毕铁朋
（河钢股份有限公司承德分公司， 河北 承德 067000）
摘 要：主要聚焦炼铁高炉冶金技术的发展现状，分析和研究了炼铁高炉冶金技术的应用情况，并且提出了进一步发展炼铁高炉冶金技术的建议，希望能够对炼铁高炉冶金技术的应用和未来发展起到积极的作用。
关键词：高炉；炼铁；冶金技术
引言
近年来，经济发展带动了钢铁行业的发展，对于钢结构材料的需求量大增，钢铁市场竞争较为激烈，因此，要进一步发展炼铁高炉冶金技术，为经济发展提供更高质量的钢铁产品。展望未来，我们要明确当前炼铁高炉冶金技术存在的问题，有针对性地解决相关的技术性问题，推动我国高炉冶金技术的进步。
1 炼铁高炉冶金技术发展现状
利用科学的方式处理铁矿石等原材料中的金属或化合物，制作出具有金属性能的材料，这个过程就是冶金技术。20 世纪 70 年代末，我国开始引进国外的钢铁生产设备和技术，随着钢铁生产技术的替代与发展，我国的钢铁生产效率有了较大提升。但是，2000 年以后，我国的钢铁利用率呈现下降趋势。因此，我们应采用炼铁高炉冶金技术，不断提高钢铁生产技术水平，提高钢铁利用效率。
1.1 电冶金技术
电冶金技术可以分为电化冶金和电热冶金两种类型，二者都是利用电能取得原材料中的金属材质。前者主要是利用电化学反应，提取原材料中的金属材料。后者则是通过将电能转化为热能，在高温反应下，将原材料转化为金属材料，经过提取处理后，得到需要的金属材质。
1.2 火法冶金技术
火法冶金技术也是将原材料置于高温环境下，通过高温反应，提炼原材料中的金属材质。但是，火法冶金技术主要是将金属材质和原材料中的其他物质分离，原材料内部的热量不断地累积发挥作用，从而达到冶金所需要的温度。
1.3 湿法冶金技术
湿法冶金技术需要在低温环境下，对原材料浸泡处理后再进行深加工，利用溶液试剂和原材料的化学反应，提炼金属材料[1]。因此，通过化学反应取得金属材质的湿法冶金技术，同其他冶金技术具有较大的差异。湿法冶金工艺主要是利用化学原理完成金属液相和固相的转换、将金属以化合物的形式回收冶炼。湿法冶金工艺应用主要包括浸出、液固分离、溶液净化、溶液重金属提取及废水处理等单元操作过程，通过湿法冶金工艺的创新应用，能够最大程度上提升冶金工艺的综合应用效果。
2 炼铁高炉冶金技术的应用研究
2.1 高炉喷煤技术
高炉喷煤技术的经典工艺流程为：中速磨制粉→热风炉废气 + 烟气炉→大布袋收粉→并联罐→直接吹风→单管吹风 + 分配器。主要是利用煤粉和铁矿石发生化学还原反应的原理，在为冶金过程提供热量的同时，提高冶炼温度，达到冶金的目的。在冶炼过程中，可以利用焦炭代替煤粉，由于煤粉可以和焦炭发生反应，与铁矿石发生反应的同时也可以和焦炭发生反应，带走一部分焦含量，既能提高冶炼的质量，同时又能降低对环境的污染。在炼铁高炉中，运用高炉喷煤技术时需要从高炉风口将煤粉喷吹向炉内，在高炉中煤粉既能发挥还原剂作用，又能提供所需热量[2]。
实际上，在炼铁高炉中引入高炉喷煤技术，不仅能有效降低炼铁高炉运行成本，而且还可以降低炼铁高炉的炼焦比，进而达到减少环境污染的目的。因此，在炼铁高炉中，结合实际情况科学、合理地应用高炉喷煤技术，可以达到改革和创新高炉冶炼的目的，有效提高其市场竞争力和经济效益。相对于传统冶炼过程，采用高炉喷煤技术，可以更好地兼顾环境效益和经济发展，是现代冶金技术中的一项重大变革。
2.2 高炉干法除尘技术
