炼铁高炉冶金技术的应用

罗家勇

摘要：随着我国经济技术的不断发展，我国炼铁高炉冶金技术的发展也迎来了新的发展机遇，目前，我国炼铁高炉冶金技术在一些高端产品上取得了一定的进步，但总体技术水平与世界先进水平仍有较大差距，因此，要大力开展开发研究，同时，要树立绿色节能理念，创新高炉冶炼工艺，促进钢铁行业发展，开发新能源，降低焦炭消耗，更好地满足钢铁行业需求，为国家环境保护做出贡献。

关键词：炼铁高炉；冶金技术；应用；

1.炼铁高炉冶金设备的分析

炼铁高炉冶金技术在当前中国钢铁工业发展过程中的应用，对整个钢铁生产具有重要意义，在整个冶炼过程中，为了使铁矿石、焦炭和溶剂等原料能够放入高炉中进行冶炼，这种高炉将实现原料层状结构的分布，然后进行还原熔融反应，这可以去除铁和残渣，最终产生所需的铁材料，炼铁高炉设备的应用过程具体包括以下几个方面：一是高炉炉体，包括立柱、炉体、框架、炉壳、冷却设备和基础的施工，设备的分配将遵循某些标准和要求；其次，上料设备，上料设备是保证原料全程供应的重要设备之一，可以保证后续冶炼技术应用的整体水平；第三，装料设备，装料设备将进料设备输送到原料炉，并确保整个原料的均匀分布；第四，送风设备。在整个炼铁和高炉冶金设备中，使用热高炉进行预热处理，然后将热空气送入高炉；五是煤气净化设备，在钻井过程中，会产生大量的气体，而净化设备的应用可以确保气体符合国家标准的要求；第六，出铁设备，冶炼高炉设有不同的出铁口，每个出铁口都需要配备专业设备，以便将铁水输送到固定位置，进行出铁操作。

2.高炉炼铁冶金技术实施中存在的问题分析

高炉冶炼技术是目前高炉冶炼中的一项重要技术，但仍存在以下问题：（1）当前，我国高炉冶炼技术仍处于相对较低的技术水平，能耗较高，是实现我国钢铁工业可持续发展的主要问题。由于能源消耗过大，不利于企业的可持续发展，生产效率低下，并可能对技术的发展产生不利影响；（2）高炉冶炼技术在实际应用中也面临着更大的环境污染问题。环境污染是一个严重的社会问题，在高炉冶炼过程中使用煤粉会造成严重的烟尘污染；（3）高炉冶炼技术在实际使用中也存在一定的安全隐患，例如，高炉喷煤技术存在严重的安全隐患，影响工艺的实际应用，对冶炼生产产生不利影响。

3.常见的冶金技术

3.1电冶金技术

这项技术利用电能冶金，常见的电冶金技术包括：第一，电化学冶金技术，电解质中发生的电解反应可以有效地冶金，电解质包括熔盐电解质和水溶性电解质；其次，电热冶金技术，利用电能加热矿石提取金属可以降低金属提取过程中的燃烧损失程度，常见的电热冶金技术包括电阻电弧熔炼技术和离子熔炼技术，其中，电阻电弧熔炼技术可以利用炉料和电极产生的电阻热来熔化金属，离子熔炼技术利用等离子弧提供热能，在高温下提取金属。

3.2火法冶金技术

该技术可以促进矿石在高温条件下从固态转变为化合物和元素状态，去除化合物中的杂质，并从矿石中提取金属材料，在火法冶金技术中，需要利用燃料燃烧来获取热量，为矿石的物理变化和化学反应提供能量，火法冶金技术的操作过程是：干燥→焙烧→精炼→蒸馏→提取，以下是对关键技术的分析：干燥处理，通常，采用圆柱形干燥或气流干燥方法来完全去除材料中的水分，其中，圆筒干燥法利用旋转圆筒干燥窑快速干燥材料，气流干燥法利用高温热风对破碎机内部物料进行涡流破碎，破碎后形成悬浮状态，与高温气流充分接触，快速去除物料中的水分；焙烧技术包括氧化焙烧、盐焙烧、还原焙烧、烧结处理等技术，在火法冶金技术的实际应用中，氧化处理和还原处理技术应用最为广泛；精炼处理，化学或物理方法用于去除矿石中的杂质，包括碱性反应、氧化反应等，物理方法包括熔融和蒸馏方法。

3.3湿法冶金技术

该技术在溶液中冶炼矿石中的金属，需要对矿石进行早期浸出和净化处理，不需要高温冶炼条件，湿法冶金技术的关键在于：一是浸出处理。优化浸出溶剂，将矿石完全浸入溶剂中，促进金属与溶剂之间的化学反应，并以离子的形式与溶剂融合，在处理难以浸出的矿石资源时，要对矿石进行预处理，以降低浸出难度；二是净化处理，利用纯化技术去除溶液中的杂质，可以为提取高纯度金属做准备；三是金属制备，通常，还原和置换方法用于纯化溶液的二次处理以提取金属材料。

4.冶金技术在炼铁高炉中的应用

4.1干法除尘技术

(1)干法除尘技术的应用现状

在炼铁高炉的冶金过程中，除尘技术应用广泛，可分为干法和湿法两种除尘方法，其中，干式除尘分为布袋除尘技术和高压静电除尘技术，布袋除尘技术应用率较高，具有操作简单、成本低、除尘效果好、减少水资源消耗等优点，在干式除尘技术的初步应用中，可以采用气压法对大布袋进行反吹，达到除尘效果。

