当代高炉炼铁技术若干问题的探索与思考

王学萍

（甘肃钢铁职业技术学院，甘肃 嘉峪关 735100）

随着经济和科技的飞速发展，现代炼铁方法有很多种，在我国，高炉炼铁使用的最多的方法就是这种方法，同时也是钢铁生产中的重要环节。这种方法是在古代的竖炉炼铁基础上发展而来的，并引用现代科学技术，在以往的基础上改良革新得到的新的炼铁法。这种炼铁方法由于工艺简单，耗费原材料较小，产出率较高，所以一经发明立刻得到推广使用，甚至占据世界铁总产量的95%以上。

1 当代高炉炼铁技术发展现状

当代高炉炼铁技术主要由高炉本体和诸如供料设备、送风设备、喷吹设备、煤气处理设备、渣铁处理设备等辅助设备共同组成。当高炉在生产的时候，会先从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣熔剂等，然后将经过预热的空气从位于炉子下部沿炉周的风口吹入。并利用高温下碳和氧经过燃烧生成的一氧化碳和氢气在炉内上升过程中，除去铁矿石中的氧元素，还原得到铁。这个时候将炼出来的铁水放出，将铁矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣通过另一个渣口排出，并将整个炼铁过程中产生的煤气从炉顶导出，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料循环利用。

2 当代高炉炼铁技术存在的不足

2.1 废钢炼铁技术的不足

当代高炉炼铁技术采用废钢纳入高炉的方式，以期构建一个 “烧结矿+球团矿+块矿+废钢”的概念，并把它作为不断提升高炉炼铁技术竞争实力的重要措施。这种方式中由于废钢成本低，可以长期供应，因此价格比较低，所以受到很多企业的欢迎。废钢是一种含金属铁的物料，这种金属铁在高炉中炼铁可以极大地减少CO2的排放量，实现高炉炼铁的环保性创新。也因为这一特点，我国的很多钢铁厂也会用这种废钢材料来炼铁，一方面节约成本，减少支出，提高经济效益；另一方面适应节约型社会的建设，对我国青山绿水计划做出贡献。

但这种方法在实践中被很多钢铁厂变相利用，甚至许多厂采用质量极差的废钢从这种材质来增加产量降低成本，而与此同时，也导致钢铁质量极度下降，长此发展下去，会严重影响到钢铁行业的正常发展，进而造成钢铁相关产业链的中断，影响到国家建设和国计民生的方方面面。

2.2 炼铁的返矿量依然较高

数据显示国外先进企业的烧结矿已经达到140kg/t的水平。在一些国家甚至可以将高炉槽下的返矿全部加入高炉，实现零返矿量的目标。对于我国而言，一些企业的总返矿量高达500kg/tFe～800kg/tFe，难以实现无返矿炼铁，究其原因，是我国高炉炼铁中接收颗粒矿的能力不够高，我国高炉可允许的铁料粒度下限是0.2mm，难以接纳大量小于5mm的颗粒矿。炼钢过程中，随着对高炉内部现象认识的深入和监测控制手段的完善，对于原料条件和地区差异等条件，他们都可能影响到高炉炼铁的质量和效率这些在高炉炼铁工艺中对于高炉操作整体水平的改善都有影响。

2.3 部分炼铁工人职业素养有待提升

原燃料质量会在很大程度上影响到高炉运行指标，通过原燃料质量的影响以及在高炉操作者的作用下，高炉运行就具有很多不确定因素，这就要求现代高炉操作者要具备较高的操作水平。在理论知识储备方面，现代高炉操作者要对冶金物理化学知识有一个系统的掌握，还要对高炉冶炼过程的原理、高炉运行中各种现象有较为深刻的认识，熟知他们的本质特征和关联特征，此外对于高炉运行在实际操作中的各种突发状况，要有充分的认识，对其控制手段的两面性也有一个较为清晰的认识。然而现实生活中，不少高炉操作者对此方面的专业教育知识较为缺少，在经过系统的、专业的技能培训之后，才会逐渐成为一名合格的高炉作者。同时，不少工厂并没有重视对在岗高炉操作者的技能技术培训，学员同样对于学院扩展专业的相关高炉炼铁知识，以及与之相关的现代技术的运用也较为生疏。因此其职工的专业素养难以得到保障，这对于高炉炼铁实践的发展是一个较为重要的制约因素。

