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

作者：王云峰

来源：《城市建设理论研究》2013年第13期

【摘要】近年来，随着经济的发展，特别是随着改革开放的不断深入，我国的经济建设取得了巨大的进步，与此同时，我国在冶金技术方面的发展和进步也是十分巨大的。在炼铁高炉中，冶金技术的应用十分普遍，同时冶金技术对于炼铁高炉具有十分重要的意义。本文笔者结合自己多年来的研究和实际工作经验，对于冶金技术在炼铁高炉中的应用和发展进行分析探讨。

【关键字】冶金技术，炼铁高炉，应用，发展 中图分类号：F407.3 文献标识码：A 文章编号： 一．前言

随着我国在炼铁行业方面的发展和进步，对于炼铁的技术要求在不断的提高。在炼铁高炉进行炼铁的时候，冶金技术也被应用到其中，从目前冶金技术在炼铁高炉的应用情况来看，其经济效益还是十分显著的。所以就有必要进一步的加强冶金技术在炼铁高炉中的应用研究。 二、冶金技术

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。现代冶金技术主要包括火法冶金、湿法冶金以及电冶金二种技术。

1.火法冶金。在高温条件下进行的冶金过程就是火法冶金。矿石在高温下经过一系列的物理和化学变化，由原始的形态转变为另一种形态的化合物或单质，并且集中在气体、液体或固体产物中，从而达到使目标金属与其他的杂质分离的目的。火法冶金技术所需要的热能通常是依靠燃烧燃料来供给的，但也有通过化学反应来供给的。火法冶金的过程:干燥一焙解一焙烧一熔炼一精炼一蒸馏一提取

2.湿法冶金。在溶液中进行的冶金过程就是湿法冶金，湿法冶金的温度一般都不高。湿法冶金的过程:浸出一净化一制备金属。浸出过程是使用适当的溶剂对矿石进行处理，使需要提取的金属与溶剂反应，从而以离子的状态进入溶液的过程。对于某些比较难以浸出的矿石，需要在浸出前进行预处理，使其成为易于浸出的某种化合物。净化过程是由于部分金属同需要提取的金属一同进入了溶液，在溶液中将这些杂质去除的过程。制备金属是使用电积、还原、置换等方法从净化液中提取出目标金属的过程

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3.电冶金。利用电能提取金属的方法就是电冶金。电冶金可分为电化冶金和电热冶金。电化冶金是利用电化学反应，将需要的金属从溶液或者是熔体中提取出来。电热冶金是将电能转化为热能进行冶金的过程，其与火法冶金的区别仅仅在于热能的来源不同。 三．冶金技术在炼铁高炉中的具体应用 1.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 0C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1 200 0C以上的高温风，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 0C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(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.高炉干法除尘

高炉除尘技术主要有干法除尘和湿法除尘两种，而干法除尘又分为高压静电除尘和布袋尘，其中布袋除尘运行成本较低效果较好。为适合水资源缺乏这一国情，我国于20世纪80年代引进了高炉干法布袋除尘技术，至今已有30年的历史。

高炉干法布袋除尘技术在引进初期，普遍采用的是加压煤气反吹大布袋除尘工艺，高炉干法布袋除尘技术在大型高炉企业并未得到较好的推广，因为当时只有200～300 m3的高炉可以采用此技术。经过近20年的经验总结和技术改进，20世纪90年代，我国自主研发了高炉煤气低压脉冲布袋除尘技术，此项技术在短短七八年时间里已经推广应用到儿乎全部新建的1000 m3以下的高炉上，使炼铁工艺发生了质的跨跃。近年来，干法除尘技术的发展更为成熟，现在2600 m3以下的炼铁高炉都可应用此项技术 3.高炉喷煤技术

焦炭是高炉冶炼的必需品，它为冶炼过程提供热量，同时是铁矿石的还原剂。高炉喷煤技术是从高炉风口向炉内喷吹煤粉，在高炉中直接起提供热量和还原剂的作用，从而使高炉炼铁

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焦比降低，同时减少了炼焦设施，降低了炼焦生产对环境的污染程度，是现代高炉冶炼的一项重大革命。按当前市场价格，使用煤粉可降低炼铁生产成本约800元。

在炼铁高炉生产中，首要关注的是如何提高煤粉的燃烧率和降低燃料比，实现经济喷煤。长时间研究和实践经验告诉我们，精料和降低渣比是高煤燃烧率、低燃料比生产的基础，预热工艺设计是安全生产的保障。

前期的喷吹系统多为串联罐系统，后来逐渐被并联罐系统取代，单管路+分配器的结构也变得普及。经过不断实践，系统的计量和控制精度得到显著改善。如今经典的工艺流程为:中速磨制粉一热风炉废气+烟气炉一大布袋收粉一并联罐一直接喷吹一单管喷吹+分配器。以宝钢高炉为代表，经过喷煤技术的改革的炼铁高炉在生产状况、成本控制都有一定的改善。 四．冶金技术及高炉炼铁的发展趋势

近年来，冶金技术不断地汲取相关专业技术的新成就，加强冶金动力学和冶金反应工程学的研究，从而不断充实、深化冶金技术。在冶金技术的热力学熔渣结构及物性等方而的研究也在不断地深入，并且建立起了智能化热力学数据库，加强计算机的应用，逐步实现了对高炉炼铁中冶金技术的自动控制，实现了系统的最优化。冶金技术的不断发展，相应的生态环境的保护也逐渐地成为了热门话题，因此研究冶金技术的同时，也应该同步加强生态环境保护的研究。

1.加强高炉炼铁反应技术

高炉炼铁反应技术的加强关键在于提高反应效率。提高反应效率的方法主要有:实现矿石与焦炭的最恰当配比，在低温、高速中还原;通过添加催化剂，提高反应的效率 2.降低对炼焦煤资源的依赖度

在工业炼铁生产过程中，扩大炼焦煤源，降低焦比，降低对优质炼焦煤资源的依赖度，通过炼焦配煤优化系统，自动优化出适合于炼铁生产需求的最佳配煤模型。 3.探索氢利用技术

利用碳化氢进行低温还原，不仅可以改善熔融带的透气性，还能减少二氧化碳的排放量，提高高炉的功能。目前氢利用技术的道路仍在不断探索中。 五．结语

综上所述，随着经济的发展，特别是随着我国冶金技术的进步，其在炼铁高炉中的应用将会变得越来越大，同时冶金技术也必将取得更大的发展，促进我国炼铁行业的发展和经济的发展。

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