現代冶金生產中的高爐煉鐵
現代冶金生產中的高爐煉鐵【1】
【摘要】現代高爐冶金煉鐵是一個系統性的工藝流程，需要各個崗位的配合，在高爐煉鐵過程中包含著各項的規章制度，必須按照這些去操作才可以保證生產的順利進行。
其中包括熱制度，造渣制度，送風制度和裝料制度等等一系列的操作制度。
所有這些對于煉鐵生產中的沒氣流分布，爐料運動，產品質量都有著重要的影響。
同時也是生產順利進行的主要保證。
【關鍵詞】高爐煉鐵;規章制度;工藝流程
1高爐煉鐵幾個重要制度
（1）在高爐煉鐵的所有規章制度中，送風調節制度最為關鍵，是決定著生產的首位操作制度，也是保證高爐爐缸內煤氣流分布的關鍵所在。
（2）對于爐料的則是由裝料制度負責管理。
包括裝料的順序，料線的分布和爐料在爐缸內的運動情況。
是維持高爐生產順利進行的重要保證。
（3）選擇合理的操作制度，應以下部調節為基礎，上下部調節相結合。
下部調節是選擇合適的風口面積和長度，保持適當的鼓風動能，使初始煤氣流分布合理，使爐缸工作均勻活躍;上部調節，爐料在爐喉處達到合理分布，使整個高爐煤氣流分布合理，高爐冶煉才能穩定順利進行。
（4）正常冶煉情況下，提高冶煉強度，下部調節一般用擴大風口面積，上部調節一般用擴大批重及調整裝料順序或角度。
（5）在上下部的調節過程中，還要考慮爐容、爐型、冶煉條件及爐料等因素，各基本操作制度只有做到有機配合，高爐冶煉才能順利進行。
2冶煉制度的調整
（1）正常操作時冶煉制度各參數應在靈敏可調的范圍內選擇，不得處于極限狀態。
（2）在調節方法上，一般先進行下部調節，其后為上部調節。
特殊情況可同時采用上下部調節手段。
（3）恢復爐況，首先恢復風量，控制風量與風壓對應關系，相應恢復風溫和噴吹燃料，最后再調整裝料制度。
（4）長期不順的高爐，風量與風壓不對應，采用上部調節無效時，應果斷采取縮小風口面積，或臨時堵部分風口。
（5）爐墻侵蝕嚴重、冷卻設備大量破損的高爐，不宜采取任何強化措施，應適當降低爐頂壓力和冶煉強度。
（6）爐缸周邊溫度或水溫差高的高爐，應及早采用含TiO2爐料護爐，并適當縮小風口面積，或臨時堵部分風口，必要時可改煉鑄造生鐵。
（7）矮胖多風口的高爐，適于提高冶煉強度，維持較高的風速或鼓風動能和加重邊緣的裝料制度。
（8）原燃料條件好的高爐，適宜強化冶煉，可維持較高的冶煉強度。
反之則相反。
3熱風爐熱工作原理
3。1直接式高凈化熱風爐
就是采用燃料直接燃燒，經高凈化處理形成熱風，而和物料直接接觸加熱干燥或烘烤。
該種方法燃料的消耗量約比用蒸汽式或其他間接加熱器減少一半左右。
因此，在不影響烘干產品品質的情況下，完全可以使用直接式高凈化熱風。
燃料可分為：
①固體燃料，如煤、焦炭。
②液體燃料，如柴油、重油
③氣體燃料，如煤氣、天然氣、液體氣。
燃料經燃燒反應后得到的高溫燃燒氣體進一步與外界空氣接觸，混合到某一溫度后直接進入干燥室或烘烤房，與被干燥物料相接觸，加熱、蒸發水分，從而獲得干燥產品。
為了利用這些燃料的`燃燒反應熱，必須增設一套燃料燃燒裝置。
如：燃煤燃燒器、燃油燃燒器、煤氣燒嘴等。
3。2間接式熱風爐
主要適用于被干燥物料不允許被污染，或應用于溫度較低的熱敏性物料干燥。
如：奶粉、制藥、合成樹脂、精細化工等。
此種加熱裝置，即是將蒸氣、導熱油、煙道氣等做載體，通過多種形式的熱交換器來加熱空氣。
間接式熱風爐的最本質問題就是熱交換。
熱交換面積越大，熱轉換率越高，熱風爐的節能效果越好，爐體及換熱器的壽命越長。
