高炉冶炼炼铁技术工艺及应用研究

2022-08-03王洪峰

山西冶金 2022年3期

王洪峰

（山东钢铁集团股份有限公司莱芜分公司炼铁厂，山东济南 271104）

炼铁技术是维持钢铁工业发展的关键技术，高炉设备冶炼既是冶炼生产的形式，也是生产钢铁的重要保证，具有环境污染小、效益高的特征。现阶段部分企业一味追求利益，满足企业家追求利益方面的需求，导致效益无法提高难以实现共赢，工业发展难以实现可持续目标。因此如何改进冶炼炼铁技术，提高工业生产质量是当前人们研究的主要方面。炼铁行业是工业生产的主要行业，炼铁技术也是行业发展的技术之一，更是我国冶炼行业可持续发展的关键。

1 高炉冶炼炼铁技术

高炉设备是冶炼设备之一，是保证炼铁实现的重要关键，高炉的上部结构装置了材料入口、煤气出风口，在高炉下部设置了排气口和出铁口。高炉生产的时候，将原材料放在高炉进料口，在高温作用下还原铁。高炉冶炼主要是生产生铁，经过生产高温工艺处理煤气，能够为多种设备提供燃料，减少环境污染，在很大程度上提高资源能源的利用效率。高炉冶炼是钢铁行业发展的主要方式，钢铁生产是国民经济生产内容的一部分，新时期我国正从“制造强国”方面转型，制造业发展关系到国民经济发展，因此钢铁生产效率、生产质量直接关系到我国的经济发展速度。高炉炼铁过程存在高消耗、高污染的特征，对人们的生活产生负面影响。因此为了减少能源资源的消耗，促进企业拓展高铁冶炼炼铁工艺，实现低消耗、低污染的目标，这也是新时期研究高炉冶炼炼铁技术工艺的目标。高炉冶炼炼铁工艺流程主要分为四个部分，分别是上料、装料、通风、煤气净化。在上料部分工作人员根据高炉内容来进行科学、合理调整原材料的比例，提高原材料的利用率，减少生产过程产生的资源浪费现象从而节省成本。装料环节需要保证原材料在高炉内的分布均匀、合理，避免材料存在浪费现象；通风主要是为材料的燃烧提供足够的燃料，保证原材料能够充分燃烧。将空气送到热风炉中加热，加热后的空气进入高炉内助燃，提高燃烧质量。煤气净化环节是冶炼行业实现节能环保的主要方面，通过将煤气进行科学处理，进行煤气净化来减少污染程度。高炉冶炼工艺整体如图1 所示，可以看出高炉冶炼是主要环节。

图1 高炉炼铁工艺

2 高炉冶炼炼铁技术工艺与应用

2.1 喷煤技术

该技术实际使用范围非常广，常在高炉风口位置向高炉内部喷入煤粉为冶炼过程提供充足的热量。传统冶炼过程主要使用焦炭，焦炭与煤粉的作用相似，结合实际情况来看煤粉更具有优势，使用煤粉可以减少焦炭含量，提高冶炼质量。实际使用过程可以减少环境污染，提升冶炼工艺水平[1]。

2.2 双预热

该技术主要是使用高温废气和各种混合气体作为生产热源，提高废气利用率来同时预热煤气和空气，为冶炼提供重要的热量条件。进入新时期之后，该技术被广泛运用在冶炼过程中，预热温度会提升到原本的四倍以上，节省焦炭用量，提升炼铁效率。当前我国废气回收率整体比较低，该技术使用可以提高废气利用效率。整体上来看该技术发展空间较广，能够促进环保事业不断发展。

2.3 干法除尘技术

干法除尘技术是我国当前自主研发的重要冶炼技术，该技术在新时期利用范围非常广，具体运用不断成熟，促进了炼铁技术的进步。干法除尘技术是高炉除尘技术中的重要组成部分，能净化煤气。当前的干法除尘技术能够提高煤气处理效率，实现高效利用生产，起到保护生态环境的作用，降低生产成本，为企业赢得更多的经济效益与社会效益。

2.4 粒煤喷吹

粒煤喷吹技术最早在国外起步，主要广泛运用在发达国家，通过分析该技术，意识到该技术与我国传统的粒煤技术相比具有更多的优势。具体使用过程中具有不易爆炸等危险情况，使用比较安全，也能够在很大程度上节省资源能源。该技术从各方面来看，都可以运用在多个钢铁企业中，能够在很大程度上保证生产效率、生产质量，降低企业在此环节的成本投入。企业需要结合自身的发展情况，充分考虑成本投入，在生产效率与设备投资同等条件的基础上，粒煤投资比煤粉投资节省超过70%的成本，能够帮助企业实现经济效益、社会效益的提升[2]。

2.5 热压含碳球团

高炉炼铁过程中消耗大量能源资源，为减少能源资源的消耗，可以使用热压含碳球团实现节能环保。热压含碳球团能够充分利用矿物资源，实现矿物的多次利用。根据调查数据发现当球团的含量超过31%，钢铁的产出量也随之增加，同时钢铁的残渣、能源消耗也会在很大程度上减少。因此在热压含碳球团在冶炼炼铁环节有重要的作用。球团的形成主要由煤粉与粉矿预热的时候温度能够达到要求，原料预热之后充分融合。主要就是让其搅拌均匀，之后温度不断升高，将热压块进行处理，制作成含碳球团。

2.6 控制顶压与含氧量

钢铁冶炼受到温度的影响，炉顶压力很大，要想冶炼出来的钢铁质量得到保证，就要控制炉内顶压。高炉的炉顶有一定压力承受极限，在炼铁的时候在尽可能的限度范围内增加一些压力，有利于冶炼、生产钢铁。压力增加后也会对炉内的气体产生影响，导致最终的净化环节比较困难。在此过程中煤气和矿物接触，时间越长铁产量更大。实际上仅仅控制炉顶压力是远远不够的，氧气不充分就存在燃烧不完全的情况，因此产生有害气体，造成环境污染。这就需要在燃烧的过程中尽可能保证氧气的充分、充足，提高产量。且氧气一定要适中，太高或者是太低都会影响钢铁的质量。

2.7 风温控制

高炉炼铁中风温是重要的控制因素，风温不够高就会影响到能源，当前高炉冶炼所维持的风温大概为1 000℃，部分能力比较强的企业风温可以上升到1 200℃。国内最高温度与国外国家相比还存在一定差距，要想保持高风温就要使用热风炉来实现。热风炉消耗能量虽然多，但在保持风温方面有独特的作用，热风炉的实现也有两种类型，顶燃式与蓄热式，前者充分利用气体，也可以提高的温度，提升至1 300℃；后者不能充分利用气体，但是温度可以提高到1 300℃[3]。

3 高炉生产注意事项

高炉生产中，注意事项应该引起人们的关注。首先在材料的选择上，要选择优质燃料，优质燃料可以提高产量和降低污染，为炉内提供必要的矿物质、提高铁的还原效果。高碱度的烧结矿就是优质原料的一种，这种原料的获得是含铁的矿料经过高温烧结之后获得，由于液相生层量大，粘接强度高，因此要使用合理的方式来组成矿物混合料。其次应该选择优质焦炭，焦炭是影响炼铁质量的重要因素，需要尽可能保证焦炭的质量。不使用表面有蜂窝状的焦炭，这种焦炭的质量、强度都比较差，实际使用很容易与其他气体混合发生反应。最后高炉的日常使用要注意炉身结瘤情况，减少亏料现象。