近年來，經濟發(fā)展帶動了鋼鐵行業(yè)的發(fā)展，對于鋼結構材料的需求量大增，鋼鐵市場競爭較為激烈，因此，要進一步發(fā)展煉鐵高爐冶金技術，為經濟發(fā)展提供更高質量的鋼鐵產品。展望未來，我們要明確當前煉鐵高爐冶金技術存在的問題，有針對性地解決相關的技術性問題，推動我國高爐冶金技術的進步。
1 煉鐵高爐冶金技術發(fā)展現狀 利用科學的方式處理鐵礦石等原材料中的金屬或化合物，制作出具有金屬性能的材料，這個過程就是冶金技術。20世紀70年代末，我國開始引進國外的鋼鐵生產設備和技術，隨著鋼鐵生產技術的替代與發(fā)展，我國的鋼鐵生產效率有了較大提升。但是，2000年以后，我國的鋼鐵利用率呈現下降趨勢。因此，我們應采用煉鐵高爐冶金技術，不斷提高鋼鐵生產技術水平，提高鋼鐵利用效率。 1.1 電冶金技術 電冶金技術可以分為電化冶金和電熱冶金兩種類型，二者都是利用電能取得原材料中的金屬材質。前者主要是利用電化學反應，提取原材料中的金屬材料。后者則是通過將電能轉化為熱能，在高溫反應下，將原材料轉化為金屬材料，經過提取處理后，得到需要的金屬材質。 1.2 火法冶金技術 火法冶金技術也是將原材料置于高溫環(huán)境下，通過高溫反應，提煉原材料中的金屬材質。但是，火法冶金技術主要是將金屬材質和原材料中的其他物質分離，原材料內部的熱量不斷地累積發(fā)揮作用，從而達到冶金所需要的溫度。 1.3 濕法冶金技術 濕法冶金技術需要在低溫環(huán)境下，對原材料浸泡處理后再進行深加工，利用溶液試劑和原材料的化學反應，提煉金屬材料。因此，通過化學反應取得金屬材質的濕法冶金技術，同其他冶金技術具有較大的差異。濕法冶金工藝主要是利用化學原理完成金屬液相和固相的轉換、將金屬以化合物的形式回收冶煉。濕法冶金工藝應用主要包括浸出、液固分離、溶液凈化、溶液重金屬提取及廢水處理等單元操作過程，通過濕法冶金工藝的創(chuàng)新應用，能夠最大程度上提升冶金工藝的綜合應用效果。 2 煉鐵高爐冶金技術的應用研究 2.1 高爐噴煤技術 高爐噴煤技術的經典工藝流程為：中速磨制粉→熱風爐廢氣+煙氣爐→大布袋收粉→并聯(lián)罐→直接吹風→單管吹風+分配器。主要是利用煤粉和鐵礦石發(fā)生化學還原反應的原理，在為冶金過程提供熱量的同時，提高冶煉溫度，達到冶金的目的。在冶煉過程中，可以利用焦炭代替煤粉，由于煤粉可以和焦炭發(fā)生反應，與鐵礦石發(fā)生反應的同時也可以和焦炭發(fā)生反應，帶走一部分焦含量，既能提高冶煉的質量，同時又能降低對環(huán)境的污染。在煉鐵高爐中，運用高爐噴煤技術時需要從高爐風口將煤粉噴吹向爐內，在高爐中煤粉既能發(fā)揮還原劑作用，又能提供所需熱量。 實際上，在煉鐵高爐中引入高爐噴煤技術，不僅能有效降低煉鐵高爐運行成本，而且還可以降低煉鐵高爐的煉焦比，進而達到減少環(huán)境污染的目的。因此，在煉鐵高爐中，結合實際情況科學、合理地應用高爐噴煤技術，可以達到改革和創(chuàng)新高爐冶煉的目的，有效提高其市場競爭力和經濟效益。相對于傳統(tǒng)冶煉過程，采用高爐噴煤技術，可以更好地兼顧環(huán)境效益和經濟發(fā)展，是現代冶金技術中的一項重大變革。 