張永升，張古興，伊鳳永

（河鋼股份有限公司承德分公司，河北 承德 067002）

隨著科學(xué)技術(shù)的進步，高爐煉鐵技術(shù)也有了進一步發(fā)展，但是傳統(tǒng)高爐煉鐵過程中消耗了大量能源，對企業(yè)效益和環(huán)境資源都造成了嚴(yán)重?fù)p害。人們在生產(chǎn)和發(fā)展過程中越來越重視技術(shù)創(chuàng)新和環(huán)境保護，所以針對現(xiàn)階段的高爐煉鐵流程進行改革和完善有著重要的現(xiàn)實意義。

1 高爐煉鐵的意義和作用

煉鐵的流程和工藝是鋼鐵行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，其貫穿整個煉鐵的過程中，鋼鐵產(chǎn)業(yè)最大的特點是高消耗、高污染，尤其是在煉鐵的過程中投入的資源和產(chǎn)生的污染物最明顯。目前每生產(chǎn)1噸鐵就要消耗20噸左右的原材料，并且煉鐵過程中消耗的能源以及排放的污染物約占鋼鐵企業(yè)消耗能源總量的一半以上，同時產(chǎn)生大量的廢棄物和有害氣體。而目前煉鐵的方式主要仍以高爐煉鐵為主，全球每年鋼鐵產(chǎn)量數(shù)十億噸，其中非高爐煉鐵的方式產(chǎn)量不到1萬噸，占比不足1%。

2 我國高爐煉鐵發(fā)展的現(xiàn)狀

隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展以及相關(guān)政策的支持，鋼鐵產(chǎn)業(yè)獲得了極大的資產(chǎn)投入，從而推動了行業(yè)的發(fā)展，預(yù)計到2020年左右會漸漸趨于平穩(wěn)發(fā)展。地方區(qū)域的煉鐵能力是衡量我國鋼鐵產(chǎn)量增長率的主要指標(biāo)，目前全國范圍內(nèi)的鋼鐵產(chǎn)量都較高，并且具有較好的質(zhì)量，除了西藏地區(qū)受地理因素影響不具備煉鐵的能力，鋼鐵生產(chǎn)主要集中于沿海地區(qū)，由于政策的扶持和經(jīng)濟貿(mào)易的繁榮，這些發(fā)達地區(qū)對鋼鐵的需求量更大，約占了全國鋼鐵總量的一半以上。鋼鐵在日常的使用中范圍廣泛，鋼鐵本身也有著成本收益高、可回收性強、需求量大等特點，鋼鐵在經(jīng)濟發(fā)展中已經(jīng)成為一種必不可少的材料。我國鋼鐵行業(yè)的崛起和飛速發(fā)展，從側(cè)面反映了我國經(jīng)濟的發(fā)展，也催動了高爐煉鐵技術(shù)的發(fā)展和普及。過去我國的鋼鐵生產(chǎn)工廠基本是通過政府主管來進行行政系統(tǒng)的分類，改革開放以來慢慢放開。而隨著鋼鐵行業(yè)的開放，鋼鐵企業(yè)也如雨后春筍一樣迅速發(fā)展，比較明顯的就是高爐數(shù)量的大幅增加。

3 高爐煉鐵的設(shè)備和流程

高爐是一個類似于豎直的圓筒設(shè)備，是高爐煉鐵的重要部分，它由高爐基礎(chǔ)與鋼板焊接而成，其內(nèi)部空間成為爐型，分為爐喉、爐身、爐腰和爐腹等，高爐煉鐵的全部煉鐵過程都是由高爐完成的。煉鐵過程中上料系統(tǒng)將煉鐵所需的原材料通過設(shè)備送到高爐頂?shù)穆┒分?，然后由裝料系統(tǒng)將原材料送入高爐內(nèi)部，并且起到密封、處理煤氣的作用，然后由送風(fēng)系統(tǒng)將冷風(fēng)加熱以后直接送入高爐內(nèi)部，噴吹燃料系統(tǒng)將反應(yīng)物進行研磨以一定的量從風(fēng)口一起送入高爐內(nèi)進行反應(yīng)。

4 傳統(tǒng)高爐煉鐵面臨的問題

（1）高爐年均產(chǎn)量不高。目前我國鋼鐵企業(yè)中的高爐總數(shù)量約有500多座，平均產(chǎn)量約每年60萬噸，而隨著社會對鋼鐵需求量的提高，必須要對高爐的結(jié)構(gòu)進行改進以此提高鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)效率。

（2）資源的缺乏。由于我國高爐煉鐵所需要的資源需要從國外進口，因此煉鐵材料的缺乏已經(jīng)成為影響我國高爐煉鐵發(fā)展的重要因素之一，所以要對國內(nèi)現(xiàn)有的資源和外來進口資源進行更加高效的利用，從而提高資源的利用，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

（3）高爐煉鐵過程中能源消耗過大。前面提過，我國鋼鐵行業(yè)消耗的能源約占了全國能源總消耗量的10%，而其中煉鐵產(chǎn)業(yè)就占了6成以上，傳統(tǒng)的高爐煉鐵對于能源的消耗是非常大的，所以在高爐煉鐵的發(fā)展過程中必須要淘汰落后的煉鐵工藝以及不合格的高爐。

（4）環(huán)境污染。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展以及建設(shè)的深入，鋼鐵行業(yè)也在不斷的發(fā)展，但是由于本身的高污染性，鋼鐵行業(yè)對環(huán)境的危害也越來越明顯，因此國家已經(jīng)開始出臺政策規(guī)定要求做好綠色生產(chǎn)，但是基本上只有一些大型鋼鐵企業(yè)能夠在生產(chǎn)過程中實現(xiàn)綠色環(huán)保的生產(chǎn)，其他的企業(yè)由于技術(shù)實力和資金問題仍然沒有有效的降低對環(huán)境的污染，因此如何發(fā)展低碳、綠色的高爐煉鐵技術(shù)是解決日趨嚴(yán)重的環(huán)境問題的主要途徑。

