淺談高爐冶煉煉鐵技術(shù)

 二百多年前，高爐煉鐵技術(shù)已經(jīng)開始發(fā)展，到目前，高爐煉鐵技術(shù)已經(jīng)成為日趨成熟。二十一世紀(jì)的今天，自然資源嚴(yán)重短缺，能源供應(yīng)不足，環(huán)境保護(hù)提上日事日程，高爐煉鐵技術(shù)受到了很大的制約。在國家提倡科學(xué)發(fā)展觀的同時，高爐煉鐵技術(shù)如何才能實現(xiàn)高效低耗、保護(hù)環(huán)境，實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)等要求，這些問題成為煉鐵工作者們最關(guān)心的問題。
1 高爐大型化
1.1 二十一世紀(jì)，高爐煉鐵技術(shù)朝著高爐大型化方向發(fā)展，高爐大型化具有很多的優(yōu)點，它能夠節(jié)約資源，減少污染物的排放，降低生產(chǎn)成本，提高能源的利用效率等，能夠?qū)崿F(xiàn)國家正在要求的低碳，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的循環(huán)，而且還能夠生產(chǎn)出更多的優(yōu)質(zhì)鐵。
隨著裝備制造技術(shù)和信息化技術(shù)的發(fā)展，大型化是高爐煉鋼技術(shù)的必然趨勢。高爐大型化能夠提升高爐的產(chǎn)量，從側(cè)面就提高了勞動的生產(chǎn)率，也使得高爐煉鐵形成競爭力。近幾十年，世界上很多國家的高爐數(shù)量減少了百分之三十，平均容積大幅度上升。我國的鋼鐵工業(yè)是從九十年代開始發(fā)展的，隨著國家對鋼鐵產(chǎn)業(yè)的重視，在高爐噴煤等技術(shù)上取得重大進(jìn)展。進(jìn)入二十一世紀(jì)，我國的高爐大型化也開始快速發(fā)展，到2012年，大型高爐已有110座左右，大型高爐比如寶鋼、馬鋼等也開始投產(chǎn)大型化高爐，標(biāo)志著我國高爐大型化開始進(jìn)入領(lǐng)先地位。
1.2 鋼鐵廠的流程結(jié)構(gòu)對高爐大型化的影響 鋼鐵廠對產(chǎn)品的定位和確定生產(chǎn)規(guī)模，需要根據(jù)市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，結(jié)合本區(qū)域?qū)︿撹F的需求情況，然后進(jìn)行科學(xué)的決策，最終做出決定。確定高爐的產(chǎn)能、數(shù)量和容積的時候，也要根據(jù)鋼鐵廠整體流程結(jié)構(gòu)，全面考慮鋼鐵廠的產(chǎn)能，并結(jié)合企業(yè)的投資和企業(yè)發(fā)展的最終目標(biāo)，不能隨便興建大型化的高爐。鋼鐵廠流程結(jié)構(gòu)優(yōu)化下的高爐大型化，也是高爐煉鐵技術(shù)的發(fā)展趨勢。一個鋼鐵廠要根據(jù)自身的發(fā)展，做好市場調(diào)研，選擇兩三個高爐，而不能盲目選擇大型化高爐。
高爐大型化不是簡單的擴(kuò)大高爐容積，而是應(yīng)該考慮鋼鐵廠整體流程結(jié)構(gòu)，要考慮鋼鐵廠的功能，及其結(jié)構(gòu)和效率等多種因素，要顧及原燃料的條件，鋼鐵廠生產(chǎn)操作流程和鋼鐵廠管理水平等因素，只有綜合考慮下的高爐大型化才能最終達(dá)到想要的結(jié)果，產(chǎn)生更多優(yōu)質(zhì)的煉鋼煉鐵。
2 精料技術(shù)
2.1 采用原因 當(dāng)代高爐要實現(xiàn)高效能、低消耗、優(yōu)質(zhì)量，就必須以精料為基礎(chǔ)。精料是高爐煉鋼工藝中很重要的技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)高爐生產(chǎn)的減量化目標(biāo)。目前，我國的礦產(chǎn)資源已經(jīng)開采不足，已經(jīng)成了鐵礦進(jìn)口大國，中國鋼鐵工業(yè)對鐵礦石的依賴也越來越大。鐵礦石的短缺，阻礙了我國鋼鐵產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，在資源能源如此短缺的情形下，高爐煉鐵通過實施減量化的精料技術(shù)，主動地應(yīng)對當(dāng)前問題，提高了資源的利用效率，降低了能源的消耗，有利于我國資源節(jié)約型社會的建立。
2.2 爐料結(jié)構(gòu) 高爐煉鐵技術(shù)的持續(xù)發(fā)展需要經(jīng)濟(jì)科學(xué)合理的爐料結(jié)構(gòu)，這是必要條件。因為目前的國際形勢下，爐料結(jié)構(gòu)中使用球團(tuán)礦和塊礦的比例越來越大，降低了燒結(jié)礦的使用頻率，從而降低了爐料成本。不過，現(xiàn)實中合理爐料結(jié)構(gòu)的選擇要依賴于資源是否可以方面獲取，依賴于技術(shù)是否可行等條件，要選擇適合企業(yè)發(fā)展的爐料結(jié)構(gòu)，不能一味的降低爐礦石的質(zhì)量，而是通過新技術(shù)和高科技實現(xiàn)品質(zhì)資源的最佳利用。