2.2 高爐干法除塵技術 高爐干法除塵技術是由我國自主研發(fā)、并得到廣泛應用的一項煉鐵技術，通過應用高爐煤氣低壓除塵技術，使我國的冶煉技術實現了一次質的飛躍。高爐除塵技術主要分為干法除塵和濕法除塵兩種類型，大多數情況下，較多采用干法除塵，而濕法除塵是作為備用方案。干法除塵可以分為靜電除塵和布袋除塵兩種方式，前者的成本相對更低，且除塵效果更好，適用于水資源較為短缺的地區(qū)，有利于節(jié)約資源。我國目前已經解決了高爐開爐、長期休風等重要問題，并且逐漸淘汰濕法除塵方法，取得了較好的應用效果。 隨著科學技術的發(fā)展和相關經驗的積累、總結，我國加大了對冶金技術的研發(fā)力度，于20 世紀90年代，自主研發(fā)出一套先進的高爐煤氣低壓脈沖布袋除塵技術，并開始推廣應用到新建的 1000m3以下煉鐵高爐中，取得了比較理想的應用效果，在一定程度上推動了煉鐵高爐工藝的發(fā)展。如今，我國現有的高爐干法除塵技術已經發(fā)展到了比較高的水平，且應用范圍不斷拓展，尤其是在2600m3以下煉鐵高爐中開始被推廣應用，促進了我國煉鐵高爐的發(fā)展。 2.3 高爐雙預熱技術 高爐雙預熱技術是利用高爐的煤氣燃燒產生的高溫廢氣以及混合氣體，幫助燃燒煤氣與助燃空氣預熱達到300℃以上，以穩(wěn)定高爐冶金過程中的溫度，更好地達到冶金目的的一種方式。采用高爐雙預熱技術可以達到1200℃以上的高溫，還可以利用余熱回收裝置，將高爐中的廢氣熱代替化學熱，有效減少焦炭的使用量，節(jié)約資源，提高煉鐵利用率。在高爐雙預熱技術中，熱量主要來源于以下兩個方面：一是爐內化學反應過程中熱風和放熱提供的熱能。二是焦炭和煤粉燃燒過程中釋放的熱量，作為能量的主要來源，在總熱量中占比超過80％。對于煉鐵高爐反應，部分煤炭燃燒過程中產生的熱量會轉化為焦爐煤氣、高爐煤氣等，造成上述現象的主要原因是煤炭未能全部燃燒。因此，在煉鐵高爐生產過程中，需要強化對高爐雙預熱技術的應用，不僅可以實現對煤氣的回收、再利用，而且還可以實現節(jié)能減排目標，進而提高煉鐵高爐的經濟效益。在高爐雙預熱技術應用過程中，焦炭在高爐內燃燒時會形成煤氣廢氣，并與熱風爐煙道進行混合共同作為熱源?；诨旌蠌U氣作用下，一般會將煤氣與助燃空氣預熱至300℃之上，這樣一來，不僅可以確保煉鐵高爐冶金工作的順利進行，而且還可以降低對能源的消耗，進而有效提高資源利用效率。由于當前回收利用的廢氣有限，因此，高爐雙預熱技術還擁有著很大的發(fā)展空間。 2.4 火法冶金技術 火法冶金技術一般是指在高溫條件下所進行的一系列冶金過程，主要包括干燥→焙燒→熔煉→精煉→蒸餾→提取等環(huán)節(jié)，其不僅可以促進礦石發(fā)生物理化學變化，而且還可以從礦石狀態(tài)轉化成單質狀態(tài)、化合物狀態(tài)，進而滿足去除雜質的效果。在火法冶金技術的應用過程中，上述各環(huán)節(jié)均發(fā)揮著不可替代的作用。在煉鐵高爐中，火法冶金需要比較高的溫度，可以借助燃料燃燒來供給熱量，也可以通過化學反應來實現熱量的有效供給。 1）干燥。該環(huán)節(jié)一般是按照一定的方式脫除物料中的水分，同時伴隨部分化學反應。在干燥過程中，圓筒干燥法、氣流干燥法等是比較常見的干燥手段。