高炉冶炼炼铁技术工艺和运用分析

魏万虎

（酒钢集团榆中钢铁有限公司，甘肃 兰州 730104）

自改革开放以来，我国重工业发展规模逐渐扩大，并成为促进我国经济持续发展的重要领域之一。而炼铁作为钢铁产业中的重要工作内容之一，能够直接关系钢铁产业发展状况。尤其近年来，经济市场对钢铁产品需求量逐渐增多，并且对其生产质量和生产效率提出更高需求。在这一发展背景下，钢铁产业为了满足社会需求，广泛运用高炉冶炼炼铁技术，在一定程度上提高了炼铁质量和效率[1]。由此可见，高炉冶炼炼铁技术已经成为推动钢铁产业持续发展的必要途径。想要充分发挥高炉冶炼炼铁技术的作用和价值，需要钢铁企业在应用该技术时能够严格按照工艺流程进行作业，并且在提高质量和产量的同时做好环境污染控制工作，从而为推动钢铁行业健康发展提供保障。

1 高炉冶炼炼铁技术概念

1.1 结构分析

高炉是高炉冶炼炼铁技术中的主要设备之一，其在设计方面具有独特性和技巧性特征。高炉外形为圆筒形，并设有出风口、排气口以及炼铁进出口。在炼铁作业过程中，需要技术人员将原材料投入高炉上端入口，通过冶炼制作，将钢铁产品从高炉下端排出。由于矿石强度较高，在冶炼过程中需要极高温度。因此需要高炉具备较强的耐火性。另外，在炼铁作业中，除高炉设备外，还需应用其他设备辅助操作，从而保证炼铁作业能够有序完成[2]。高炉在运行过程中，在高温高火作用下，炉内的矿石分子结构会不断分解，并与还原剂充分结合，从而形成钢铁产品。同时，在钢铁冶炼过程中会产生大量碎铁、废渣，需要通过高炉排出口排出。

另外，高炉作为炼铁作业中的主要设备，其运行状态直接影响作业的安全性和稳定性，因此，检查高炉运行状态也是炼铁作业中必不可少的流程之一，燃烧器作为高炉中的核心设备，在长期投入运行过程中容易产生故障问题，因此需要钢铁企业定期做好燃烧器维护检修和质量评估工作，保证其运行正常。另外，在炼铁过程中，如果发现高炉发生故障，需要钢铁企业聘请专业团队对其进行分析和维修，避免操作不当引发安全事故。

1.2 工艺流程简述

高炉冶炼炼铁技术具有专业性和复杂性特点，在实际应用过程中需要严格按照技术规范和工艺流程进行作业。了解其工艺流程具有重要作用。简单来说，高炉冶炼炼铁技术可以分为四个部分，分别为：上料、装料、通风、废气废渣排出与净化[3]。高炉炼铁过程中会产生大量废渣和煤气，需要将其全部排出。但结合现阶段钢铁企业炼铁作业实际情况来看，由于煤气净化需要投入一定的人力、物力和财力，导致部分部分钢铁企业存在重视钢铁练出，忽略煤气净化等问题。然而，在炼铁作业中净化煤气具有重要作用，也是必不可少的工艺流程，能够降低企业炼铁产生的污染，从而实现钢铁企业节能生产需求。所以，企业在钢铁冶炼过程中需要重视煤气净化工作的重要性，保证炼铁作业安全、有序进行。

具体对高炉冶炼炼铁技术的工艺流程进行分析，可以分为以下几点：第一，上料。需要技术人员结合生产需求以及高炉肉容量大小，判断原材料投放分量，并将原材料输送到高炉内部。一方面可以保证炼铁质量满足工艺标准，另一方面可以节约原材料，降低企业成本支出，第二，装料。技术人员需要将原料按照科学比例进行分配，并全部装入高炉设备中。保证原材料充分利用，从而为提高炼铁质量奠定良好基础。第三，通风，高炉炼铁过程中通过通风系统，可以为高炉内部提供充足氧气，保证炼铁作业顺利进行。其通风原理是通过热风机加热空气，使原材料能够在高温作用下冶炼。第四，废渣、煤气排出与净化。这一流程也是最重要的一步，因为高炉炼铁过程中会产生大量煤气，如果处理不当会导致煤气进入大气，对环境和人类造成一定危害，为了避免这一问题，企业需要采取措施做好净化工作，一方面为促进企业持续发展奠定基础，另一方面减少炼铁作业对社会造成的不良影响[4]。

1.3 高炉冶炼炼铁技术探究目的

近年来，我国给予重工业发展高度重视，钢铁企业作为重工业中的重要组成部分，虽然对提高我国社会经济效益有重要作用，但是在炼铁作业中却存在较为严重的资源消耗和环境污染问题。因此，本文针对高炉冶炼炼铁技术进行探究，其目的主要是在保证钢铁产品质量和产出量的同时，降低能源消耗，提高环境保护水平，为推动钢铁行业可持续发展奠定良好基础。

