高炉冶炼炼铁技术工艺及应用分析

郭艳军

（山钢股份莱芜公司炼铁厂，山东 济南271104）

随着我国钢铁产业等重工业的持续发展，炼铁成为目前钢铁产业当中重要的工作内容之一。利用高炉冶炼技术，不仅可以使冶炼质量得到进一步的提高，同时还能够促使整体炼铁产量及生产效率的提高。对此，在实际运用高炉炼铁技术时，首先要严格按照冶炼工艺标准完成每一个生产环节，并且在确保钢铁产量的前提下，还要最大限度的减少对环境造成的污染。对此，本文主要对高炉冶炼炼铁技术的实际工艺应用进行探析，通过该项技术的实践应用，促进钢铁产量及生产质量的进一步提升，为重工业今后的持续发展奠定良好的基础。

1 高炉结构介绍

利用高炉炼铁可以使钢铁产出量得到进一步的提高，并且可以确保冶炼过程的安全和质量。高炉炼铁中常见的设备就是高炉，高炉外形结构多是圆柱形，通常会设有不同的冶炼出口、排气口和进风口。在进行冶炼时，首先要向高炉内输送铁原料，在高炉内部实施大量工艺加工，将炼制好的铁从冶炼出口排出。一般情况下，炼铁都是在高温环境下进行，因此，高炉内部始终保持较高的温度。在进行高炉冶炼的过程中，除了高炉，还需要使用到其他一些辅助设备，来完成炼铁操作。高炉当中的铁矿石在高火高温作用下，其分子结构受到破坏，再利用还原剂将铁提炼出来，最后进行铁分离。炼铁过程中会出现一定量的铁碎渣，这时需要将其从排出口将碎渣排出。

2 高炉冶炼炼铁技术的工艺流程

高炉炼铁生产，其目的就是要借助高炉和其他辅助设备，从铁矿石中将铁液分解出来。首先就是根据还原反应，将铁矿石中的铁元素和其他元素，使用还原剂进行氧化还原化学分离。其次，在熔炼和造渣过程中，对还原后的脉石和金属实施机械分离。最后通过控制稳定获得化学成分，也就是通过铁渣和液体的交互作用，获得稳定的铁液。高炉冶炼技术的工艺流程有多个步骤，具体如图1所示。

1）上料工艺。上料时，要根据高炉的容积来决定原料矿石的配置比例，不同容积的高炉，其原理配置比例也有着较大差异。

图1 高炉炼铁技术流程图

2）装料系统。为了保证高炉当中的燃料可以充分燃烧，必须要将配置好比例的矿石原料均匀的放置到高炉内，并将高炉顶端密封起来。

3）送风系统。外界冷风通过热风炉、热风机加热后，送入到高炉当中，给炉内燃烧提供充足的氧气，促使炉内燃料得到充分燃烧。

4）煤气净化系统。如果将未经处理的燃烧系统直接排除炉外，经会对空气环境造成污染；因此，我们要借助净化器，将燃烧气体处理成清洁的燃气，减少环境污染。

5）喷吹燃料系统。在高炉冶炼过程中，均匀的向炉内喷洒研磨好的煤粉，确保炉内可以持续高温，从而得到合格稳定的铁液。

6）铁渣处理。将沉降后的铁液和渣滓进行分开处理。

3 高炉冶炼炼铁技术工艺的应用研究

3.1 热压含碳球团的应用

在高炉炼铁过程中应用热压含碳球团，不仅可以有效节能，还可以实现对矿物资源的再利用，进而对环境起到保护作用。经大量实践研究发现，在矿物质燃料里面，热压含碳球团

的占比达到31%后，钢铁产量会提高约6.5%，残渣产出量可降低8.0%左右，并且每吨铁在冶炼过程中的能耗也会有所降低。因此在进行高炉炼铁时，应加强对热压含碳球团的应用。

