炼铁高炉冶金技术的应用研究论文

　　摘要：为提升炼铁高炉冶金技术应用效果，本文对几种常见的冶金技术特点进行研究，提出炼铁高炉冶金技术的具体应用要点和发展趋势，以期为相关人员提供参考。

 

　　关键词：炼铁高炉；火法冶金技术；电冶金技术；湿法冶金技术

 

　　因为工业化发展水平的逐渐提升，我国钢铁行业发展规模不断扩大。现阶段，社会各个行业针对钢铁资源需求量逐年提升，我国的钢铁制造主要采取高炉技术。但是，在实际应用此项技术期间，受外界多种因素的制约，容易产生较多的安全隐患，不但会影响钢铁冶炼效率，而且会降低钢铁产品质量。为了更好提升钢铁冶炼质量，本文主要探讨炼铁高炉冶金技术的具体应用要点与注意事项，核心内容如下。

 

 

 

　　改革开放以来，我国积极引进新型国外冶炼技术与设备，结合现阶段的发展情况能够得知，钢铁冶炼技术取得明显进步，可以生产出较高质量的材料。但是，因为时代的快速化发展，市场经济发展速度逐渐加快，导致我国现有的钢铁生产量已经无法满足实际要求，随着市场钢铁需求量的逐年提升，积极应用新型的冶金技术显得越来越重要。根据有关研究数据能够得知，高炉炼铁燃料的喷煤比例比较高，燃料比例与焦比较小，通过合理运用高炉炼铁技术，能够明显降低燃料比与焦比。

 

 

　　2.1火法冶金技术

 

　　所谓火法冶金技术，主要指的是在高温条件之下有序进行冶金作业。通过采取以下流程，具体见图一，让矿石发生一系列化学与物理变化，让矿石由原来的固体状态，在高温状态下，逐渐变成化合物与单质状态，进而将化合物内部的杂质彻底去除。一般来讲，因为火法冶金所需温度特别高，主要是利用燃料燃烧，实现热量的有效供给，与此同时，也能够利用一系列化学反应实现有效的供给。

 

　　在实际应用期间，以上每个环节均发挥重要的作用，针对各个环节的操作要点进行分析：

 

　　第一，干燥处理。此环节是将物料内部水分彻底脱去，同时伴随较小部分的化学反应。常见的干燥处理方法主要包含气流干燥处理方法、圆筒干燥处理方法等等。其中，气流干燥处理方法主要是将各类物料有序装入破碎机内部，利用高温热气流，将涡流粉碎处理，让其表现为悬浮状态，可以更加充分的和高温气流接触，在较短时间之内，实现快速的干燥，而圆筒干燥处理方法主要是利用回转圆筒干燥窑，让物料快速干燥。

 

　　第二，焙烧处理。通过加强焙烧处理力度，可以为后续各个环节奠定良好基础。按照不同工艺方式，可直接将其分为氧化处理方式、还原处理方式、盐化处理方式、烧结处理方式、挥发处理方式等等。其中，氧化焙烧处理方式和还原焙烧处理方式比较常见。

 

　　第三，精炼处理。从实践层面来分析，精炼处理属于除杂过程，通常分成两种类型，分别是化学精炼与物理精炼方式，化学精炼主要包含氧化精炼方式与碱性精炼方式等等，而物理精炼方式主要包含精馏精炼方式与熔析精炼方式。

 

　　2.2电冶金技术

 

　　电冶金技术，主要指的是合理利用电能，将矿石内部金属有效提取，在实际应用期间，可分成两种技术方式，具体如下：

 

　　第一，电化冶金方式。此种处理方式利用电解反应达到冶金目标，结合反应期间电解液性质不同，可直接将其分成水溶电解与熔盐电解两种方法。

 

　　第二，电热冶金方式。此种冶金方式和火法冶金较为相似。此种冶金方式具备加热速度比较快、调温比较准确等一系列特点，在实际使用期间，可以有效降低金属烧损程度。但是，若采取此种处理方式，会消耗较多能源，仅可以在电能充足条件下，才可以使用，进而更好发挥出此项冶金方式的各项优势。

 

　　电阻-电弧熔炼方式比较常见，是一种应用较多的电热冶金方法，此种方法主要是利用电极和炉料所产生电阻热量，对金属进行有效的熔炼。而等离子熔炼方式则较为先进，主要是利用等离子弧，以此作为热源实现科学冶金，具备温度高、反应快等一系列优点。

