高爐冶煉煉鐵技術(shù)工藝和運(yùn)用分析

魏萬(wàn)虎

（酒鋼集團(tuán)榆中鋼鐵有限公司，甘肅 蘭州 730104）

自改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)重工業(yè)發(fā)展規(guī)模逐漸擴(kuò)大，并成為促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重要領(lǐng)域之一。而煉鐵作為鋼鐵產(chǎn)業(yè)中的重要工作內(nèi)容之一，能夠直接關(guān)系鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r。尤其近年來(lái)，經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)對(duì)鋼鐵產(chǎn)品需求量逐漸增多，并且對(duì)其生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率提出更高需求。在這一發(fā)展背景下，鋼鐵產(chǎn)業(yè)為了滿足社會(huì)需求，廣泛運(yùn)用高爐冶煉煉鐵技術(shù)，在一定程度上提高了煉鐵質(zhì)量和效率[1]。由此可見(jiàn)，高爐冶煉煉鐵技術(shù)已經(jīng)成為推動(dòng)鋼鐵產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的必要途徑。想要充分發(fā)揮高爐冶煉煉鐵技術(shù)的作用和價(jià)值，需要鋼鐵企業(yè)在應(yīng)用該技術(shù)時(shí)能夠嚴(yán)格按照工藝流程進(jìn)行作業(yè)，并且在提高質(zhì)量和產(chǎn)量的同時(shí)做好環(huán)境污染控制工作，從而為推動(dòng)鋼鐵行業(yè)健康發(fā)展提供保障。

1 高爐冶煉煉鐵技術(shù)概念

1.1 結(jié)構(gòu)分析

高爐是高爐冶煉煉鐵技術(shù)中的主要設(shè)備之一，其在設(shè)計(jì)方面具有獨(dú)特性和技巧性特征。高爐外形為圓筒形，并設(shè)有出風(fēng)口、排氣口以及煉鐵進(jìn)出口。在煉鐵作業(yè)過(guò)程中，需要技術(shù)人員將原材料投入高爐上端入口，通過(guò)冶煉制作，將鋼鐵產(chǎn)品從高爐下端排出。由于礦石強(qiáng)度較高，在冶煉過(guò)程中需要極高溫度。因此需要高爐具備較強(qiáng)的耐火性。另外，在煉鐵作業(yè)中，除高爐設(shè)備外，還需應(yīng)用其他設(shè)備輔助操作，從而保證煉鐵作業(yè)能夠有序完成[2]。高爐在運(yùn)行過(guò)程中，在高溫高火作用下，爐內(nèi)的礦石分子結(jié)構(gòu)會(huì)不斷分解，并與還原劑充分結(jié)合，從而形成鋼鐵產(chǎn)品。同時(shí)，在鋼鐵冶煉過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量碎鐵、廢渣，需要通過(guò)高爐排出口排出。

另外，高爐作為煉鐵作業(yè)中的主要設(shè)備，其運(yùn)行狀態(tài)直接影響作業(yè)的安全性和穩(wěn)定性，因此，檢查高爐運(yùn)行狀態(tài)也是煉鐵作業(yè)中必不可少的流程之一，燃燒器作為高爐中的核心設(shè)備，在長(zhǎng)期投入運(yùn)行過(guò)程中容易產(chǎn)生故障問(wèn)題，因此需要鋼鐵企業(yè)定期做好燃燒器維護(hù)檢修和質(zhì)量評(píng)估工作，保證其運(yùn)行正常。另外，在煉鐵過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)高爐發(fā)生故障，需要鋼鐵企業(yè)聘請(qǐng)專業(yè)團(tuán)隊(duì)對(duì)其進(jìn)行分析和維修，避免操作不當(dāng)引發(fā)安全事故。

1.2 工藝流程簡(jiǎn)述

高爐冶煉煉鐵技術(shù)具有專業(yè)性和復(fù)雜性特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中需要嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范和工藝流程進(jìn)行作業(yè)。了解其工藝流程具有重要作用。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，高爐冶煉煉鐵技術(shù)可以分為四個(gè)部分，分別為：上料、裝料、通風(fēng)、廢氣廢渣排出與凈化[3]。高爐煉鐵過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量廢渣和煤氣，需要將其全部排出。但結(jié)合現(xiàn)階段鋼鐵企業(yè)煉鐵作業(yè)實(shí)際情況來(lái)看，由于煤氣凈化需要投入一定的人力、物力和財(cái)力，導(dǎo)致部分部分鋼鐵企業(yè)存在重視鋼鐵練出，忽略煤氣凈化等問(wèn)題。然而，在煉鐵作業(yè)中凈化煤氣具有重要作用，也是必不可少的工藝流程，能夠降低企業(yè)煉鐵產(chǎn)生的污染，從而實(shí)現(xiàn)鋼鐵企業(yè)節(jié)能生產(chǎn)需求。所以，企業(yè)在鋼鐵冶煉過(guò)程中需要重視煤氣凈化工作的重要性，保證煉鐵作業(yè)安全、有序進(jìn)行。

