冶金技术在炼铁高炉中的应用和发展VIP

2 山西冶金 E n 32 ，201l 文章编号：16721152(2011)042 冶金技术在炼铁高炉中的应用和发展 杜二冬 (唐山不锈钢有限责任公司，河北唐山063105) 摘要：通过研究冶金技术在炼铁高炉中的应用，提出高炉炼铁中几项具体的技术成果，最后对冶金技术及高 炉炼铁的发展趋势进行展望。 关键词：冶金技术炼铁工艺高炉 中图分类号：献标识码：A 收稿日期：201105一冶金技术的概述 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 三种技术。 11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 焙烧熔炼精炼蒸馏一提取。 12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 子的状态进人溶液的过程。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。 13电冶金 利用电能提取金属的方法就是电冶金。电冶金 作者简介：杜二冬(1981一)，男，于唐山不锈钢有限责 任公司炼铁部高炉一车问主控室从事高炉工艺及控制工作， 助理工程师。3503378008，E63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。 2冶金技术在炼铁高炉中的具体应用 21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除尘，其 中布袋除尘运行成本较低且效果较好。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3。 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200300 m 的高炉可以采用此技术。经 过近2，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 几乎全部新建的1 000 m 以下的高炉上，使炼铁工 艺发生了质的飞跃。近年来，干法除尘技术的发展更 为成熟，现在2 600 技术。 22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1 。 在炼铁高炉生产中，首要关注的是如何提高煤 2011年第4期 杜二冬：冶金技术在炼铁高炉中的应用和发展 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比、 低燃料比生产的基础，预热工艺设计是安全生产的 保障。 早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：中速磨制粉热风炉 废气+烟气炉一大布袋收粉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。 23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 以上引。 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以上的高风温。 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；济钢第二炼铁厂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1 200 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(金属)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258，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。 3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_5。在冶金技术的热力 学熔渣结构及物性等方面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。 31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。 32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。 33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。 4结语 随着冶金技术生产柔性化、连续化和高速化的 不断实现，其在资源、能源的利用方面也得到了不断 的完善。伴随着相关产业中新技术、新设备及新工艺 的开发，冶金技术在高端领域也得到了一定的发展。 虽然冶金技术的发展不断地推动着炼铁高炉的生 产，但是目前我国的炼铁高炉生产仍然存在较多的 问题，如产业集中度低，小企业多；高炉数量多，但是 平均炉熔普遍偏小；大多数企业对能源的二次回收 利用不足；高炉喷煤的利用水平不高，与世界现今水 平仍存在较大差距。 参考文献 1刘祥官，刘芳高炉炼铁过程优化与智能控制系统M北京： 冶金工业出版社，2003：229236 2 陈达士最新高炉炼铁新工艺、新技术、新标准实用手册M 北京：冶金工业出版社，2007：244256 3 郝素菊，蒋武锋，方觉扁炉炼铁设计原理M北京