 

　　2.3湿法冶金技术

 

　　湿法冶金技术，主要指的是在溶液内部，针对矿石资源实施科学的冶炼，此种冶炼方法一般不需要较高温度，冶炼流程也比较简单，要求提前对矿石进行浸出处理，然后对浸出矿石进行净化处理，最后制备出金属。

 

　　第一，矿石浸出处理。在此处理环节，有关人员需科学选取溶剂，将矿石完全浸入到溶剂的内部，让矿石当中的金属和溶剂发生一系列化学反应，主要以离子的形态和溶剂有效融合。矿石浸出处理期间，经常会遇到一些处理难度特别大的矿石材料，要求技术人员提前对此类矿石实施预处理，让其形成容易浸出化合物的矿石。

 

　　第二，部分矿石浸出处理之后，其内部的一些金属，以及需要提取的金属，会和溶液混合成一体。因此，需采取净化措施，将溶液内部杂质彻底去除，此过程也属于净化处理。

 

　　第三，制备金属。主要采取置换法和还原法，技术人员需要将净化处理之后的溶液进行二次处理，进而提炼出实际所需的金属材料。

 

 

　　3.1双预热技术应用要点

 

　　因为科技的快速化发展，很多冶金技术被逐渐运用到炼铁高炉当中，其中，高炉双预热技术的应用范围最广，通过合理运用此项技术，可以取得较好的应用效果。炼铁高炉在实际运行期间，需要热能的有效支撑，主要采取燃烧焦炭与煤粉获取热能，只有少部分由热风和炉料化学反应来获得。高炉炼铁所采用的煤炭资源大约34%的能量，会直接转换成高炉煤气、转炉煤气等一系列副产煤气。

 

　　在新时期发展背景下，节能减排已成为社会经济稳步发展的重要保障，而钢铁行业作为主要的耗能行业，需要逐渐朝着节能减排方向快速发展。通过对副产煤气实施有效的回收，能够明显提升节能减排效果，进一步降低冶炼成本。通常来讲，高炉双预热技术，主要指的是将高炉煤气燃烧过程当中所产生废气和热风炉烟道产生的废气有效回收，然后将两者融合，并以此作为热源。根据具体的实践应用情况能够得知，混合之后的气体可以将煤气预热达到300℃以上。

 

　　比如，最近几年以来，鞍钢等众多钢铁冶炼企业，在生产钢铁产品的过程之中，通过合理运用高炉双预热技术，能够明显提升高温风温度，使得高温风的实际温度超过1200℃。在宝钢企业当中，结合钢铁冶炼特点能够得知，在3号热风炉的内部，采取分离型热管式双预热装置，3号热风炉采取分离型热管煤气与空气双预热设施。钢铁冶炼期间，通过采取回收预热的方式，对风炉进行预热处理，预热到一定的温度之后，方可进行后续操作。此种方式不但可以有效提升高炉废气利用效率，而且能够节约大量的煤炭能源，对热炉内部的燃烧情况起到一定优化作用，使得焦炭与高炉的使用效率得到双重提升。但是，在具体应用期间，受技术因素制约，使得高炉双预热技术在具体应用期间，其所回收的废气预热量比较低，只能够占据总比例的26%，具备比较大的上升空间，需要有关专家与学者引起足够的重视，对此项技术进行大力完善。

 

　　在实际应用双预热技术的过程当中，技术人员需要注意以下几个问题：

 

　　第一，结合现阶段高炉热风炉的实际操作现状能够得知，利用烟气的余热，针对热风炉空气和煤气进行双预热，通常仅需要将介质预热到200℃即可。所以，提升高炉风温幅度有限，要想达到1200℃高风温目标，需要采取其他辅助手段。

 

　　第二，从传统角度来分析，附加燃烧炉双预热技术的良好运用，可以有效解决烟气余热回收当中热源不足问题，让空气与煤气均能够预热300℃，可以实现1200℃高风温。但是，金属管式的换热器在此高温环境条件下，其实际运行寿命较短，各项设备的维护费用均较高。

 