高炉干法除尘技术是由我国自主研发、并得到广泛应用的一项炼铁技术，通过应用高炉煤气低压除尘技术，使我国的冶炼技术实现了一次质的飞跃。高炉除尘技术主要分为干法除尘和湿法除尘两种类型，大多数情况下，较多采用干法除尘，而湿法除尘是作为备用方案。干法除尘可以分为静电除尘和布袋除尘两种方式，前者的成本相对更低，且除尘效果更好，适用于水资源较为短缺的地区，有利于节约资源[3]。我国目前已经解决了高炉开炉、长期休风等重要问题，并且逐渐淘汰湿法除尘方法，取得了较好的应用效果。
随着科学技术的发展和相关经验的积累、总结，我国加大了对冶金技术的研发力度，于 20 世纪 90 年代，自主研发出一套先进的高炉煤气低压脉冲布袋除尘技术，并开始推广应用到新建的 1 000 m3 以下炼铁高炉中，取得了比较理想的应用效果，在一定程度上推动了炼铁高炉工艺的发展。如今，我国现有的高炉干法除尘技术已经发展到了比较高的水平，且应用范围不断拓展，尤其是在 2 600 m3 以下炼铁高炉中开始被推广应用，促进了我国炼铁高炉的发展。
2.3 高炉双预热技术
高炉双预热技术是利用高炉的煤气燃烧产生的高温废气以及混合气体，帮助燃烧煤气与助燃空气预热达到 300 ℃以上，以稳定高炉冶金过程中的温度，更好地达到冶金目的的一种方式。采用高炉双预热技术可以达到 1 200 ℃以上的高温，还可以利用余热回收装置，将高炉中的废气热代替化学热，有效减少焦炭的使用量，节约资源，提高炼铁利用率。在高炉双预热技术中，热量主要来源于以下两个方面：一是炉内化学反应过程中热风和放热提供的热能。二是焦炭和煤粉燃烧过程中释放的热量，作为能量的主要来源，在总热量中占比超过 80％。对于炼铁高炉反应，部分煤炭燃烧过程中产生的热量会转化为焦炉煤气、高炉煤气等，造成上述现象的主要原因是煤炭未能全部燃烧。因此，在炼铁高炉生产过程中，需要强化对高炉双预热技术的应用，不仅可以实现对煤气的回收、再利用，而且还可以实现节能减排目标，进而提高炼铁高炉的经济效益。在高炉双预热技术应用过程中，焦炭在高炉内燃烧时会形成煤气废气，并与热风炉烟道进行混合共同作为热源。基于混合废气作用下，一般会将煤气与助燃空气预热至 300 ℃之上，这样一来，不仅可以确保炼铁高炉冶金工作的顺利进行，而且还可以降低对能源的消耗，进而有效提高资源利用效率。由于当前回收利用的废气有限，因此，高炉双预热技术还拥有着很大的发展空间。
2.4 火法冶金技术
火法冶金技术一般是指在高温条件下所进行的一系列冶金过程，主要包括干燥→焙烧→熔炼→精炼→蒸馏→提取等环节，其不仅可以促进矿石发生物理化学变化，而且还可以从矿石状态转化成单质状态、化合物状态，进而满足去除杂质的效果[4]。在火法冶金技术的应用过程中，上述各环节均发挥着不可替代的作用。在炼铁高炉中，火法冶金需要比较高的温度，可以借助燃料燃烧来供给热量，也可以通过化学反应来实现热量的有效供给。
1）干燥。该环节一般是按照一定的方式脱除物料中的水分，同时伴随部分化学反应。在干燥过程中，圆筒干燥法、气流干燥法等是比较常见的干燥手段。前者借助回转圆筒干燥窑来实现干燥的效果，而后者是在破碎机中装入物料，通过高温热气流来对物料进行粉碎，并使其呈悬浮状态，随后便与高温气流进行接触，并在几秒时间内完成快速干燥。
2）焙烧。该环节存在的主要作用是为下一步环节做准备，根据工艺特点可以将焙烧分为还原方式、氧化方式、烧结方式、盐化方式以及挥发方式等常见方式，其中还原焙烧方式和氧化焙烧方式在火法冶金中得到广泛应用。