(2)干法除尘技术的应用优势

采用干式除尘系统后，烟气含尘量可降至10mg/m3，满足相关法规要求的含尘量不超过100mg/m3的排放标准。干式除尘技术可以减少气体中粉尘的磨损。气体回收后，可以通过气压风机输送出去，确保干燥的灰尘不会对气压风机造成过度磨损，从而降低设备的维护成本，延长设备的使用寿命。干式除尘系统运行时的耗电量不到湿式除尘系统的一半，仅为6.2kwh/t，可以达到良好的节能效益。干式除尘系统的总循环水量仅为湿式除尘系统的三分之一，湿式除尘系统需要污泥处理系统，这将增加运营成本。干式除尘系统在运行过程中，通过冷却器的作用产生清洁的气体和极少量的污水，不需要污泥处理系统，可以达到节能减排的效果。与湿式除尘系统相比，干式除尘系统的水处理成本仅为湿式除尘系统水处理成本的6%左右。干式除尘系统可以实现灰尘的回收利用，有两种方法可以重复使用，一种是通过现场粉碎灰尘进行处理，然后将其放回回转炉中，另一种方法是将灰尘运输到烧结厂进行再利用，干式除尘系统的日常维护和操作要求相对较高，需要对工作人员进行专业培训，以确保他们掌握操作技能。

4.2双预热技术

(1)双预热技术的应用现状

高炉双预热技术是炼铁和高炉冶金中应用最广泛的技术，主要通过燃烧焦炭和煤粉来获取热能，以支持炼铁高炉的运行，在高炉炼铁过程中，34%的煤炭资源能源可以转化为副产气体，如转炉煤气和高炉煤气在节能减排的背景下，高炉炼铁需要有效回收利用副产气体，降低冶炼成本，高炉双预热技术才能满足节能减排的要求。

(2)双预热技术的应用优势

从目前高炉双预热技术的应用现状来看，回收废气预热的比例约为26%，表明回收利用率较低，技术改进空间较大，在应用双预热技术时，应注意以下几个方面：利用烟气余热加热热风炉的空气和煤气，只能使介质温度升高200℃左右，高炉空气温度的升高并不显著，需要同时使用其他辅助手段来实现1200℃的高鼓风温度条件，燃烧炉双预热技术的应用可以解决烟气余热回收问题，提供一定的热源，促进燃气和空气的预热达到300℃，但从实际运行情况来看，金属管换热器长期在高温环境中运行，会缩短使用寿命，增加维护成本，双预热技术的应用可以提高空气温度，但在送风期间，蓄热室可能会出现热量透支，导致高炉送风持续时间缩短，导致空气温度大幅波动。

4.3高炉喷煤技术

高炉喷煤技术的经典工艺流程主要包括：中速磨粉→热风炉废气+烟气炉→大布袋收粉→平行槽→直吹→单管吹+分布器，它主要基于煤粉与铁矿石之间的化学还原反应原理，在提高冶炼温度的同时为冶金过程提供热量，以达到冶金目的，在冶炼过程中，可以用焦炭代替煤粉，但由于煤粉可以与焦炭和铁矿石反应，它也可以与焦炭反应，带走一部分焦炭含量。这样可以提高冶炼质量，减少环境污染。

在炼铁高炉中，使用高炉喷煤技术时，需要将煤粉从高炉风口喷入炉膛，在高炉中，煤粉不仅可以起到还原剂的作用，还可以提供所需的热量，实际上，在炼铁高炉中引入高炉喷煤技术，不仅可以减少炼焦基础设施的使用，从而有效降低炼铁高炉的运营成本，还可以降低炼铁高炉结焦率，从而达到减少环境污染的目的，因此，在炼铁高炉中，结合实际科学合理地应用喷煤技术，可以达到改造和创新高炉冶炼的目的，从而有效地提高其市场竞争力和经济效益，与传统冶炼工艺相比，高炉喷煤技术的使用能够更好地平衡环境效益和经济发展，是现代冶金技术的重大变革。

5.炼铁高炉冶金技术的发展

5.1高炉模拟技术

高炉模拟技术可以更好地实现对炼铁高炉运行过程中各种参数的管理和控制，它基于以下两个理论：第一，计算流体动力学（CFD），它可以连续描述高炉炼铁过程中的各种行为；其次，离散单元法（DEM）可以评估高炉炼铁过程中的各种不连续行为，经过长期的发展，高炉模型的建模技术和成果不断更新，CFD-DEM模型已成为炼铁和高炉生产中最常用的技术之一，通过使用该模型，可以全面分析高炉内部的情况，并借助三维VENUS体，可以清楚、清晰地掌握料层结构、炉膛压力等参数的变化。这为高炉控制提供了准确有效的数据支持。

5.2高炉智能化技术

炼铁高炉的智能化是技术发展的必然结果，通过智能自动化设备、软件程序等，可以实现对各种设备运行参数以及炉内温度和压力的实时控制，该系统还可以自动分析和评估实际运行参数与标准运行参数之间的误差，自动调整炼铁和高炉的运行参数，确保整个炼铁生产过程的稳定性和安全性，同时，它还可以实时监测和处理各种设备或环节的运行故障，自动识别和处理故障异常，并将故障异常信息及时反馈给相关生产人员，避免因故障异常导致的质量问题或安全事故。此外，目前冶金智能机器人技术日趋成熟，可以代替工人进行各种危险作业和设备作业，这可以减少冶金生产中的人力消耗和失误，进一步促进冶金生产效率、质量和效益的提高。

结束语

综上所述，我国高炉炼铁冶金技术发展迅速，可以显著提高炼铁质量，实现资源的高效利用，在炼铁高炉的冶金过程中，要在利用干式除尘技术、双预热技术、高炉喷煤技术等关键技术的基础上，继续研究环保智能技术，推动炼铁技术与智能制造相结合，有效降低高炉炼铁能耗和污染物排放，满足节能减排的生产要求。

参考文献

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