黄鑫
天津钢铁集团有限公司 天津市300000
摘要：随着经济和工业的快速发展，生产钢铁主要的方式就是高炉冶炼，采用高炉冶炼冶铁技术生产的钢铁产量在钢铁总产量中占比超过95%，而非高炉冶炼冶铁工艺生产的钢铁占比仅5%左右。虽然，目前整个钢铁行业的生产对于高炉冶炼冶铁技术的依赖程度较高，但是不可否认的是，采用该技术所导致的高污染、高耗能问题已经到了不容忽视的地步，因此，有必要对这项技术进行深入研究，以期进一步完善技术体系，实现清洁化生产，达到节能降耗的目标。钢铁企业在追求生产效率以及经济效益的同时也应关注技术的改良进步，研究高炉冶炼冶铁技术的实际应用，兼顾经济效益、生态效益以及社会效益。
关键词：高炉冶炼；炼铁；技术工艺；应用
引言
炼铁工业已迈入绿色化、智能化发展之路。中冶赛迪根据多年冶金技术研发与工程实践，在高效、长寿高炉领域取得了一系列成果，开发了多项低耗低碳冶炼技术，助力炼铁工业的绿色化发展。同时，将智能化作为引领炼铁技术从传统工业向高质量发展的重要引擎，基于冶金工程流程学理论，创建了全球首个铁区一体化智能管控平台。
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高炉炼铁探究目标
当前高炉炼铁仍然是主要的钢铁生产方式，当务之急是通过技术与工艺的优化，适当改进操作，从源头上重视煤气排放的问题，使高炉炼铁过程中的煤气实现有效的转化，避免排放到空气中，影响附近居民的生活质量。热压含碳球团的应用可以解决这部分问题，但是技术与工艺的发展不能停滞不前，利用更先进的燃料装置极大程度的降低能量的损耗，寻找更高效清洁的燃料，响应国家节能减排的号召，真正实现高炉炼铁的可持续发展。这样，我国的钢铁产业才能在行业竞争中具有相应的优势。
3高炉炼铁技术工艺应用新探究
3.1控制炉内含氧量、顶压
高炉炉顶压力对于整个冶炼过程极为关键，理论上来说，在炉顶承压的范围内提高炉顶压力可以增加钢铁产出。对炉顶增压后，高炉内部气体流动性会明显降低，从排气口排出气体后不会因气体流动性过强导致气体净化系统的工作压力过大，并且可以使煤灰在高炉内和矿石充分反应。同时由于煤气停留在高炉内部的时间延长，煤气和矿物质相互接触的时间更长，有助于充分还原铁矿石中的铁元素，进而增加产出。在增加炉顶压力时，同时也需要适当控制高炉内部含氧量，确保高炉内部氧气充足，从而使燃料可以充分燃烧。这一方面可以显著降低冶炼过程中的气体排放，减低对大气环境的污染；一方面也能提升产出铁液的质量与产量。根据实验研究表明，在一定范围内，高炉内部氧气燃料比1%，即可使铁液产出增加5%。所以说合理控制高炉内部含氧量极为关键，建议将高炉内氧气燃料比控制在5%左右，不宜过高或者过低，否则都会影响铁液产出。
3.2高炉喷吹废塑料颗粒工艺的应用
废塑料的再利用是一个值得关注的问题，对于高炉炼铁来说，将其作为燃料喷吹如高炉是一个很有效的方法。在我国高炉喷吹废塑料技术还处于刚起步阶段，但其应用确是得到多数企业和部门的认可的。因此，在高炉炼铁实际的操作中，要特别注重煤粉与塑料颗粒在高炉喷射时的质量。工作人员要确保煤粉与塑料颗粒融合是有效的，适当的对煤粉与塑料颗粒进行预热操作，保障煤粉可以在炉内进行充分的燃烧，提高燃烧效率和之后的反应效率。可以看出，高炉喷吹废塑料颗粒技术不仅可以有效缓解现下严重的白色污染问题，还可使高炉炼铁技术更上一层楼，成本低，效果好，易被社会接受，是一种可行且值得推广的技术。
3.3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。
3.4其他技术的应用
现在的产业都在追求降本提产，高炉炼铁可以通过合，理的搭配原料，适当降低品味前提下大幅度降低原燃料的成本。主要运用到原燃料调配技术应用包括：烧结矿生产调控，采用高品位、中品味、低品位的矿粉搭配使用，在此基础上，使用烟气烧结技术，提高垂直燃烧速度，改进厚料层烧结的水分含量，燃料的破碎粒度等，杂料的配比也要给予一定的重视。高炉扩容技术应用也是降本提产的一大措施，也就是厚壁高炉改造薄壁高炉，这具有一定的可行性，不仅避免重新加盖高炉的高额成本，还可以最大化的利用原有设备，包括炉顶设备、炉壳等。在现行的改造方案中，容积增加率都比较高，一般在18%~47%的增加率，改造后高炉绝对产量都提升幅度较大。加钛护炉技术的应用可以保证钢铁生产的稳定。高炉炼铁技术工艺生产中具有“上端透气，下端流动”的显著特征，这就对高炉的品质提出了巨大的考验。为了保证钢铁的稳定生产，要对高炉本身采取一定的保护与养护措施，将含钛护料或者钛一同加入其中可以满足要求。提高铁水质量的技术应用可以保证铁产品的质量，要特别注重优化高炉装料制度，指定完善的操作方针，在达到产量稳定前杜绝因炉况波动造成的铁水质量降低的情况。并结合实际，加强过程控制，严格控制炉温下限，确保炉缸物理热充沛。还要求高度重视高炉休复给风操作。
结语
高炉智能控制涵盖的范围、内容、运行要求、应该解决的核心问题等。高炉智能控制系统开发过程中应充分模拟高炉工艺专家的智慧，重视研究高炉“多变量、大滞后、非线性、全时空”特性，构建高水平数据平台，尽可能采用最简单的技术，重视使用平台工具，构建合理的智能控制开发模式，模拟高炉专家的思维，准确定位，先易后难。不断找寻更完美的方案，实现利益的最大化。相关的技术人员要积极总结实操经验，完善优化高炉炼铁的技术工艺，切实履行国家提出的节能减排，低碳环保的政策，同时降低成本，为我国的钢铁产业在激烈的市场竞争中开辟新天地。
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