3）精炼。该环节属于除杂过程，主要涉及到物理精炼和化学精炼两种方式。其中，物理精炼包括熔析精炼、精馏精炼方式，化学精炼包括碱性精炼、氧化精炼方式。在炼铁高炉反应过程中，要结合实际情况选择各环节所涉及的工艺，才能更好地发挥火法冶金技术的作用，提高炼铁高炉反应效率。
2.5 生物冶金技术
在炼铁高炉中，生物冶金技术属于常用技术，部分环节在溶液中进行，且在整个炼铁高炉冶金过程中，对温度要求不高，主要借助于浸出→净化→制备金属等环节来完成冶金[5]。通常情况下，浸出过程一般是将矿石先用溶剂进行适当处理，并借助化学反应提取其中的金属，对较难浸出的矿石最好提前进行预处理，使其转化为易浸出的化合物，确保后续浸出工艺顺利进行[6]。净化则是去除杂质的过程，由于在浸出过程中，金属中会融入部分杂质，此时就需要按照要求对其进行净化处理，有效提高其纯度。在制备环节中，一般是指借助还原反应、置换反应等方式从净化后的液态中提取金属，达到冶金效果。
3 炼铁高炉冶金技术的发展
3.1 探索氢技术
为了进一步提高和完善炼铁高炉冶金技术，应关注重点问题，尽可能提高生产中的反应效率。可以通过调整焦炭和矿石的比例，添加适当的催化剂，在高温状态下不断进行还原作用，进一步提高反应效率。此外，还可以在还原反应作用中添加适量的氢元素，以达到更好的低温还原效果，同时减少生产过程中的CO2 的排放量，减少对环境的污染，提高透气性。利用氢元素加速还原的技术目前尚且处于探索阶段，未来发展方向还需要深入研究。
3.2 探索可再生无污染技术
针对炼铁过程中产生的废弃物对环境造成污染的问题，我们可以通过降低焦炭比例，提高炼铁过程的洁净性，来减少高炉冶金对环境的污染。如何减少消耗、保护环境是当前企业应当关注的重点，也是未来炼铁高炉冶金技术发展的重点方向[7]。由于探索氢技术尚处于起步阶段，因此，我们可以借鉴和学习发达国家的经验，积极研发、创新探索可再生的无污染技术，进一步提高冶金效率，提高资源利用率，减少对环境的污染。要时刻认识到在炼铁高炉冶金技术发展中的问题，突破局限，克服种种困难，积极探索可再生的无污染技术，践行环保理念，推动我国高炉冶金技术的发展。
4 结语
随着我国经济的发展，对于钢铁资源的需求量越来越大，因此，我们必须要不断完善炼铁高炉冶金技术，提高资源利用率，同时，要树立环保节能理念，通过探索新能源、开发新能源技术，提高冶炼高炉冶金技术的金属转化率 减少环境污染，为我国的环保工作贡献一份力量。
参考文献
[1] 董兴山.试析炼铁高炉冶金技术的应用[J].中国金属通报，2021 （13）：9-10.
[2] 李金昌.炼铁高炉冶金技术的应用与发展[J].建材发展导向（下），2018，16（3）：51-52.
[3] 金福禄.浅谈炼铁高炉冶金技术的应用与发展[J].山西冶金， 2018，41（1）：39-40.
[4] 郭乐.浅谈炼铁高炉冶金技术的应用与发展[J].商品与质量， 2019（12）：9.
[5] 王飞.炼铁高炉冶金技术的应用与发展研究[J].汽车世界，2019 （10）：282.
[6] 靳红滨.冶金技术在炼铁高炉中的应用和发展[J].山西冶金， 2021，44（5）：144-146.
[7] 赵建宇.分析冶金技术在炼铁高炉中的应用以及发展[J].百科论坛电子杂志，2019（22）：664-665.