2.3 焦炭燃料 高爐必須要用到焦炭，隨著高爐容積的增大，所使用的焦炭質(zhì)量要求變高，如果焦炭在高爐內(nèi)的時間變長，那么其壓力就會增多，受到的破損更大，高爐煉鐵的大型化對焦炭質(zhì)量提出了更高的要求。必須使得焦炭的反應(yīng)強度和熱反應(yīng)性都符合高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
3 高風(fēng)溫技術(shù)
高爐煉鐵需要的熱量由兩部分提供，一是燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量，二是高溫?zé)犸L(fēng)所產(chǎn)生的熱量。從理論上講，熱風(fēng)帶入的熱量越多，那么所需要的燃料就會越少，因為不需要那么多的燃料燃燒的熱量了。所以，提高風(fēng)溫可以降低燃料使用量，從而節(jié)約成本。而且，提高風(fēng)溫還能加大噴煤量，降低焦比。這個技術(shù)成為高爐煉鐵發(fā)展過程中的一大進(jìn)步。
3.1 高風(fēng)溫技術(shù)的方法 長年以來，我國高爐風(fēng)溫大約在一千度到一千零七十度左右，即使很多國家大型的鋼鐵企業(yè)的高爐風(fēng)溫最高也才一千一百六十度左右，提高不是很大。風(fēng)溫之所以很難提高的原因主要受到燃料的影響、熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)的影響。所以如何提高風(fēng)溫就需要解決一些問題。第一，要達(dá)到一千二百度的高風(fēng)溫需要采用多項技術(shù)，在使用預(yù)熱技術(shù)時要考慮能量轉(zhuǎn)化的效率，設(shè)備的使用壽命是否足夠長，據(jù)此選擇一個最佳的預(yù)熱技術(shù)。可以利用熱管換熱器將多余的煙氣回收，用它來預(yù)熱高爐煤氣，在設(shè)置兩座熱風(fēng)爐預(yù)熱助燃空氣，便可以達(dá)到一千二百度的風(fēng)溫。第二，我國的熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)多種多樣，應(yīng)該綜合考慮熱風(fēng)爐的長壽和適應(yīng)性等方面，選擇一個最合適的熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)。優(yōu)先采用頂燃式熱風(fēng)爐技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)高溫效果。第三，熱風(fēng)爐的操作要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，提高煙氣溫度，縮減拱頂溫度和風(fēng)溫的數(shù)值差，合理設(shè)定煤氣和助燃空氣的比例，使得煤氣能夠充分的燃燒。在優(yōu)化操作中，應(yīng)該利用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行操作，提高數(shù)字化和信息化的利用程度，進(jìn)一步降低冷風(fēng)量，采用送風(fēng)技術(shù)，降低風(fēng)溫的波動，讓高爐能夠持續(xù)的獲得穩(wěn)定的高風(fēng)溫。
3.2 熱風(fēng)爐的壽命 熱風(fēng)爐的爐殼在高溫和冷凝水的持續(xù)侵蝕下，容易腐蝕，從而降低熱風(fēng)爐的使用年限。所以應(yīng)該采取相應(yīng)的措施，降低一氧化氮的生產(chǎn)量，將溫度控制在一千四百二十度以下，使得熱風(fēng)爐的壽命延長。而且高溫區(qū)的爐殼可以涂抹防酸的涂料，或者噴涂耐酸涂料，防止受到酸性染料的腐蝕。對于高溫區(qū)的爐殼采取保溫措施，降低腐蝕發(fā)生率。
3.3 高溫?zé)犸L(fēng)的傳輸 高溫?zé)犸L(fēng)的傳輸往往不能穩(wěn)定，總會出現(xiàn)熱風(fēng)爐總管的局部發(fā)熱發(fā)紅現(xiàn)象，或者出現(xiàn)管道破壞，影響了高風(fēng)溫技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。因此，要改善熱風(fēng)管道的結(jié)構(gòu)，合理進(jìn)行設(shè)計，防止出現(xiàn)管道破壞，采用組合磚結(jié)構(gòu)，而且在熱風(fēng)出口的地方采用特殊的組合磚，組合磚也要進(jìn)行特殊安裝，減輕上不得壓力。
4 結(jié)論
高爐煉鐵技術(shù)的發(fā)展方向朝著高爐大型化方向發(fā)展，其精料技術(shù)是其發(fā)展的重要基礎(chǔ)，提高風(fēng)溫也將是降低能源消耗的重要措施，高爐煉鋼技術(shù)應(yīng)該更加重視資源的節(jié)約和環(huán)境的保護(hù)。