【技术文摘】高炉炼铁存在的问题及技术发展路径分析

要重视烧结矿强度，更要重视其冶金性能。作为我国高炉的主要含铁原料——烧结矿，其质量不仅仅包括强度、粒度、品位等宏观物理化学性能，更须要关注烧结矿在高炉冶炼过程中，所表现的高温物理化学性能即烧结矿的冶金性能，如还原性、软化熔融性能等。

要全面评价和考核块矿的性能，尤其是冶金性能。目前块矿在使用过程中暴露出的主要问题包括：含粉率高，还原性及高温软化熔融性能不理想，热裂性能及检测不具备代表性，有害元素及含量超标等。这些问题都对块矿的使用及高炉冶炼过程造成影响，块矿的性能评价体系有必要进一步完善。

原燃料市场价格畸变，更要重视焦炭质量。煤与焦炭的价格上涨，导致部分企业为了降低成本不惜牺牲焦炭质量，造成炼铁技术经济指标下滑。这种现象也足以说明焦炭质量对于高炉冶炼的重要性。

在高效长寿高炉方面。高炉长寿技术是个系统工程，要采取综合技术措施。我国高炉长寿发展很不均衡，平均寿命仅为5～10年，与国外高炉相比还存在较大差距。近些年高炉炉缸侧壁温度异常升高甚至炉缸烧穿的案例明显增加，说明我国高炉炉缸长寿还存在着较大问题。值得注意的是，2010年以来，随着高炉冶炼的强化，有些钢铁企业出现了铜冷却壁损坏的问题，值得进一步研究和改进。

在提高热风温度方面。提高风温能有效降低焦比和燃料比、降低生产成本，是当前钢铁行业可持续发展、实现低碳冶炼的关键技术。2016年钢协会员单位有36家企业热风温度下降，有27家企业热风温度提高。目前尚有5家企业热风温度低于1100℃，距离比较理想的1280±20℃高风温还有很长的路要走，须要继续推广高风温技术。

在降低燃料比、实现低碳炼铁方面。一方面，我国中小高炉过度强化是其燃料比高的主要原因之一，客观分析，所谓小高炉效率高只是一种假象。建议使用炉缸面积利用系数来评价高炉生产效率，这样有利于适当控制产能，避免盲目强化、盲目高产、盲目竞争，从而实现炼铁节能减排，降低燃料消耗，符合低碳、节能、环保的要求。另一方面，我国高炉燃料比较国外先进水平高出50～100kg/t HM，最重要的原因之一是煤气没有得到充分利用。因此，提高煤气利用率，可以有效降低吨铁燃料比，其中，控制好煤气流的三次分配是提高煤气利用率的关键。

全面实现精料。精料不仅仅是原燃料高强度、高品位的问题，同时包括高温冶金性能、成分及性能的稳定、有害元素的含量、粒度均匀等诸多方面。

稳定高炉操作，努力提高煤气利用率，提高风温，富氧喷吹，大幅度降低燃料比。目前，用国产煤生产的顶装焦炭，灰分在12.5%左右，S在0.7%左右，M40在78%左右，CRI在28%左右，CSR为56%～60%。最适宜的炉容正是中小高炉范围内的1000～2000m3，要建更大型的高炉，一定要采取必要的措施改善焦炭的质量。尤其要考虑到喷吹煤粉以后，煤粉置换了部分焦炭，负荷增加，料柱中焦炭数量减少，焦炭在炉内停留时间延长，经受的劣化作用更大。利用高炉煤气烧炉，提供1280～1300℃风温，以用热风带来的热量置换焦炭，是实现低碳、低成本炼铁的重要措施。

对目前我国大多数高炉来说，3%～5%的富氧率比较合适;如果氧气价格降到0.3元/立方米，高炉富氧率可望提高到10%左右。我国沿海地区、南方湿度大而且波动大的地区，以及昼夜温差大的地区，应该采用鼓风脱湿技术。当前，应该提倡喷吹混合煤，维持与冶炼条件相适应的煤比在130±20kg/t HM，并创造条件逐步提高喷煤量到150～170kg/t HM。与此同时，可以扩展高炉喷吹煤资源，将我国丰富的兰炭和提质煤资源替代优质无烟煤进行高炉喷吹。富氢煤气，例如焦炉煤气，作为高炉喷吹燃料也值得进一步研究。

重视高炉安全长寿与环境保护。高炉长寿技术的主要限制环节是炉缸炭砖的侵蚀，以及炉腹、炉腰和炉身下部冷却壁的破损。解决好这两大环节的问题，可基本实现高炉长寿的目标。通过优化操作制度调控高炉内部状态，促进高炉炉缸炭砖热面形成稳固的保护层，是延长炉缸寿命的关键。根据生产实践分析和研究得出，造成铜冷却壁破损的主要原因之一是高炉炉腹角过大，渣皮难以稳定，容易脱落。对比欧洲和我国炉腹角，欧洲高炉炉腹角一般在72°～74°，我国是76°～78°，值得我们认真研究。在环保技术方面，目前烧结烟气的脱硝更多依靠源头减量和过程控制，今后应重点发展高度环保、工艺扩展性强、脱硫脱硝脱二英一体化协同控制的集成深度净化技术，取代现有的单组分脱硫技术，尤其是低温烟气脱硝技术的研发。此外，应优先发展深度节水、硫资源回收和副产物综合利用的技术。

探索高炉智能技术。今后，随着以智能制造为主导的工业4.0计划的实施，通过物联网、移动互联网、云计算平台、大数据，构建深度学习的神经网络高炉专家系统，以及各种技术的集成应用，对优化高炉工艺乃至于全周期全流程的炼铁工序技术进步大有裨益。

注重基础理论研究，不断研发新工艺和新技术。我国是钢铁大国，但在炼铁乃至整个钢铁冶金领域，缺少具有自主知识产权的技术，常常处于跟跑状态，这在极大程度上制约了我国钢铁工业的竞争力。因此，我们应该由企业主导，发挥高校和科研院所的技术优势，结合企业的实践经验，联合攻关。建议优先开展高比例球团高炉冶炼技术、提高焦炭质量及科学评价的技术、基于大数据的高炉专家系统、烧结过程烟气污染物协同减排等关键炼铁技术的基础研究，切实促进我国炼铁技术水平提升。

◎ 内容来源：高炉炼铁人