反之，熱交換面積的大小也可以從煙氣溫度上加以識別。
煙溫越低，熱轉換率越高，熱交換面積就越大。
4影響熱風溫度的因素
影響熱風爐送風溫度的因素主要有兩個：燃料發熱量大小和熱風量大小。
前者很簡單，燃料發熱量大，熱風溫度就應該高，但這還要考慮熱風爐效率（換熱率）。
同樣的燃料燃燒，效率高的爐會轉換出更多的熱量，就會有更高的風溫;后者是因為熱風爐送熱量=送風溫度x送風量x系數，送熱量一定，較小的送風量會得到較高的送風溫度。
反之，如果送風量不變，加大燃燒室容量，提高總熱量，會使熱風溫度相應提高，我們的高溫型熱風爐就是以這個原理設計的。
此外，也可以以高溫熱風混入一定量的常溫空氣調節最終輸出溫度
4。1拱頂溫度
限制拱頂溫度的因素：①耐火材料理化性能。
實際拱頂溫度控制在比拱頂耐火磚平均荷重軟化點低l00℃左右（也有按拱頂耐火材料最低荷重軟化溫度低40～50℃控制）。
②煤氣含塵量。
不同含塵量允許的拱頂溫度不同。
③燃燒產物中腐蝕性介質。
為避免發生拱頂鋼板的晶間應力腐蝕，必須將拱頂溫度控制在不超過l400℃或采取防止晶間應力腐蝕的措施。
4。2廢氣溫度
允許的廢氣溫度范圍：大型高爐廢氣溫度不超過350～400℃，小型高爐不得超過400～450℃。
廢氣溫度與熱風溫度的關系：提高廢氣溫度可以增加熱風溫度。
在廢氣溫度為200～400℃范圍內，每提高廢氣溫度100℃約可提高風溫40℃。
影響廢氣溫度的因素：單位時間燃燒煤氣量、燃燒時間、蓄熱面積。
4。3熱風爐工作周期
熱風爐一個工作周期：燃燒、送風、換爐三個過程自始至終所需的時間。
送風時間與熱風溫度的關系：隨著送風時間的延長，風溫逐漸降低。
合適的工作周期：合適的送風時間最終取決于保證熱風爐獲得足夠的溫度水平（表現為拱頂溫度）和蓄熱量（表現為廢氣溫度）所必要的燃燒時間。
4。4蓄熱面積與格子磚重量
當格子磚重量相同并采用相同工作制度時，蓄熱面積大的供熱能力大。
格子磚重量大，周期風溫降小，利于保持較高風溫
單位風量的格子磚重量增大時，熱風爐送風期拱頂溫度降減少，即能提高風溫水平。
單位風量的格子磚重量相同時，蓄熱面積大的拱頂溫度降小。
5熱風爐的操作
5。1熱風爐的燃燒制度
熱風爐的燃燒制度的種類：固定煤氣量，調節空氣量;固定空氣量，調節煤氣量;空氣量、煤氣量都不固定。
燃燒制度的選擇的原則：（1）結合熱風爐設備的具體情況，充分發揮助燃風機、煤氣管網的能力;（2）在允許范圍內最大限度地增加熱風爐的蓄熱量;
（3）燃燒完全、熱損少，效率高，降低能耗。
較優的燃燒制度：固定煤氣量調節空氣量的快速燒爐法。
合理燃燒的判斷方法：熱風爐操作主要以廢氣分析法進行控制燃燒;（4）火焰觀察法。
采用金屬套筒燃燒器時，操作人員可觀察燃燒器火焰顏色來判斷燃燒情況。
5。2熱風爐檢修安全
（1）檢修熱風爐時，應用盲板或其他可靠的切斷裝置防止煤氣從鄰近煤氣管道竄入，并嚴格執行操作牌制度;煤氣防護人員應在現場監護。
（2）進行熱風爐內部檢修、清理時，應遵守下列規定;
1）煤氣管道應用盲板隔絕，除煙道閥門外的所有閥門應關死，并切斷閥門電源;
2）爐內應通風良好，一氧化碳濃度應在24ppm以下，含氧量應在18%～21%（體積濃度）之間，每2h應分析一次氣體成分。
3）修補熱風爐隔墻時，應用鋼材支撐好隔棚，防止上部磚脫落。
（3）熱風管內部檢修時，應打開人孔，嚴防煤氣熱風竄入。
現代冶金中的高爐煉鐵【2】