具體對(duì)高爐冶煉煉鐵技術(shù)的工藝流程進(jìn)行分析，可以分為以下幾點(diǎn)：第一，上料。需要技術(shù)人員結(jié)合生產(chǎn)需求以及高爐肉容量大小，判斷原材料投放分量，并將原材料輸送到高爐內(nèi)部。一方面可以保證煉鐵質(zhì)量滿足工藝標(biāo)準(zhǔn)，另一方面可以節(jié)約原材料，降低企業(yè)成本支出，第二，裝料。技術(shù)人員需要將原料按照科學(xué)比例進(jìn)行分配，并全部裝入高爐設(shè)備中。保證原材料充分利用，從而為提高煉鐵質(zhì)量奠定良好基礎(chǔ)。第三，通風(fēng)，高爐煉鐵過(guò)程中通過(guò)通風(fēng)系統(tǒng)，可以為高爐內(nèi)部提供充足氧氣，保證煉鐵作業(yè)順利進(jìn)行。其通風(fēng)原理是通過(guò)熱風(fēng)機(jī)加熱空氣，使原材料能夠在高溫作用下冶煉。第四，廢渣、煤氣排出與凈化。這一流程也是最重要的一步，因?yàn)楦郀t煉鐵過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量煤氣，如果處理不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致煤氣進(jìn)入大氣，對(duì)環(huán)境和人類造成一定危害，為了避免這一問(wèn)題，企業(yè)需要采取措施做好凈化工作，一方面為促進(jìn)企業(yè)持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)，另一方面減少煉鐵作業(yè)對(duì)社會(huì)造成的不良影響[4]。

1.3 高爐冶煉煉鐵技術(shù)探究目的

近年來(lái)，我國(guó)給予重工業(yè)發(fā)展高度重視，鋼鐵企業(yè)作為重工業(yè)中的重要組成部分，雖然對(duì)提高我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益有重要作用，但是在煉鐵作業(yè)中卻存在較為嚴(yán)重的資源消耗和環(huán)境污染問(wèn)題。因此，本文針對(duì)高爐冶煉煉鐵技術(shù)進(jìn)行探究，其目的主要是在保證鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)出量的同時(shí)，降低能源消耗，提高環(huán)境保護(hù)水平，為推動(dòng)鋼鐵行業(yè)可持續(xù)發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。

2 高爐冶煉煉鐵技術(shù)的具體運(yùn)用

2.1 利用熱壓含碳球團(tuán)煉鐵

高爐冶煉煉鐵技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中需要消耗大量能源。由于近年來(lái)我國(guó)資源能源處于緊缺狀態(tài)。為了在保證鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量滿足市場(chǎng)需求的同時(shí)減少能源消耗，需要在煉鐵過(guò)程中充分利用熱壓含碳球團(tuán)。從而實(shí)現(xiàn)礦物資源多次利用需求，有效提高資源利用率。具相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查顯示，在煉鐵時(shí)采用熱壓含碳球團(tuán)，如果其含量超出30%，鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)數(shù)量也會(huì)相對(duì)增加，同時(shí)會(huì)減少?gòu)U鐵、廢渣的產(chǎn)出量[5]?？梢钥闯?，在高爐冶煉煉鐵技術(shù)中應(yīng)用熱壓含碳球團(tuán)具有重要意義。

熱壓含碳球團(tuán)主要制作過(guò)程中分為以下幾點(diǎn)：第一，預(yù)熱煤粉和礦粉，保證預(yù)熱溫度滿足工藝需求，使原料可以在溫度作用下充分融合。第二，將原料進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，保證攪拌均勻，并適當(dāng)升高溫度。第三，采取措施處理熱壓塊，最終形成熱壓含碳球團(tuán)。

2.2 控制高爐內(nèi)部頂壓和含氧量

高爐煉鐵過(guò)程中，受高溫影響，高爐內(nèi)部爐頂會(huì)產(chǎn)生巨大壓力，為了保證煉鐵作業(yè)安全、高效展開(kāi)，需要技術(shù)人員能夠科學(xué)、合理的控制爐內(nèi)頂壓。具體來(lái)說(shuō)，高爐在煉鐵過(guò)程中，爐頂會(huì)存在一定的壓力承受限度，技術(shù)人員需要在操作過(guò)程中盡可能將壓力控制在允許范圍內(nèi)，從而為鋼鐵產(chǎn)出奠定基礎(chǔ)。另外，爐內(nèi)頂壓增加，會(huì)對(duì)高爐內(nèi)部的氣體產(chǎn)生或多或少的影響，從而加劇煤氣凈化的難度和挑戰(zhàn)。與此同時(shí)，在煉鐵作業(yè)中，煤氣會(huì)與礦物質(zhì)充分接觸，接觸時(shí)間越長(zhǎng)，鋼鐵產(chǎn)出量也會(huì)越多。因此，技術(shù)人員在煉鐵過(guò)程中不僅要控制好爐內(nèi)頂壓，還要保證爐內(nèi)氧氣含量充足。一旦氧氣不夠，將會(huì)導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)原材料應(yīng)燃燒不充分產(chǎn)生有害氣體，不僅增加了凈化難度，還加劇了環(huán)境污染問(wèn)題。由此可見(jiàn)，合理控制爐內(nèi)頂壓和含氧量對(duì)提高鋼鐵企業(yè)煉鐵質(zhì)量和產(chǎn)量有重要影響。