2 高炉冶炼炼铁技术的具体运用

2.1 利用热压含碳球团炼铁

高炉冶炼炼铁技术在应用过程中需要消耗大量能源。由于近年来我国资源能源处于紧缺状态。为了在保证钢铁产品质量和产量满足市场需求的同时减少能源消耗，需要在炼铁过程中充分利用热压含碳球团。从而实现矿物资源多次利用需求，有效提高资源利用率。具相关数据调查显示，在炼铁时采用热压含碳球团，如果其含量超出30%，钢铁企业的生产数量也会相对增加，同时会减少废铁、废渣的产出量[5]。可以看出，在高炉冶炼炼铁技术中应用热压含碳球团具有重要意义。

热压含碳球团主要制作过程中分为以下几点：第一，预热煤粉和矿粉，保证预热温度满足工艺需求，使原料可以在温度作用下充分融合。第二，将原料进行充分搅拌，保证搅拌均匀，并适当升高温度。第三，采取措施处理热压块，最终形成热压含碳球团。

2.2 控制高炉内部顶压和含氧量

高炉炼铁过程中，受高温影响，高炉内部炉顶会产生巨大压力，为了保证炼铁作业安全、高效展开，需要技术人员能够科学、合理的控制炉内顶压。具体来说，高炉在炼铁过程中，炉顶会存在一定的压力承受限度，技术人员需要在操作过程中尽可能将压力控制在允许范围内，从而为钢铁产出奠定基础。另外，炉内顶压增加，会对高炉内部的气体产生或多或少的影响，从而加剧煤气净化的难度和挑战。与此同时，在炼铁作业中，煤气会与矿物质充分接触，接触时间越长，钢铁产出量也会越多。因此，技术人员在炼铁过程中不仅要控制好炉内顶压，还要保证炉内氧气含量充足。一旦氧气不够，将会导致炉内原材料应燃烧不充分产生有害气体，不仅增加了净化难度，还加剧了环境污染问题。由此可见，合理控制炉内顶压和含氧量对提高钢铁企业炼铁质量和产量有重要影响。

2.3 维持高风温

风温是影响该高炉炼铁质量和效率的重要因素之一，在练铁过程中，如果风温不能满足炼铁需求，会增加能源消耗量。结合冶铁经验以及相关资料总结，在高炉炼铁过程中，最好将风温控制在1000℃左右，在条件允许的情况下，可以将风温上升到1200℃左右。由于我国重工业发展相对与发达国家而言起步较晚，虽然近年来在科学技术推动下得到了进一步优化和完善，但是风温最高温度仍然与发达国家存在一定距离[6]。因此，在高炉炼铁过程中，想要时刻维持风温，需要通过热风炉实现，虽然热风炉在运行过程中会消耗大量能量，但是能够充分满足高炉炼铁需求。现如今，钢铁企业较为常用的热风炉有两种，一种为顶燃式热风炉，另一种为蓄热式热风炉。其中顶燃式热风炉应用效果更好，可以充分利用气体，并且温度能够达到1300℃左右。而蓄热式热风炉虽然温度同样可以达到1300℃，但是无法充分利用气体，因此应用率相对较低。

2.4 高炉结瘤的原因和解决措施

高炉在长期投入使用过程中，不可避免会产生结瘤问题。其主要成因是在高炉炼铁过程中，炉内温度较低，导致高炉内部气体不稳定，从而形成结瘤，附着在高炉炉壁中，严重影响了高炉的运行效果，不利于提高炼铁质量和效率。为了改善高炉结瘤问题，需要针对性采取措施解决。具体来说，技术人员需要结合结瘤形成的原因，通过升高炉内温度的方式，保证炉内气体稳定，从而为提高炼铁质量和炼铁效率提供保障。另外，针对一些比较顽固的结瘤，需要钢铁企业采用炸瘤措施进行处理。具体操作是找到炉内结瘤的位置，并取用一定剂量的炸药，如此不仅能将结瘤全部去除，还可以维持炉内温度，从而充分保证高炉的运行效率。

2.5 燃烧焦炭

一般情况下，高炉炼铁过程中，需要保证温度在1800℃～1900℃之间，才能够满足炼铁需求。铁可以在高温作用下更好的完成氧化反应。为了满足这一目标，需要技术人员不断向高炉内部投放焦炭，保证高炉温度适中维持平衡状态。同时，在炼铁过程中，如果焦炭达到风口，会导致焦炭产生一系列化学反应，并生成大量二氧化碳。二氧化碳不断增加的同时，氧气也会减少，使得二氧化碳形成氢气和一氧化碳，这也是高炉炼铁过程中不可不或缺的化学反应之一。

3 结语

综上所述，近年来，经济市场对钢铁产品需求量逐渐增多，为钢铁企业带来了广阔发展机遇，为了满足市场需求，钢铁企业在炼铁过程中广泛应用高炉冶炼炼铁技术，虽然该技术在使用过程中有利于提高炼铁效率和炼铁质量，但是会消耗大量资源，并造成严重环境污染，为了保证钢铁企业在提高产出量的同时实现持续发展目标，本文结合高炉冶炼炼铁技术的概念及具体运用进行详细分析，希望能够为更好的应用高炉冶炼炼铁技术奠定基础。