摘要：本文針對高爐煉鐵工藝的生產現狀進行了其技術性研究，使其高爐煉鐵具有規模大、效率高、成本低等諸多優勢，隨著技術的發展，高爐正朝著大型化、高效化和自動化邁進。
實現渣鐵分離。
已熔化的渣鐵之間及與固態焦炭接觸過程中，發生諸多反應，最后調整鐵液的成分和溫度達到終點。
關鍵詞： 高爐 煉鐵 發展
高爐是煉鐵的專用設備。
雖然近代技術研究了直接還原、熔融技術還原等冶煉工藝，但它們都不能取代高爐，高爐生產是目前獲得大量生鐵的主要手段。
高爐生產是可持續的，他的一代壽命從開爐到大修的工作日一般為7—8年，有的已達到十年或十年以上。
高爐煉鐵具有規模大、效率高、成本低等諸多優勢，隨著技術的發展，高爐正朝著大型化、高效化和自動化邁進。
一、我國鋼鐵工業生產現狀
近代來高爐向大型化發方向發展，目前世界上已有數座5000立方米以上容積的高爐在生產。
我過也已經有4300立方米的高爐投入生產，日產生鐵萬噸以上，日消耗礦石等近2萬噸，焦炭等燃料5千噸。
這樣每天有數萬噸的原、燃料運進和產品輸出，還需要消耗大量的水、風、電氣，生產規模及吞吐量如此之大，是其他企業不可比擬的。
二、加入世貿對我國鋼鐵經濟的影響
鋼鐵工業是人類社會活動中占有著極其重要的地位，對發展國民經濟起著極其重要的作用。
無論工業、農業、交通、建筑及國防均離不開鋼鐵。
一個國家的鋼鐵生產水平，就直接反映了這個國家的科學技術發展和人民的生活水平。
那么自中國加入世貿組織之后， 自2001年底以來，全球鋼鐵價格已上漲2倍，提升了該行業的盈利水平。
同期，由所有上市鋼鐵公司股價構成的全球鋼鐵股價格綜合指數，表現超過所有上市公司平均股價表現近4倍。
2003年，中國鋼鐵凈進口量（進口減去出口）約為3500萬噸。
但今年，預計中國鋼鐵凈出口量大約為5000萬噸。
假設這種趨勢持續下去，中國鋼鐵公司出口量的上升，的確有可能影響全球鋼鐵行業的前景。
中國從2006 年開始，從鋼凈進口國轉變為凈出口國，2007 年中國粗鋼凈出口量占中國粗鋼產量的11。27%，占全球除中國外粗鋼產量的6。47%。
今年9 月受美國金融危機的影響，國內鋼材出口量減少為667 萬噸，較8 月份高點回落101 萬噸。
奧巴x上臺后誓言要實施自己的金融新政，力爭讓美國經濟在任期內重新好轉。
而積極的新政，無疑也會為中國鋼鐵出口帶來新的消費希望。
三、高爐煉鐵工藝技術研究
1、工藝技術參數研究
高爐冶煉過程是在一個密閉的豎爐內進行的。
高爐冶煉過程的特點是，在爐料與煤氣逆流運動的過程中完成了多種錯綜復雜地交織在一起的`化學反應和物理變化，且由于高爐是密封的容器，除去投入（裝料）及產出（鐵、渣及煤氣）外，操作人員無法直接觀察到反應過程的狀況，只能憑借儀器儀表間接觀察。
為了弄清楚這些反應和變化的規律，首先應對冶煉的全過程有個總體和概括的了解，這體現在能正確地描繪出運行中的高爐的縱剖面和不同高度上橫截面的圖像。
這將有助于正確地理解和把握各種單一過程和因素間的相互關系。
高爐冶煉過程的主要目的是用鐵礦石經濟而高效率地得到溫度和成分合乎要求的液態生鐵。
為此，一方面要實現礦石中金屬元素（主要為Fe）和氧元素的化學分離――即還原過程;另一方面還要實現已被還原的金屬與脈石的機械分離――即熔化與造渣過程。
最后控制溫度和液態渣鐵之間的交互作用得到溫度和化學成分合格的鐵液。
全過程是在爐料自上而下、煤氣自下而上的相互緊密接觸過程中完成的。
低溫的礦石在下降的過程中被煤氣由外向內逐漸奪去氧而還原，同時又自高溫煤氣得到熱量。