热压含碳球团的具体制作过程：先把煤粉、矿粉分别进行预热处理，温度保持在100℃，并分别将粉尘、泥浆和溶剂做好预热处理，随后把以上这些经预热处理后的物质堆放在一起，混合搅拌均匀，并把温度上调到500~600℃，再对这些经过二次加工后的热压块采取热处理，即可生产出热压含碳球团。

3.2 炉内顶压、含氧量的控制

对钢铁冶炼来说，高炉炉顶压力的控制具有十分重要的作用。一般在高炉炉顶可以承受的压力范围内，加大炉顶压力，有利于钢铁产出量的提高。当炉顶压力增加后，高炉内气体的流动性就会相应降低，当气体从排出口排出时，不会由于高炉当中气体具有强流动性，造成净化器工作频率增加，导致较多的煤灰滞留在炉内，和其他矿物质发生化学反应。并且，煤气在炉内滞留时间越长，煤气与矿物质发生反应的时间也越长，这有利于通过氧化还原反应，将更多的铁元素分离出来，促使铁液的产出量有所增加。

这是需要注意的是，在对炉顶压力进行控制时，还需要确保炉内含氧量达到一定的标准。

只有炉内氧气量充足采能确保矿物质燃料燃烧充分，这样既能够有效减少污染气体的排放，同时还能确保更多优质铁液的产出。据有关冶炼研究表明，在相同范围内，氧气燃料比提高1%，其产量就会升高大约5%。由此可以看出，确保炉内有着充足的氧气量对钢铁冶炼来说具有极为重要的意义。这里需要注意的是，要控制好炉内氧气和燃料的配比，配比过高或过低就会对铁液的产出量造成不良影响。

3.3 保持高风温

就目前我国高炉炼铁的实际状况来看，通常高炉冶炼过程中风温可以控制在1 000℃左右，少部分的钢铁企业能够将风温控制在1 200℃左右，但同发达国家相比，仍存在着不小的差距。对此，钢铁企业应加强如何提高风温的技术研究。主要从选择热风炉入手。目前，高炉炼铁过程中，热风炉是一种消耗能量最高、燃烧功率最大的热交换装置，虽然可以吹出高于1 200℃的热风，但炉内气体分布并不是非常均匀，并且这些热量在炉内的有效利用率不高；而顶燃式热风炉可以吹出温度高达1 300℃的热风，并且可以保证炉内气体分布均匀。因此，高温冶炼炼铁技术的实际应用过程中，应优先选择顶燃式热风炉进行使用。

3.4 炉身结瘤的形成原因和解决方法

高炉结瘤之后，常会发生阶段性崩料的情况，并且钢铁产出量也要比以往低不少。并且炉内各区域温度也不够均衡，会存在较大差异。导致发生这些情况的原因主要有以下几点：

1）冶炼过程中，炉内矿物质原料中锌元素含量较高。在冶炼结矿的时候，由于锌元素大量沉积，在高炉当中的低温区域结成瘤。

2）受亏料线和崩料的影响。这些不良情况的发生，会造成炉内软熔发生较大变化，从而在炉身结瘤。

3）受炉型变化和原燃料变化等因素影响。结矿的品质优劣会对钢铁实际产出量以及渣铁产出量造成一定影响；并且在高炉停炉喷补过程中，高炉的形状也会发生一定的变化，从而对高炉结瘤产生不良影响。

结瘤的处理方法：第一，尽量提高炉温，对原料分布制度进行调整，确保钢铁产出量的提升。通过上述步骤的实施，促使高炉内部活跃，炉内气流保持一定的稳定性，在一定程度上对炉内状况起到改善作用。第二，炸瘤。将料面降低，使得结瘤全部暴露出来，精准定位结瘤位置，在结瘤上面开一个小孔，将炸药放置在里面。这时需注意，炸瘤要采用自下而上的方法进行，炸药需要同炉身保持大纲150 mm的距离，并且在整个炸瘤过程当中，务必要避免出现凉路情况的发生。