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高炉冶炼炼铁技术工艺及应用分析

发表时间：2020/11/2 来源：《基层建设》2020年第21期作者：柳建平

[导读] 摘要：钢铁在重工业发展中有着不可替代的作用，对于我国经济发展有着非常重要的影响。

        湖南华菱涟源钢铁有限公司
        摘要：钢铁在重工业发展中有着不可替代的作用，对于我国经济发展有着非常重要的影响。钢铁在生产过程中，主要的生产方式是高炉冶炼，但在实际生产过程中，高炉冶炼会消耗大量的能量，并对环境造成污染，因此，为了实现高炉冶炼的可持续发展，为了降低对环境的影响，在实践过程中还应该不断总结经验，采用热压含碳球团应用、炉身结瘤以及炉内定压控制等技术和工业，对高炉冶炼技术进行调整，提升高炉冶炼炼铁技术水平的提升。本文首先对高炉冶炼技术进行分析，并对冶炼炼铁流程进行了探讨，最终提出了高炉冶炼炼铁技术的应用。
        关键词：高炉冶炼；炼铁技术；工艺；应用
        引言
        现阶段，我社会经济正处于快速发展阶段，对于钢铁的需求量还在增加，对于生产方式也提出更好的要求。高炉冶炼炼铁技术当前面临的最大的问题就是环境污染，能源利用等，只有不断改革优化，提高高炉冶炼炼铁技术，改进生产工艺，对固体炉料、炉内软熔区等环节进行控制，有效的降低污染物的排放量，减少对环境的污染，提高资源利用率，才能实现可持续发展。
        1高炉冶炼炼铁技术分析
        第一，喷吹生物质及木炭技术。在高炉冶炼炼铁过程中，采用新能源，可以有效的降低对空气中二氧化碳的排放量。而喷吹生物质及木炭技术则是利用动植物，或者是微生物代谢过程中产生的有机物作为新能源，对于环境保护有非常重要的作用。在炼铁工艺中，采用生物质以及废塑料，可以有效的降低能源消耗，这些新能源可以有效的替代原本喷吹过程中的还原剂，对于空气中二氧化碳的排放量有非常好的控制效果，还可以有效降低高炉冶炼恒温带温度，使得原料的还原能力可以得到提升。第二，粒煤喷吹技术。在西方发达国家中，一般高炉炼铁采用的是粒煤喷吹技术，这种技术有着节约设备投资、节约能源、安全度高，可以有效的降低生产成本，在高炉冶炼过程中应用非常广泛。第三，铁焦技术。在实际煤矿生产过程中，可以将铁矿粉与低价格的粘结煤等原料混合使用，通过连续式炉，加热干馏，可以得到三成或者七成铁焦，在通过专业设备进行冶炼，可以获得与原始技术相同的效果。利用铁焦进行冶炼，可以提升反应速度，还可以有效的节约煤炭资源。如果铁焦含量足够，冶炼的效果会更好，这种技术还处于研究和摸索阶段，未来有非常大的应用空间。第四，氧气高炉关键技术。首先利用变压吸附技术，通过气体的吸附分离原理，通过在固体材料上的差异吸附特性，利用周期性压力变换，以及气体提纯分离实现。这种技术是一种较为成熟的制氧技术，制氧工艺流程非常简单，并且设备现代化、自动化、操作简单，并且节能降耗效果非常好，这种技术也在不断被推广过程中。另外就是CCS技术,指的是封存补集到的二氧化碳，降低二氧化碳的排放，从而减少对环境的影响。在封存过程中，主要有地下埋存以及海底埋存这两种常见的方法，废弃煤田以或者油田，注入二氧化碳，这种植物埋存方法容易实现。
        2高炉冶炼炼铁技术的工艺流程
        高炉冶炼生产，其主要目的是将铁矿石分解，使其可以被融程铁液，这个过程需要炉本体以及其他的辅助设施共同完成。首先需要进行化学反应，利用氧元素将铁矿石中的铁元素以及非铁元素进行还原，分离出铁元素。其次在熔化后对还原后的金属，通过机械进行分离。最后可以通过对温度的控制，得到化学成分，利用液体和铁渣的交互，可以得到稳定的铁液。在高炉冶铁技术中，主要有以下步骤。第一，上料：在上料过程中，需要进的铁矿原料应该与高炉容量匹配，根据高炉的容积选择的材料比例要进行适当的调整。第二，装料：为了更好的使得原材料在高炉中可以得到充分燃烧，在原料进入高炉中应该充分均匀的分布，并保证高炉的密封性。第三，送风：将冷风利用设备加热之后，送达炉内，为高炉冶炼提供充分的燃烧氧气。第四，净化：在燃烧过程中会产生大量燃烧气体，这些气体如果直接排放到空气中会造成环境污染，因此必须对这些燃烧气体进行净化。第五，喷吹燃烧，将提前准备好的煤粉加入到炉内，可以有效的维持炉内的高温，从而可以得到合格的铁液。第六，铁渣处理：将熔化后的铁液越铁渣沉淀分离，并进行分别处理。
        3高炉冶炼炼铁技术的工艺应用
        3.1应用热压含碳球团
        在高炉冶铁中，通过热压含煤球团，可以有效的实现环保节能，实现矿物质的循环利用。在矿物质燃烧过程中，热压含碳球团比例超过31%，会有效的提升钢铁蝉联，降低铁渣的含量，从而使得资源可以充分利用，降低焦比，下降100kg/thm，也降低了能量损耗，降低了资源成本。

