冶金技术在炼铁高炉中的应用和发展

冶金技术在炼铁高炉中的应用和发展

王岭 李鑫

日照钢铁控股集团有限公司 山东省 276800

摘要：冶金技术是指从矿石中提取金属及其金属化合物，然后再使用各种加工方法将金属或金属化合物制成具有一定性能的金属材料的过程和工艺。改革开放以来，随着我国经济社会的高速发展，我国的冶金技术取得了巨大的进步，使得冶金炼铁效率得到了极大的提高，钢铁的生产质量也有了质的飞跃，基于此，本文主要对炼铁高炉中冶金技术的应用进行分析探讨。

关键词：炼铁高炉；冶金技术；应用分析

引言

近几年，随着我国社会改革开放的程度不断加深，市场经济得到了质的飞跃，特别是在冶金技术方面的进步与发展幅度非常大。冶金技术在炼铁高炉中的应用现在已经非常普遍，所以冶金技术的提升对于炼铁高炉也起着重要的作用。据目前炼铁高炉中冶金技术的应用现状来看，它带来的经济效益是十分明显的，所以我们必须对炼铁高炉中冶金技术的应用做进一步的研究，使得经济效益最大化。

1 冶金技术方法

冶金技术是将金属以及金属化合物从矿石中取出，并且加工成所需要的金属材料的技艺。

1.1 炼铁高炉冶金技术火法冶金

高温冶金技术主要在高温条件下进行。这该技术的施工原理主要是基于物理变化来进行的，其中高温下的矿石从第一固态进入液态，最后进入气态。在冶金技术施工的过程中，矿石会发生物理变化，矿石的内部材料被分离，在高温的条件下，逐渐由最先的固态转变为液态，到最后甚至是气态。在矿石发生变化的过程中，矿石的内部物质会被分离出来，产物主要是单质或者是化合物。

1.2 炼铁高炉冶金技术电冶金

电冶金技术主要就是指利用电对矿石中的金属材料进行提取的方法。通常，它可以分为两类：首先是电热冶金技术，这种方法与高温冶金技术雷同，它们最大的区别在于电冶金技术是通过使用电来对相关物质进行加热。其次，就是电化学冶金技术，方法就是利用电化学技术进行提取。

1.3 炼铁高炉冶金技术湿法冶金

湿法冶金技术与其他的冶金技术有所不同，湿法冶金是在溶液中进行冶金的过程。并且这种冶金所需的温度并不是很高。整个过程大致如下：首先对金属进行浸泡，清洁和微加工等简单处理。在浸泡之前时，首先用溶剂处理矿石，并且使金属与溶剂发生化学反应，并迅速变为离子状态。其次，在洗涤阶段主要是除去金属中所含有的杂质，并且该阶段要在溶液中进行。净化部分主要就是将金属中的杂质去除的过程。最后，金属形成是通过再处理等从洗涤溶液中提取金属。

2炼铁高炉冶金技术的应用

由上述内容可以看出冶金技术分为3种，分别是火法冶金、电冶金、湿法冶金。冶金技术在高炉炼铁中广泛应用，既节约材料、保护环境，也提高了经济效益。目前我国的炼铁高炉冶金技术应用主要表现为以下几方面：

2.1高炉喷煤技术

高炉冶金是指在高炉风口向内喷煤粉，煤粉是作为还原物与铁矿石发生反应，同时也为冶炼过程中提供热量。如今经典的工艺流程为：中速磨制粉—热风炉废气+烟气炉—大布袋收粉—并联罐—直接吹风—单管吹风+分配器。传统冶炼过程中焦炭与煤粉作用几乎相同，但是使用煤粉可以减少焦炭含量，同时高炉炼铁中的焦含量比例也会下降，既提高了炼铁质量，又防止了环境污染。以宝钢为例，高炉炼铁中的喷煤技术是现代技术的重大改革，是发展中的里程碑。

2.2高炉双预热技术

炼铁高炉所需能源有78%是由焦炭和煤粉燃烧提供的，剩下的则由热风和炉料化学反应热提供。高炉炼铁过程中所用的煤炭有34%的能量会转换为副产煤气（包括高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气）。回收利用副产煤气是节能减排的重要手段，是降低生产成本的有效措施。双预热技术就是利用高炉煤气燃烧产生的高温废气与热风炉烟道废气的混合气体作为热源，混合气体可将煤气和助燃空气预热至300℃以上。