5 改進高爐煉鐵流程的措施

積極引用新的技術(shù)，實現(xiàn)高爐煉鐵低能耗、綠色、低碳、持久的發(fā)展，有利于解決當(dāng)前高爐煉鐵過程中存在的種種問題，因此要從高爐本身和煉鐵技術(shù)等多個方面入手。

（1）原料的調(diào)整。首先對于高爐煉鐵的爐料應(yīng)當(dāng)進行調(diào)整，隨著新的焦化、燒結(jié)和球團設(shè)備的投入，高爐煉鐵爐料的品質(zhì)已經(jīng)上升到了一個新的臺階。而通過合理的配煤，根據(jù)煤種的特點進行調(diào)配，還能夠進一步降低資金的投入，達到生產(chǎn)效益最大化的。

（2）有效利用反應(yīng)的產(chǎn)物。在高爐煉鐵的過程中，主要的原材料是焦炭，因此焦炭是有效易得的還原劑，可以在高溫下將鐵礦石或者含鐵原料還原為液態(tài)的生鐵。而焦炭本身也可以作為高爐煉鐵的燃料，高爐煉鐵是一種傳統(tǒng)的煉鐵工藝，在還原鐵的過程中，先將鐵還原為單質(zhì)的固態(tài)鐵，然后將其進一步反應(yīng)得到液態(tài)的生鐵，通過一定的裝置處理，提高液態(tài)鐵的生成效率。在向高爐內(nèi)部加入燃料的時候，要對焦炭和爐內(nèi)的氣體進行監(jiān)控。在對高爐的溫度進行升溫時，必須要保證還原鐵的過程不受影響，由于焦炭在高爐煉鐵的過程中具有的還原性，因此往往是必要的材料，所以對于反應(yīng)過程中發(fā)生的鐵滲碳情況是比較正常的。在高爐的使用過程中，熔化器和質(zhì)量調(diào)控器對于轉(zhuǎn)爐煉鋼有著非常重要的作用，高爐能夠還原出大量的固態(tài)的鐵，從而為生產(chǎn)液態(tài)鐵提供了大量的原材料，所以高爐本身就有熔化器的效果，所以通過對高爐煉鐵流程的調(diào)整，能夠控制影響鐵水的相關(guān)參數(shù)，從而確保生產(chǎn)的鐵水符合要求。

（3）提倡低碳煉鐵技術(shù)。發(fā)展綠色低碳的高爐煉鐵有助于減少污染的排放，降低能源的消耗，提高高爐煉鐵的技術(shù)含量。高爐精料技術(shù)是一種常見的方法，其優(yōu)點在于擁有很高的煉鐵效率，同時對于能源的消耗較低，鋼鐵使用年限長等。在目前的傳統(tǒng)高爐煉鐵過程中，精料技術(shù)能夠極大的降低高爐煉鐵的過程中熱量的散失，提高能源的轉(zhuǎn)化率和利用率。想要提高高爐煉鐵的效率，確保煉鐵流程快速、有效的執(zhí)行，就必須要提高能源的使用，因此提高能源的利用率，減少煉鐵過程中能源的浪費，降低無用功率的占比，對于確保高爐煉鐵所需的能源有著積極的作用。而富氧噴煤技術(shù)可以有效促進高爐煉鐵的進程，提高產(chǎn)量和效率，富氧率的提高對于高爐煉鐵而言有著重要意義，富氧噴煤技術(shù)能夠提高富氧率，從而提高焦炭、煤粉的燃燒效率，一方面充分的燃燒使得材料能夠完全反應(yīng)生成完全氧化物，降低部分氧化物如一氧化氮對環(huán)境的影響，另一方面燃燒率的提高意味著更高的能源利用率，既促進了反應(yīng)又降低了物料的投入，在確保高爐煉鐵效率的前提下最大限度的限制了污染物的形成。富氧噴煤技術(shù)的優(yōu)點主要在于提高了高爐煉鐵的效率，降低了投入的成本，提高能源和材料的轉(zhuǎn)換率；有效控制了廢氣的排放，確保了低碳、綠色、減排目標(biāo)的實現(xiàn)；可以提高噴煤量，加速高爐煉鐵的反應(yīng)過程；產(chǎn)生更少的廢棄物，降低了環(huán)境治理的成本花費，節(jié)約了資源。目前高爐的平均使用年限大約15年左右，大型的高爐甚至能達到25年，高爐作為高爐煉鐵的基本設(shè)備，如果能夠有效的延長其使用壽命，那么對于節(jié)約資源、改進工藝以及調(diào)整高爐結(jié)構(gòu)都大有裨益。主要可以采用優(yōu)化高爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使高爐可以自我維護。而為了解決高爐爐缸內(nèi)部鐵水問題，可以改變高爐結(jié)構(gòu)，加深死鐵層，這么做還可以促進富氧噴煤技術(shù)的應(yīng)用，更快的使?fàn)t內(nèi)升溫。

6 結(jié)語

綜上所述，科學(xué)技術(shù)的進步使得高爐煉鐵的生產(chǎn)流程不斷的進步，高爐煉鐵仍然在鋼鐵行業(yè)中占有著重要地位，面對高爐煉鐵的問題必須從降低消耗、減少污染、提高效率等方面入手，提高鋼鐵行業(yè)的產(chǎn)量和競爭力，促進鋼鐵市場的健康發(fā)展。