　　第三，从理论层面来分析，采取自身预热技术，能够将空气预热至600℃，可以全面满足高风温需求。但是，此项技术热风炉所输送的风温波动较大。究其原因，主要是因为送风之后，预热让蓄热室内部热量出现透支，然后为高炉送风期间，温度较高，但是，其持续时间比较短，使得风温的波动特别大。

 

　　3.2干法除尘技术应用要点

 

　　在钢铁冶炼过程当中，高炉除尘技术的应用范围比较大，在实际工作当中也比较常见，此项技术主要分成两种形式，分别为干法除尘方法与湿法除尘方法，而干法除尘方法又被分成两种，分别是布袋除尘方法与高压静电除尘方法，而布袋除尘方法的应用效率最高，其操作成本比较低，应用效果好。钢铁冶炼过程会消耗较多的水资源，而现阶段我国水资源比较匮乏，因此，为了更好减少水资源消耗量，在上个世纪80年代初期，干法除尘技术逐渐被引入，取得比较不错的成效。

 

　　针对高炉干法除尘技术来讲，在最开始应用期间，主要是采取煤气加压方法，针对大布袋进行反吹处理，进而取得比较好的除尘效果。虽然应用此项技术，可以取得较好的除尘效果，但是，在一些大规模的高炉企业当中，应用效果不是特别好，在一定程度上影响此项技术的大面积推广与应用。因此，此项技术在最初应用过程当中，在200m3到300m3的高炉冶炼当中应用较多。因为科技的快速发展与进步，干法除尘技术应用范围逐渐扩大，此项技术也得到较好的完善与改进。到上个世纪90年代初期，我国科研人员研发出一种适合应用在大型高炉企业当中的煤气低压脉冲除尘技术，在后续的8年时间里，此项技术应用范围逐渐扩大，新建1000m3以下高炉均采取此种技术。当前阶段，在先进科学技术的大力支撑下，此项技术越来越成熟，应用范围也越来越大，即使将其应用到2600m3的高炉冶炼当中，也能够取得比较好的效果。

 

　　此外，干法除尘技术还具有以下突出优点：

 

　　第一，净化之后的烟气含尘量比较低。转炉干法除尘系统经过一系列的净化处理之后，其内部的烟气含尘量明显小于10mg/m，明显低于国家规定的排放标准(100mg/m)，可以取33得比较好的环境效益。与此同时，回收的煤气，经过煤气加压风机，能够直接提供给用户使用。同时，因为干法除尘净化之后的粉尘表现为干性，其内部的含尘量比较低，磨损性也比较小，设备维护工作量少，风机叶片上部几乎不会粘上比较多的灰尘，故风机的使用寿命较长。

 

　　第二，节电效果比较好。经过详细的计算可以得知，转炉干法除尘系统在实际运行过程当中，吨钢耗电量是6.2kwh/t，而湿法除尘系统吨钢耗电量为15.37kwh/t。因此，干法除尘系统相比较湿法除尘系统，吨钢节电大约9.1kwh/t。结合总循环水平对比可以得知，湿法除尘系统的总循环水量大约为干法除尘系统总循环水平3.3倍左右，而湿法除尘系统在运行过程当中，需较大规模的污泥处理系统，干法除尘系统因为煤气冷却器冷却时为净煤气，只会存在特别少的污水外排，能够取得较好的环保效果。

 

　　第三，粉尘利用效率比较高。干法除尘系统吨钢干粉尘的回收送烧结厂能够直接重复利用，也可以就地压块直接返回到转炉内部，粉尘利用率特别高。干法除尘水处理费用为0.14元/吨钢，而湿法除尘水处理费用达到了2.23元/吨钢。

 

　　第四，LT干法除尘针对维护与操作人员的专业素养要求特别高，湿法除尘系统的日常维护与操作更加便捷、简单，但是，需要对有关人员进行技术与实践培训，才能够达到相关要求。3.3喷煤技术应用要点

 

　　根据以上的分析可以得知，高炉冶炼期间，需要煤炭资源作为重要支撑，不但可以为高炉的稳定运转提供一定热量，而且是矿石处理的重要还原剂。高炉冶炼期间，通过采取喷煤技术，可以将粉煤自高炉风口部位吹入，进而达到提升热量的目的，而且可以更好发挥出还原剂的重要功能。采取此种方式，不但可以有效降低高炉的铁焦比，而且能够有效减少炼焦设施使用次数，在一定程度上满足节能减排发展需求，是我国钢铁行业发展过程中的重大改革。