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在应用热压含碳球团前，应该对煤粉、泥浆、粉尘等材料进行提前处理。在混合搅拌过程中，应该将各种物质拌匀，使温度可以上升到600℃，将这些物质加工成热快，在通过热处理，就可以得到热压含碳球团。
        3.2控制炉内顶压与含氧量
        在高炉冶炼过程中，炉内的压力以及氧含量的控制非常重要，只有控制在一定范围内，才能有效的提升产量。气体的流动也会随着压力的变化而变化，一般情况下，在炉内排出口并不会出现气体流动，这也是的工作量会增加。炉内煤气停留以及接触的时间越长。炉内的反应越充分、越完全，燃料燃烧利用的越充分，获得的产量也会越多，对于得到稳定的、合格的铁液有非常重要的作用。在控制压力过程中，应该保证氧气的充足，氧气对于燃烧是否充分有着关键性影响，还有利于降低二氧化碳的排放量，对于提高铁液产量和质量有重要的作用。因此，在生产铁液过程中，应该有充足的氧燃料，提升生产质量。一般情况下可以将氧气燃料控制在4%～5%，太高或太低都对铁液生产产量造成影响。
        3.3控制热风炉传输风温
        在冶铁过程中，热风炉的传输风温也非常重要，一般要求不低于1000℃，我国冶铁在热风控制过程中还存在很多不足，应该对风温进行合理的控制提升，保证冶铁的产量。在热风炉中，最重要的就是热交换装置，这个装置是燃烧功率消耗最大的装置，一般有很多类型，常见的有顶燃式和蓄热式等，蓄热式虽然在燃烧温度方面可以达到，但不能有效的保证炉内气体分布的均匀性，从而使得热利用率不能达到应有的效果，造成资源郎芬。而顶燃式在应用过程中不仅可以达到理想温度效果，也可以保证均匀性，一次采用顶燃式热风炉是更好的。
        3.4处理炉身结瘤
        在冶铁过程中容易出现崩料现象，其中高炉结瘤是非常重要的影响因素。出现高炉结瘤，还会影响炉内气体的稳定性，因此需要定时进行高炉温度检测。出现高炉结瘤主要是因为原料中的锌符合过高，产生锌沉积，软熔带变化出现亏料，原燃料发生变化等。在停炉补喷后，如果炉内发生变化也会出现结瘤。在出现炉内结瘤后，应该提升炉内温度，使其可以满足热量，从而对补料进行调整，改善炉内情况。另外，还可以通过炸瘤进行处理，使得结瘤暴露出来，在确定准确位置之后放置炸药，是炸药与炉身间距保持在15cm，在炸瘤过程中不能出现炉凉的情况。
        3.5还原铁氧化物与非铁元素
        在高炉冶铁过程中，炉内有非常多的铁氧化物，如三氧化二铁等。在还原反应中一氧化铁与铁矿石可以发生反应，在1100℃可以将铁氧化物还原。从而高氧化物还原成为低氧化物以及铁，从而使得炉内会含有非常多的铁氧化物和非铁元素，比如硅、磷等，可以通过一氧化铁进行还原。
        3.6脱硫工艺
        高炉冶铁过程中，焦炭与溶剂中有非常多的硫元素，会造成铁元素出现热脆性，影响铁的质量。因此，需要通过脱硫工艺来进行处理。可以向炉内加入石灰石，使得石灰石中氧化钙与铁发生反应，出现硫化钙，最终经过沉渣处理，使得铁中的硫元素可以清除。
        结束语
        总之，高炉冶铁技术是工业发展过程非常重要的支撑，为了防止对环境的污染，降低能源消耗，应该不断提升高炉冶炼技术。通过对高炉冶炼技术流程进行分析，对细节进行处理，明确各个环节的关键技术，提高施工人员的责任心，加强对工艺各个环节的控制，对炉内温度、压力、含氧量等进行控制，对气体排放的处理，从而提升冶炼产量，降低对环境的危害。
        参考文献
        [1]朱明琦.关于高炉冶炼炼铁技术工艺及应用研究[J].冶金管理,2019(23):2-3.
        [2]张二星.高炉冶炼炼铁技术工艺及应用研究[J].冶金与材料,2019,39(03):80-81.
        [3]焦耀青,吴曦.高炉冶炼炼铁技术工艺及应用研究[J].冶金管理,2019(07):1+3.
        作者简介：
        1976年9月，男，湖南省娄底市，高级技师，高中。