2.3 維持高風(fēng)溫

風(fēng)溫是影響該高爐煉鐵質(zhì)量和效率的重要因素之一，在練鐵過(guò)程中，如果風(fēng)溫不能滿足煉鐵需求，會(huì)增加能源消耗量。結(jié)合冶鐵經(jīng)驗(yàn)以及相關(guān)資料總結(jié)，在高爐煉鐵過(guò)程中，最好將風(fēng)溫控制在1000℃左右，在條件允許的情況下，可以將風(fēng)溫上升到1200℃左右。由于我國(guó)重工業(yè)發(fā)展相對(duì)與發(fā)達(dá)國(guó)家而言起步較晚，雖然近年來(lái)在科學(xué)技術(shù)推動(dòng)下得到了進(jìn)一步優(yōu)化和完善，但是風(fēng)溫最高溫度仍然與發(fā)達(dá)國(guó)家存在一定距離[6]。因此，在高爐煉鐵過(guò)程中，想要時(shí)刻維持風(fēng)溫，需要通過(guò)熱風(fēng)爐實(shí)現(xiàn)，雖然熱風(fēng)爐在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)消耗大量能量，但是能夠充分滿足高爐煉鐵需求?，F(xiàn)如今，鋼鐵企業(yè)較為常用的熱風(fēng)爐有兩種，一種為頂燃式熱風(fēng)爐，另一種為蓄熱式熱風(fēng)爐。其中頂燃式熱風(fēng)爐應(yīng)用效果更好，可以充分利用氣體，并且溫度能夠達(dá)到1300℃左右。而蓄熱式熱風(fēng)爐雖然溫度同樣可以達(dá)到1300℃，但是無(wú)法充分利用氣體，因此應(yīng)用率相對(duì)較低。

2.4 高爐結(jié)瘤的原因和解決措施

高爐在長(zhǎng)期投入使用過(guò)程中，不可避免會(huì)產(chǎn)生結(jié)瘤問(wèn)題。其主要成因是在高爐煉鐵過(guò)程中，爐內(nèi)溫度較低，導(dǎo)致高爐內(nèi)部氣體不穩(wěn)定，從而形成結(jié)瘤，附著在高爐爐壁中，嚴(yán)重影響了高爐的運(yùn)行效果，不利于提高煉鐵質(zhì)量和效率。為了改善高爐結(jié)瘤問(wèn)題，需要針對(duì)性采取措施解決。具體來(lái)說(shuō)，技術(shù)人員需要結(jié)合結(jié)瘤形成的原因，通過(guò)升高爐內(nèi)溫度的方式，保證爐內(nèi)氣體穩(wěn)定，從而為提高煉鐵質(zhì)量和煉鐵效率提供保障。另外，針對(duì)一些比較頑固的結(jié)瘤，需要鋼鐵企業(yè)采用炸瘤措施進(jìn)行處理。具體操作是找到爐內(nèi)結(jié)瘤的位置，并取用一定劑量的炸藥，如此不僅能將結(jié)瘤全部去除，還可以維持爐內(nèi)溫度，從而充分保證高爐的運(yùn)行效率。

2.5 燃燒焦炭

一般情況下，高爐煉鐵過(guò)程中，需要保證溫度在1800℃～1900℃之間，才能夠滿足煉鐵需求。鐵可以在高溫作用下更好的完成氧化反應(yīng)。為了滿足這一目標(biāo)，需要技術(shù)人員不斷向高爐內(nèi)部投放焦炭，保證高爐溫度適中維持平衡狀態(tài)。同時(shí)，在煉鐵過(guò)程中，如果焦炭達(dá)到風(fēng)口，會(huì)導(dǎo)致焦炭產(chǎn)生一系列化學(xué)反應(yīng)，并生成大量二氧化碳。二氧化碳不斷增加的同時(shí)，氧氣也會(huì)減少，使得二氧化碳形成氫氣和一氧化碳，這也是高爐煉鐵過(guò)程中不可不或缺的化學(xué)反應(yīng)之一。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，近年來(lái)，經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)對(duì)鋼鐵產(chǎn)品需求量逐漸增多，為鋼鐵企業(yè)帶來(lái)了廣闊發(fā)展機(jī)遇，為了滿足市場(chǎng)需求，鋼鐵企業(yè)在煉鐵過(guò)程中廣泛應(yīng)用高爐冶煉煉鐵技術(shù)，雖然該技術(shù)在使用過(guò)程中有利于提高煉鐵效率和煉鐵質(zhì)量，但是會(huì)消耗大量資源，并造成嚴(yán)重環(huán)境污染，為了保證鋼鐵企業(yè)在提高產(chǎn)出量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，本文結(jié)合高爐冶煉煉鐵技術(shù)的概念及具體運(yùn)用進(jìn)行詳細(xì)分析，希望能夠?yàn)楦玫膽?yīng)用高爐冶煉煉鐵技術(shù)奠定基礎(chǔ)。