 

　　炼铁高炉在实际运行期间，为了进一步降低生产成本，需全面思考，如何提升煤粉的燃烧效率。在长期的理论研究与实践操作当中能够发现，燃烧精料与降低渣比，均可以满足节能减排需求，因此，在实际运用此项技术期间，需要对预热工艺进行预热处理，确保炼铁高炉的安全性得到全面提升。

 

　　在应用喷煤技术初期，常用的喷吹系统主要为串联罐系统，后期，因为科学技术的不断发展与进步，并联罐系统的应用范围逐渐扩大，逐步取代传统的串联罐系统。在具体应用环节，通过进行有效的优化与改进，系统内部计量和控制精度更加精确，工艺流程主要包含以下内容：

 

　　第一，合理调整焦煤抹制速度，让其快速形成煤粉。

 

　　第二，将烟气炉废气与热风炉废气有效回收处理。

 

　　第三，采用大布袋，快速收集煤粉。

 

　　第四，采取并联罐系统对煤粉进行喷吹处理。

 

　　当前时期，很多钢铁企业在炼铁高炉生产期间，通过科学运用喷煤技术，取得比较好的效果，可以节约较多的生产成本。

 

　　3.4发展趋势

 

　　3.4.1朝着“低焦煤、无污染”方向快速发展

 

　　因为时代的快速化发展，冶金技术越来越先进，通过有效加入动力学与工程学等一系列新兴学科，能够更好的提升冶金技术多样化，例如，通过运用热力学理论，以及熔渣结构与物理性质学科知识，能够对现有的高炉炼铁冶金技术进行有效的优化。

 

　　第一，提升反应效率。无论是燃烧亦或是氧化还原反应，通过提升反应效率，才可以明显提升炼铁效率，进一步降低设备运行成本。结合高炉炼铁特点能够得知，通过合理选择矿石和焦炭的最佳配比，能够显著提升最终的反应效率，同时，加入催化剂，也能够有效提升反应效率。

 

　　第二，适当减少焦煤资源实际使用量，降低焦煤的使用成本，不断强化焦煤的炼化程度，让最终所得的铁中焦比逐渐下降，或者运用炼焦系统，对配煤模型进行优化调整。

 

　　第三，合理运用碳化氢材料，碳化氢在低温条件下，能够发生氧化还原反应，快速吸收二氧化碳，而且可以有效扩大熔融带的利用空间，不但能够吸收大量废气，而且可以提升高炉的各项使用性能，故积极运用碳化氢材料特别重要。现阶段，针对碳化氢的利用，缺乏深入的研究，故科研人员需要引起足够的重视，并科学利用碳化氢材料，使得高炉炼铁效率得到明显提升。

 

　　因为高炉炼铁冶金技术的全面化发展，涌现了大量问题，例如废气的随意排放，给周围环境带来严重污染，故有关人员需要加强废气排放处理力度。同时，加大对现有能源的二次利用，提升生产结构的合理性与规范性，降低生产成本。

 

　　3.4.2朝着“可再生、新能源”方向快速发展

 

　　因为科学技术的迅猛化发展，新技术与新能源的应用范围不断扩大。炼铁高炉冶金技术在后续的发展过程当中，将会出现更多可再生能源与高科技技术，主要体现在以下几个方面：

 

　　第一，结合现阶段我国社会经济的发展现状可以得知，通过利用碳氢化合物，针对现有的矿石能源实施低温还原处理，此种处理方式不但可以提升冶金过程的合理性与规范性，而且可以有效降低化合物排放量，进而全方面提升高炉炼铁效率，使得提炼质量与能量的利用效率得到双重提升。

 

　　第二，伴随科学技术的快速化发展，高炉冶金技术逐渐完善。但是，高炉冶金技术的总体发展水平仍有待提升，有关科研人员需要加强冶金技术研究力度，通过积极运用新能源与新技术，替代传统污染比较大的冶金技术，促进我国冶金行业的稳步、快速发展，有效满足我国社会经济的健康发展需求。

 

 

　　综上，本文主要对炼铁高炉冶金技术的应用要点与发展趋势进行分析，例如朝着“低焦煤、无污染”方向快速发展、朝着“可再生、新能源”方向快速发展等，可以取得较好成效，故能够为相关人员提供良好借鉴与参考。