3 当代高炉炼铁技术改进方向

3.1 改进废钢炼铁技术

笔者认为，针对当代高炉炼铁技术中存在的不足之处，笔者认为应该改进废钢炼铁技术，将废钢纳入高炉炉料系统中，从科学化的高炉炼铁工艺来看，要加强对废钢的质量鉴定和种类区分，确定一些废钢可以达到高炉炼铁的质量要求，进而加以科学规范的运用，不断实现高炉炼铁过程中废钢利用的最优化。并且总结这一标准，形成行业规范固定下来，作为高炉炼铁废钢利用标准，真正提升废钢的利用率，为高炉炼铁节约成本，提升质量，不断增加高炉炼铁的行业竞争力。

3.2 实现全焦入炉降低炼铁返矿量

将焦化生产的全部焦炭及焦炉煤气全部用于高炉这就属于全焦入炉，这样的炼铁方法可以实现焦炭成本的最小化。在这种工作中，主要是将焦粉入炉和焦炉煤气喷吹。笔者通过研究认为，如果焦粉能在高炉中得到充分的使用，可以实现经济价值的最大化。在焦粉入炉的操作中，要将焦粉进行筛分，将焦粉中大颗粒的部分混入炉中的铁料混合，从高炉炉顶加入，将其中的粉末部分加到喷吹原煤中，在制粉、喷吹系统的共同作用下与煤粉一起喷入高炉。经研究，笔者认为将焦炉煤气用在高炉喷吹上的优势条件很明显：一来具有较高的能量利用率，充分发挥高含氢量这一优点来对高炉还原过程进行改善，从而使高炉中固体燃料效果明显；二来由于高炉混喷焦炉煤气的喷吹量比较大，而且具备灵活的调节能力，可以实现能量的最优化。

3.3 优化高炉炼铁流程

高炉炼铁流程是一个极其复杂的过程，其中包括焦化、造块、高炉热风炉、高炉本体、高炉喷煤、煤气净化、渣铁处理这些复杂的工序。通过高炉炼铁流程的优化来不断提升各个工序之间的匹配程度，以便实现炼铁效果的最佳化。在高炉复合喷吹的这一程序中，通过风口喷吹来实现高炉燃料的输入，高炉复合喷吹是根据炉中资源条件的变化，进一步改变喷吹物料的排列组合，其目的是实现高炉喷吹的最佳效果，这是代表着高炉喷吹技术一个新的发展方向，是实现高炉炼铁流程中在喷吹和工序优化结合两道工序的一个重要内容。在高炉混喷方面，我国的技术发展仍然有很大的潜力，在混喷燃料的种类方面也有很多的选择，除了混喷焦炉煤气之外，天然气、焦油、废塑料、废油等这些物质都可以成为混喷的选择。在现代高炉技术发展中，具备一个灵活的混喷系统已经是不言而喻的，可以进一步体现其适应不同时期不同燃料条件的能力，进而持续保持最佳的喷吹效果。除此之外，高炉炼铁流程中还需要剩余工序的协同配合。例如如何有效回收炉渣显热、如何高效实现高炉热矿热焦入炉等，这些工序在理论与实际工业应用中都有较大的差距，因此需要相关研究者深入一线实践，密切合作生产。

4 结语

一个国家的重工业基础无疑非钢铁行业莫属，它也是一个国家综合国力和工业化水平的重要标志。我国钢铁行业在实践中面临产能过剩的不利局面，国内钢材转化率不断降低，钢铁企业的亏损现象时有发生，行业转型升级也势在必行，面对这样的背景，高职院校对于炼铁设计课程的改进有着重大的研究意义。本文笔者通过提出创造性的建议，对高炉炼铁工艺进行阐释，虽然无法预知这一技术的发展前景，但高炉工艺已取得的巨大优势，加上持续的革新探索，将使高炉炼铁工艺在高效节能和经济性上保持竞争力，同时也使高职院校培养一大批专业性的钢铁职业工人，促进钢铁行业专业化、和高效率的发展。