高炉冶炼炼铁技术工艺及应用研究

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摘要：摘要：作为我国重工业产业，钢铁产业直接影响我国经济发展。高炉冶炼是钢铁主要生产方式，但也是高污染与高消耗的过程，在环保高效的生产政策号召下，实现高炉冶炼可持续发展，还需加强实践经验总结，在热压含碳球团应用、炉身结瘤处理与炉内顶压控制等关键

　　摘要：作为我国重工业产业，钢铁产业直接影响我国经济发展。高炉冶炼是钢铁主要生产方式，但也是高污染与高消耗的过程，在环保高效的生产政策号召下，实现高炉冶炼可持续发展，还需加强实践经验总结，在热压含碳球团应用、炉身结瘤处理与炉内顶压控制等关键环节入手调整，以提高高炉冶炼炼铁技术水平，带动钢铁产业转型升级。

　　关键词：高炉冶炼;炼铁技术;工艺

　　前言

　　社会经济迅猛发展，对钢铁产业的生产方式提出了更多要求。高炉冶炼面临的主要问题在于低碳环保的挑战、高炉技术的变迁与资源能源的竞争等方面，唯有不断改进优化高炉冶炼炼铁技术的生产流程与工艺，加强固体炉料区、炉内软熔区等关键环节的控制，减少炼铁能耗与污染排放，才能推动我国重工业稳中求进发展。

　　1高炉冶炼炼铁技术分析

　　1.1喷吹生物质及木炭技术

　　生物质在炼铁工艺中属于新能源，是指动植物与微生物新陈代谢后的有机物，可在热解方面通过碳化减少二氧化碳排放。在高炉炼铁工艺中应用生物质与废塑料，能够减少人力物力等资源消耗，同时能在高炉喷吹中取代粉还原剂，在控制二氧化碳含量与降低高炉恒温带温度、提高原料还原能力等方面的特征优势可以与煤粉等同。

　　1.2粒煤喷吹技术

　　高炉粒煤喷吹技术在国外发达国家广泛被应用，凭借不易爆炸、节约能源、节省设备投资、降低生产成本等特征优势，在高炉冶炼领域得到了广泛发展。

　　1.3铁焦技术

　　铁焦技术是指在煤矿生产过程中，将铁矿粉与低价格的微粘或非粘结煤等生物原料进行混合，经过连续式炉的加热干馏获得三成或七成铁焦，再利用专业设备与相应方式完成冶炼，冶炼成果可以与原始技术等同。利用铁焦取代原有物质，不仅提高了反应速率，同时节省了煤炭资源。尤其是铁焦含量超过30%的，可获得理想的冶炼成果。这项技术仅在发达国家应用，仍处于摸索性前进阶段，有较大的进步空间。

　　1.4氧气高炉关键技术

　　首先是PSA技术(变压吸附技术)。气体吸附分离技术的原理主要以气体组分在固体材料上的差异吸附特性为主，通过周期性压力变换以及气体提纯分离得出实现。技术是一种高科技含量的比较成熟的制氧技术，有着制氧工艺流程简单、设备投资低、自动化水平高、操作维护简便、节能等优势特征，随着节能降耗技术的大力推广，PSA技术的市场将不断拓展。其次是CCS(碳捕集与封存技术)技术，是指封存捕集到的二氧化碳，减少其排放到大气中对环境的影响。封存方法以埋存为主，地下埋存与海底埋存方法比较常见，是指向废弃煤田与油田中或海水层中注入二氧化碳，相对于植物埋存方法比较容易实现。

　　2高炉冶炼炼铁技术工艺的应用研究

　　2.1应用热压含碳球团

　　在进行高炉冶炼炼铁的过程中，所需的铁能源消耗相对较大，因此，需要尽量减少能源消耗，同时需要确保一定量的铁产出。在高炉冶炼的过程中，通过应用热压含碳球团能确保实现减少能源消耗，达到节能状态。热压含碳球团的应用，能够在高炉设备内部加强矿物质的化学反应，提高铁的产出量，实现最大限度的能源利用与产出。当热压含碳球团的含量到31%时，能够扩大铁含量的产出，在热压含碳球团的应用过程中，需要在高炉的设备内部进行预热，确保高炉设备的内部温度达到钢铁冶炼的要求。

