高炉炼铁节能降耗及资源合理利用技术探究

刘 兵，任 磊

（山钢集团莱芜分公司炼铁厂，山东 济南 271104）

随着我国科技水平的不断提高，我国的工业水平也在随之不断进步，为我国的经济发展提供了重要的保障。随之而来的市场竞争也不断变得激烈，从而导致了钢铁行业的利润在不断降低，相关企业面临着发展难题。而在高炉炼铁的过程中，往往需要大量的能源消耗而且产生的资源也存在大量不被利用的情况，从而就导致了钢铁行业的发展较难。所以，为了解决这一难题，就必须要解决传统高炉炼铁中的缺陷，合理利用科学合理、具有较强实际操作性的技术。

1 铁焦技术概述

铁焦技术最早出现于日本，发展至今其在实际的应用中发挥了一定的作用，但与此同时此项技术的发展在目前并未十分成熟。此项技术主要是使用微黏结霉或非黏结煤等价格更低的结煤作为原料，再生产煤矿资源，并且，这些结煤还可以与铁矿粉按照一定的比例混合，在其成为块状后进行干馏处理，从而能够得到三七成比例的铁焦。最后还需要对其进行二次处理，然后才能得到较好的炼铁效果。据相关研究和实践表明，此项技术能够使主焦煤和焦的使用量大幅减少，同时也说明了铁焦对于高炉炼铁过程中的反应速率的提高有着十分重要的作用，另外，这也说明了在高炉炼铁中铁焦的含量即使达到百分之三十也不会对高炉炼铁的质量产生较大的影响[1]。

2 高炉喷吹技术的操作方式

2.1 高炉喷吹生物质和木炭技术

生物质是一种全新的有机能源，是高炉炼铁中的一项新型能源，其主要是利用微生物、动植物等有机生命体生长过程中进行新陈代谢时所产生的能源。经许多研究证明，生物质这一能源可较好地进行热解行为，而且还能在一定程度上通过碳化温度来降低二氧化碳的排放，不仅能够节约能源消耗，而且还能减少污染物的排放。在当前，生物质能源在我国的高炉炼铁中已经有了较广泛的应用，而其之所以会受到诸多高炉炼铁企业的喜爱，其原因主要在于生物质能够有效降低施工的成本，从而使得高炉炼铁的经济效益提升。相较于传统的高炉炼铁能源，生物质能源能够有效减少二氧化碳的排放，较为环保，而且还能有效提高原料的还原能力，从而使得高炉炼铁的效率进一步提高，促进高炉炼铁经济效益的提升。

2.2 高炉喷吹焦炉煤气

焦炉煤气是我国高炉炼铁技术中的一种较常用的能源，其成分主要包括了碳氢化合物、氢气等，当然，氢气是其中最重要的一种燃料。焦炉煤气在高炉炼铁中的使用，能够使高炉能源的清洁度进一步提高，带来的污染较小，十分环保。另外，此种能源在还原性方面也较好。焦炉煤气的使用，不仅能够使碳氢元素的利用率进一步提高，而且还能使化石燃料的使用量在较大程度上减少，在最大程度上遵循了当前节能减排的这一原则。由于此种能源的大范围利用，一些相应的工厂也逐步建成进一步印证了焦炉煤气的实际效用。而在实际的工业生产过程中，我们明显能够直接地看出，焦炉煤气在高炉炼铁中能够有效改善炉内环境，同时还能有效减少燃料的使用，能够有效促进焦炉炼铁经济效益的提升[2]。

2.3 高炉喷吹废塑料

高炉喷吹废塑料这一高炉炼铁技术早在上世纪九十年代末的德国就已经开始了研究，并且一直以来还在不断深入和完善。在日本的相关研究中显示，废塑料所能产生的能源，其中有百分之八十左右都是可供利用的，仅剩下的百分之二十左右是无法被利用的。所以，在高炉炼铁的能源选择中，也可以将废塑料作为一种重要的能源，不仅有着较高的利用价值，而且其成本也是非常低廉的，使用废塑料能源进行高炉炼铁能够在节省成本开支的同时有效提高生产效率，从而能够较好地推动高炉炼铁经济效益的提升。

2.4 焦炉除尘综合喷吹

高炉除尘灰主要包括了两种，其一是在炉顶主皮带料头部处放料时所产生的，其二是高炉出铁的时候产生的。而这两种粉尘都是可以重复利用的，若按照一定的比例将两种粉尘混合，这种高炉出灰尘就是高炉炼铁企业中最为常用的一种能源，此种粉尘的再次利用，不仅减少了污染物的排放，而且还能有效节省能源使用的支出，能够有效实现节能减排的目的。另外，若将此种粉尘作为燃料的再次利用，还能在一定程度上提高燃烧效果，进一步减少能源的使用，降低高炉炼铁的成本支出，如此才能获得更高的经济效益。而且，此种粉尘还能将一些没有被充分利用的铁元素再次回收，从而能够使高炉炼铁的产量、生产效率得到进一步的提升。但需要注意的是，就我国目前的技术水平而言，此种粉尘的颗粒过于细小，我国还能以实现对此种燃料的收集利用。

