃料。

3炼铁高炉冶金技术的发展趋势

①探索氢技术。说到底如何加强高炉炼铁技术，提高其反应效率是最为关键的要素。那么想要提高反应效率有以下的几种方法：第一种，就是将焦炭与矿石调制最佳搭配比例，通过添加催化剂，然后在低温、高速中不断还原产物，继而可以更好地提高反应效率。第二种，就是在以上的过程中添加碳化氢进行低温还原，利用这种方式进行还原，一方面可以减少二氧化碳的排放量，而且还能改善透气性，提高高炉冶金的性能，这种氢技术也在不断的探索之中。②探索可再生的无污染技术。在炼铁的过程中，降低焦炭比例是企业应该关注的焦点，在技术发展的同时要减少消耗保护环境。在探索可再生能源方面，利用氢技术的效果是最佳的，虽然目前处于研发的阶段，但是可能成为未来可再生能源无污染技术的新途径。在市场环境下，高炉炼铁技术也在不断地高速创新改革。在这一过程中，资源的利用率得到了不断的改善，但是与发达国家相比还是存在很大的差距。所以，這就要求我们在不断向发达国家学习技术的同时，更要不断提高高炉炼铁技术，克服困难，积极探索新能源技术，树立好环保理念，保障我国高炉炼铁冶金技术的新发展。

结语

综上所述，这些年我国经济的迅速发展离不开重工业的进步，离不开我国高炉炼铁技术的发展，与此同时随着我国重工业的持续发展，我国环境也不断恶化。探究高炉冶炼炼铁技术的工艺流程，不断改进这一生产技术，减少能源的消耗，减少生产过程中产生的废气废渣，遵循可持续战略，是如今我们义不容辞的责任，也是不得不面对的挑战。

参考文献

[1]王建军.降低高炉炼铁燃料比的技术措施[J].工程技术：文摘版，2016（2）：159.

[2]孙志明.冶金技术在炼铁高炉中的应用和发展[J].房地产导刊，2015（21）：80～81.

（作者单位：陕钢集团汉钢公司炼铁事业部）