前者借助回轉圓筒干燥窯來實現干燥的效果，而后者是在破碎機中裝入物料，通過高溫熱氣流來對物料進行粉碎，并使其呈懸浮狀態(tài)，隨后便與高溫氣流進行接觸，并在幾秒時間內完成快速干燥。 2）焙燒。該環(huán)節(jié)存在的主要作用是為下一步環(huán)節(jié)做準備，根據工藝特點可以將焙燒分為還原方式、氧化方式、燒結方式、鹽化方式以及揮發(fā)方式等常見方式，其中還原焙燒方式和氧化焙燒方式在火法冶金中得到廣泛應用。 3）精煉。該環(huán)節(jié)屬于除雜過程，主要涉及到物理精煉和化學精煉兩種方式。其中，物理精煉包括熔析精煉、精餾精煉方式，化學精煉包括堿性精煉、氧化精煉方式。在煉鐵高爐反應過程中，要結合實際情況選擇各環(huán)節(jié)所涉及的工藝，才能更好地發(fā)揮火法冶金技術的作用，提高煉鐵高爐反應效率。 2.5 生物冶金技術 在煉鐵高爐中，生物冶金技術屬于常用技術，部分環(huán)節(jié)在溶液中進行，且在整個煉鐵高爐冶金過程中，對溫度要求不高，主要借助于浸出→凈化→制備金屬等環(huán)節(jié)來完成冶金。通常情況下，浸出過程一般是將礦石先用溶劑進行適當處理，并借助化學反應提取其中的金屬，對較難浸出的礦石最好提前進行預處理，使其轉化為易浸出的化合物，確保后續(xù)浸出工藝順利進行。凈化則是去除雜質的過程，由于在浸出過程中，金屬中會融入部分雜質，此時就需要按照要求對其進行凈化處理，有效提高其純度。在制備環(huán)節(jié)中，一般是指借助還原反應、置換反應等方式從凈化后的液態(tài)中提取金屬，達到冶金效果。 3 煉鐵高爐冶金技術的發(fā)展 3.1 探索氫技術 為了進一步提高和完善煉鐵高爐冶金技術，應關注重點問題，盡可能提高生產中的反應效率?？梢酝ㄟ^調整焦炭和礦石的比例，添加適當的催化劑，在高溫狀態(tài)下不斷進行還原作用，進一步提高反應效率。此外，還可以在還原反應作用中添加適量的氫元素，以達到更好的低溫還原效果，同時減少生產過程中的CO?的排放量，減少對環(huán)境的污染，提高透氣性。利用氫元素加速還原的技術目前尚且處于探索階段，未來發(fā)展方向還需要深入研究。 3.2 探索可再生無污染技術 針對煉鐵過程中產生的廢棄物對環(huán)境造成污染的問題，我們可以通過降低焦炭比例，提高煉鐵過程的潔凈性，來減少高爐冶金對環(huán)境的污染。如何減少消耗、保護環(huán)境是當前企業(yè)應當關注的重點，也是未來煉鐵高爐冶金技術發(fā)展的重點方向。由于探索氫技術尚處于起步階段，因此，我們可以借鑒和學習發(fā)達國家的經驗，積極研發(fā)、創(chuàng)新探索可再生的無污染技術，進一步提高冶金效率，提高資源利用率，減少對環(huán)境的污染。要時刻認識到在煉鐵高爐冶金技術發(fā)展中的問題，突破局限，克服種種困難，積極探索可再生的無污染技術，踐行環(huán)保理念，推動我國高爐冶金技術的發(fā)展。 4 結語 隨著我國經濟的發(fā)展，對于鋼鐵資源的需求量越來越大，因此，我們必須要不斷完善煉鐵高爐冶金技術，提高資源利用率，同時，要樹立環(huán)保節(jié)能理念，通過探索新能源、開發(fā)新能源技術，提高冶煉高爐冶金技術的金屬轉化率減少環(huán)境污染，為我國的環(huán)保工作貢獻一份力量。