3 高炉喷吹炼铁技术的优化策略

3.1 高炉粒煤喷吹技术

高炉粒煤喷吹技术在英美等发达国家早已得到了较广泛的应用，虽然此项技术在这些发达国家的应用已经较为成熟，但由于在我国的发展较晚，因此技术尚未完全成熟，目前仍需不断完善。此项技术相较于传统的焦炉炼铁技术有着许多优势，首先体现在，此项技术的制粉喷吹系统十分安全可靠，这主要是因为粒煤相较于粉煤有着更小的表面积和体积，因此也就难以引发火灾、爆炸等危险事故，所以才更加安全。其次体现在节省能源方面，相较于传统的粉煤的制备，粒煤的制备只需要其电耗的四分之一，能够在极大程度上减少能源的消耗，并且，粒煤的制备相较于传统粉煤的制备往往有着更高的烟气入磨温度，一般能达到400℃左右，因此也就较少需要使用干燥器，所以煤气的消耗又进一步减少，能源的消耗在极大程度上得到了节省。再次，粒煤的制备工艺简单，所需的投资也更少，粒煤的制备相较于传统的粉煤的制备，有着更加简单的工艺流程，因此投入的资金也会更少，比传统粉煤的制备可以节省百分之七十左右的投资，能够在较大程度上节省成本的开支。另外，粒煤喷吹技术有着更好的经济效益，有关研究数据表明，相较于传统的粉煤喷吹，其能够在较大程度上减少运行产生的费用，所以在有效控制成本的基础上，能够显著提高高炉炼铁的经济效益。最后，粒煤喷吹技术的适用范围也更加广泛，从原则上来看任何煤都可使用粒煤喷吹技术，有着十分重要的推广和使用价值[3]。

3.2 合理配煤

在高炉炼铁中，合理配置煤炭燃料能够有效提高经济效益，一方面，是能够帮助相关技术人员更加深刻地掌握各种煤炭不同的特点和特性，从而才能根据具体的实际情况给出更加科学合理的煤料配比，进而提高高炉炼铁的生产性能和效率。另一方面，则是合理配置煤料可充分发挥各类煤料的作用，从而有效减少煤料的使用，减少燃料成本的支出。进而促进经济效益的提升。另外，合理配煤也需要对煤炭的选择进行严格的把控，要在保证煤炭质量的基础上尽量减少资金的投入，所以就需要选择具有更高性价比的煤炭，例如褐煤等。褐煤，有着挥发成分高、含氧量高以及煤化度低等特性，并且有着较强的化学反应，若将其应用到煤料的燃烧中，则能够帮助煤料更好地燃烧，从而使煤料的燃烧率进一步提升。另外，褐煤还能较好地满足高炉喷吹用煤可磨性好、灰熔点高等工艺要求。但是，褐煤也不是只有优势的一面的，它也存在着发热量低、水分较大等一些明显的缺陷，对于高炉炼铁喷吹技术的实现也有一定的负面作用。所以，在高炉炼铁煤料的实际选择应用中，需要根据具体的使用需求进行合理的选择，尽量找到稳定且灰分低的褐煤资源，从而投入合理比例的煤料资源配置中，尽量减少含水量高等缺陷给炼铁过程带来的负面影响，进而才能在大幅减少成本开支的同时尽可能地提高生产效果，促进经济效益的提升和企业竞争力的增强。

3.3 提高煤粉燃烧效率

对于高炉喷吹炼铁技术的优化，除了高炉粒煤喷吹技术的使用和合理配置煤料外，还可以想办法提高煤粉的燃烧效率。在当前看来，高炉喷煤的工艺已经十分成熟了，通过对设备状况、原料条件等喷煤的基础性影响因素的控制，能够使高炉喷煤保持稳定的水平，从而煤粉更快地燃烧，也就能够得到更高的燃烧效果和生产效率了。另外，煤粉在被喷入高炉内后，需要在较短时间内就充分燃烧，所以，就需要尽量降低煤粉的着火点，同时还要在最大程度上提高煤粉的燃烧效率和速度，从而才能让煤粉更好地完成燃烧。所以，在煤粉中可加入适量的助燃剂，如此来使煤粉的着火点进一步降低，使得煤粉在被喷入煤炉中后能够尽快的燃烧，从而进一步提升煤粉的燃烧效率和速度。而在高炉炼铁的实际生产中，使用助燃剂降低煤粉的着火点这一技术手段在国内外都已有了较广泛的应用，氮气就是其中被应用较多的一种助燃剂。相关的实践研究也表明了，使用氮气助燃的煤粉挥发分的析出量远低于燃烧条件下煤粉挥发分的析出量，所以就有着更佳的燃烧效果，也就意味着能够有助于高炉炼铁生产效率的提升。所以，对于高炉喷吹煤粉燃烧中助燃剂对于燃烧效率的提高作用的相关研究，对于助燃剂提升燃烧效率的意义十分重要，对于实际的高炉炼铁生产效率和经济效益的提高也都有着重要的促进作用。

4 结语

在当前，我国正面临着较大的能源短缺问题，而产能过剩的情况也与之同时存在，而在钢铁行业，此种情况显得更加突出，导致了高炉炼铁相关领域难以有较好的发展。而在节能减排这一现代发展理念的要求下，为高炉炼铁的发展指出了一条可循的道路，在高炉炼铁的生产过程中需要将节能减排的理念不断贯彻落实，不断提高自身的技术水平，加强一些废旧原料的再次利用，从多方面提高煤粉的燃烧效率，从而才能提高高炉炼铁的生产效率和经济效益，进而促进钢铁行业更好地发展。