宝钢、昆钢、鞍钢等多家企业在炼铁高炉中应用了双预热技术后都取得了1200℃以上的高风温。宝钢3号热风炉使用分离型热管式余热回收双预热装置，4号热风炉使用分离型热管煤气、空气双预热器装置；济钢第二炼铁厂1号高炉投产后即使用顶燃式空气、煤气自身双预热热风炉，也得到了1200℃以上的外送热风。

采用余热回收技术，使用转炉煤气进行烧热风炉，利用高炉废气热代替化学热，以热管（金属）换热器预热助燃空气或煤气，有效节约了焦炭，改善了热风炉燃烧工况，提高了焦炭利用率和高炉炼铁率。目前，我国炼铁业在高炉双预热技术中回收利用的废气余热仅为25.8%，以热力学定律为基础的计算和分析表明，此值具有极大的提升空间。

2.3高炉干法除尘

高炉除尘技术可以分为干法和湿法除尘两种，通常在干法除尘的过程中需要湿法除尘作为备用。而干法除尘又分为高压静电除尘和布袋除尘两种，其中，布袋除尘的成本低且除尘效果较好，适用于水资源缺乏的地区。但是，从我国太钢1200m3高炉于1978年第一次引进该技术后，由于其操作麻烦，便没有推广使用。随着技术发展的成熟，我国自主研发的高炉煤气低压脉冲布袋除尘技术已在2600m3以下的高炉炼铁中广泛推广，使得炼铁工艺又一次飞跃。目前，我国已经解决了高炉开炉、长期休风、炉况失常时煤气的处理等问题，逐渐呈现出湿法除尘被淘汰的趋势。例如我国京唐5500m3的高炉使用了全干除尘法获得了成功，并取得了良好的效果。

3冶金技术的发展趋势

3.1以“低焦煤、无污染”作为发展方向

随着我国社会的不断发展，“绿色”的理念也逐渐深入到各行各业中，因此，我国炼铁行业也影响“绿色”方向发展，不仅需要对现有的冶金技术进行创新，还应从以下三个方面贯彻“绿色”理念。

应对高炉炼铁反应技术进行创新，不断对新技术及新能源进行探索，不断改变当前的技术进而是实际的反应效率得到提升。如，通过矿石、焦炭的比例促使反应效率的提升；通过使用新型催化剂提升其反应效率；通过合理控制温度来提升反应效率[5]。

应不断对炼焦配煤系统进行优化，为符合当前实际冶炼需求，应不断对配煤方案进行创新，对配煤比例进行优化，进而使企业在进行冶金的过程中减少对煤焦的依赖性，不仅能实现节能减排的目的，还能有效降低对环境的污染，最大程度的保护我国生态环境。

还应对绿色冶金技术加大研究，通过减少生产过程中产生的污染物的排放量，实现无污染生产，不仅对改善我国生态环境有效，还能促进我国冶金行业的可持续发展。

3.2加强可再生无污染技术的探索

我国炼钢行业对生态环境的污染是有目共睹的，因此，炼钢企业在生产过程中，将更多的关注重点放在降低焦炭比例、提高反应效率上，通过探究矿石与焦炭的恰当配比、在低温、高速中还原、选择适合的催化剂进而实现反应效率的提高，不仅能减少对生态环境的污染，还能促进技术的不断发展与创新。在当前的市场环境下，我国高炉炼铁技术也正在飞速发展中，不断提高资源的利用率，减少对环境的污染是我国当前各炼钢企业的头等发展大事。

4结束语

虽然我国炼铁高炉在生产时存在一些问题，但我们只要加大力度研究冶金技术，并积极培养专业人才，一定会促进炼铁高炉技术不断的创新改革，不断的改善资源利用率，我们需积极向别国学习冶金技术与此同时并不断提升我国炼铁高炉技术，深入探索新能源技术，确保我国未来的高炉炼铁冶金技术发展。

参考文献：

[1].罗西希;双辉等离子表面冶金技术制备Fe-Al-Cr合金层及其性能研究[D];南京航空航天大学;2015年。

[2].顾雪冬;45钢表面双辉制备Fe-Al合金层工艺及性能的研究[D];南京航空航天大学;2017年。

[3].范莉娟;循环流化床煤基铁矿石粉直接还原的试验研究[D];中国科学院研究生院（工程热物理研究所）;2015年。

[4].王圣典;密相输运床气固流动特性研究[D];中国科学院研究生院（工程热物理研究所）;2016年。