礦石升到一定的溫度界限時先軟化，后熔融滴落，實現渣鐵分離。
已熔化的渣鐵之間及與固態焦炭接觸過程中，發生諸多反應，最后調整鐵液的成分和溫度達到終點。
故保證爐料均勻穩定的下降，控制煤氣流均勻合理分布是高質量完成冶煉過程的關鍵。
2、上料系統的工藝
高爐供上料系統由貯礦槽、貯焦槽、槽下篩分、稱量運輸和向爐頂上料裝置等組成。
其作用是將來自原料場，燒結廠及焦化廠的原燃料和冶金輔料，經由貯礦槽、槽下篩分、稱量和運輸、爐料裝入料車或皮帶機，最后裝入高爐爐頂。
隨著煉鐵技術的發展，中小型高爐的強化、大型高爐和無鐘頂的出現，對上料系統設備的作業連續性、自動化控制等提出來更高的要求，以此來保證高爐的正常生產。
3、煉鐵工藝
高爐煉鐵的原料：鐵礦石、燃料、熔劑
3。1、鐵礦石
鐵都是以化合物的狀態存在于自然界中，尤其是以氧化鐵的狀態存在的量特別多。
現在將幾種比較重要的鐵礦石提出來說明：
（1）磁鐵礦（Magnetite）是一種氧化鐵的礦石，主要成份為Fe3O4，是Fe2O3和 FeO 的復合物，呈黑灰色，比重大約5。15左右，含Fe72。4%，O 27。6%，具有磁性。
在選礦（Beneficiation）時可利用磁選法，處理非常方便;但是由于其結構細密，故被還原性較差。
經過長期風化作用后即變成赤鐵礦。
（2）赤鐵礦（Hematite）也是一種氧化鐵的礦石，主要成份為Fe2O3，呈暗紅色，比重大約為5。26，含Fe70%，O 30%，是最主要的鐵礦石。
由其本身結構狀況的不同又可分成很多類別，如赤色赤鐵礦（Red hematite）、鏡鐵礦（Specularhematite）、云母鐵礦（Micaceous hematite）、粘土質赤鐵（Red Ocher）等。
（3）褐鐵礦（Limonite）這是含有氫氧化鐵的礦石。
它是針鐵礦（Goethite）HFeO2和鱗鐵礦（Lepidocrocite）FeO（OH）兩種不同結構礦石的統稱，也有人把它主要成份的化學式寫成mFe2O3。nH2O，呈現土黃或棕色，含有Fe約62%，O 27%，H2O 11%，比重約為3。6～4。0，多半是附存在其它鐵礦石之中。
（4）菱鐵礦（Siderite）是含有碳酸鐵的礦石，主要成份為FeCO3，呈現青灰色，比重在3。8左右。
這種礦石多半含有相當多數量的鈣鹽和鎂鹽。
由于碳酸根在高溫約800～900℃時會吸收大量的熱而放出二氧化碳，所以我們多半先把這一類礦石加以焙燒之后再加入鼓風爐。
另外還有鐵的硅酸鹽礦（Silicate Iron）硫化鐵礦（Sulphide iron）
3。2燃料
煉鐵的主要燃料是焦炭。
煙煤在隔絕空氣的條件下，加熱到950—1050℃，經過干燥、熱解、熔融、粘結、固化、收縮等階段最終制成焦炭，這一過程叫高溫煉焦（高溫干餾）。
其作用是熔化爐料并使鐵水過熱，支撐料柱保持其良好的透氣性。
因此，鑄造焦應具備塊度大、反應性低、氣孔率小、具有足夠的抗沖擊破碎強度、灰分和硫分低等特點。
高爐工作者應努力防止各種事故的發生，保證聯合企業的生產進行。
目前上料系統多采用皮帶上料，電子計算機，工業電視等，但必須保證其可持續作業。
高爐從開爐投產到停爐中，此期間連續不間斷生產，僅在設備檢修或發生時候是才停產。
參考文獻：
1。 李士玲主編 煉鐵工藝
2。 韓志進主編 趙育新副主編 高爐煉鐵實習
3。陳坤楠主編 煉鐵設備
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