　　2.2炉内顶压、含氧量的控制

　　若想提高高炉冶炼炼铁的整体水平，降低对空气的污染，则需要尽可能运用较少的原料提炼出数量较多的钢料。在具体的作业开展中，首先需要确保炉内的顶压得到一定控制，避免由于产生较大压力以及高温高压对炉内的顶压失去控制，从而对高炉炼铁工艺产生影响。因此，在高炉炉顶的抗压控制过程中，首先要确保炉顶顶压压力承受限度在控制范围内，在冶炼过程中，对高炉内部尽可能施加一定程度的压力，不仅能够有利于钢铁的产出，同时能够避免炉内顶压承受过多压力而使冶炼作业失去控制。除此之外，在压力增加过程中，还需要确保高炉设备的内部气体有秩序的进行流动，避免对最后一步的煤气净化工作产生影响。而在此之中，当高炉内部的煤气和粉矿物质融合和接触时间越长，冶炼产量也就会越多，在这个过程中仅对高炉冶炼炉顶压力进行控制相对来讲比不足性较大，还需要对炉内的氧气以及气体流动进行控制。因此，在高炉冶炼作业的开展过程中，若冶炼设备内部的氧气不足，可能无法通过氧气还原大量高炉内部的生铁，导致产出铁含量较低，在铁燃烧不充分的情况下也会产生大量的有毒气体，对后续的煤气净化工作产生影响，同时降低冶炼工作的效率和质量。为此，确保氧气的持续输送能够确保冶炼工作的顺利开展，避免产生大量的有害气体，提高了后续的净化工作工作效率。

　　2.3保持高风温

　　在高炉炼铁的过程中，高炉设备内部的供应热相对较低，高炉设备内部产生化学反应较为缓慢，影响冶炼工作的正常开展。通常来讲，高炉设备内部需要控制风温在1000℃左右，若需要进行超量的钢铁冶炼，而则需要确保风温在1240℃左右。但目前，我国的风温温度控制相较于发达国家的工业冶炼温度较低。因此若想要保持高温，就需要运用热风炉提高高炉设备的内部温度。热风炉的应用不仅能够提高高炉设备的内部温度，同时能够提高钢铁的产量产出。热风炉的应用消耗能源较大，通常来讲，在使用热风炉的过程中，多数的钢铁冶炼首选是顶燃式热风炉，该型号热风炉能够提高大量的氧气，同时将高炉内部的冶炼温度提升至1340℃，确保氧气与铁的完全反应。

　　2.4炉身结瘤的形成原因和解决方法

　　在高炉冶炼的过程中，由于冶炼会产生大量的有害气体以及杂质，高炉的炉壁及炉身可能会产生结瘤，而导致结瘤出现的原因可能是由于炉内的温度不够高，多数钢铁在冶炼的过程中无法在氧气还原下形成生铁，在这种情况下就会在高炉的炉壁及炉身产生结瘤。因此，需要对炉壁及炉身的结瘤采用相应的控制措施。通常来讲，若在高炉设备的炉壁及炉身产生结瘤，就需要提高炉内的温度，确保炉内气体能夠还原炉内的生铁，提高铁的产量及质量，在确保炉内温度受到控制后，可以在一定范围内实现提高冶炼的产量。

　　2.5焦炭燃烧

　　通常来讲，铁在燃烧过程中，需要确保高炉内部的温度控制在1800℃～1900℃之间，在此温度下，铁可以更好的进行氧化还原反应。通过装料系统不断向高炉设备内部输送焦炭，以确保高炉内部的温度处于一个相对平稳的状态。在冶炼过程中，一旦焦炭要达到风口时，风口的高温会使焦炭产生化学反应，同时生成二氧化碳，实现大量的热量释放。在二氧化碳数量持续增多的过程中，由于缺乏氧气进行化学反应，使二氧化碳在大量热量情况下形成氢气和一氧化碳，氢气和一氧化碳作为高炉内部氧化生铁的还原剂能够实现大量的还原高炉内部的铁元素，这也是确保高炉内部产量及提高冶炼铁质量的一个重要的化学反应以及步骤。硫化铁、四氧化生铁、三氧化二铁等是高炉内主要的铁氧化物，实际分解工序为3Fe2O3→2Fe3O4→6FeO→6Fe。

　　结束语

　　综上所述，为了让我国的钢铁行业更好的发展，要对高炉冶炼炼铁技术的应用做好研究，一方面让钢铁的产出量增加，另一方面也尽可能减少能耗和降低环境污染。从此，更好的让高炉冶炼炼铁技术应用于钢铁行业。

　　参考文献

　　[1]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(7)：1-1.

　　[2]贾镇汇.浅析炼铁高炉冶金技术的应用与发展[J].冶金管理，2019(9)：3-3.

　　推荐阅读：《甘肃冶金》(双月刊)创刊于1979年，由甘肃省金属学会;西北矿冶研究院主办。本刊主要刊登甘肃及兄弟省(区)冶金、有色金属工艺、生产与研究的进展和动态，推动甘肃冶金、有色金属工业的发展。是科研、企业单位技术、管理人员学术交流的载体和平台。

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