中國高爐煉鐵的現(xiàn)狀及存在的問題探討

竇碧波

（酒鋼集團榆中鋼鐵有限公司，甘肅 蘭州 730104）

鋼鐵工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展受21世紀環(huán)保推動因素影響，需在技術(shù)方面創(chuàng)新與改革?；诖藯l件下，我國工業(yè)領(lǐng)域也在此方面加大人力、物力、財力等投資力度，目的是能在此領(lǐng)域技術(shù)提升階段、創(chuàng)新發(fā)展階段等解決基礎(chǔ)難題，以此為核心，重點解決高爐煉鐵環(huán)節(jié)中的污染問題、能耗問題等，可保證高爐煉鐵技術(shù)發(fā)展有新的突破，利用技術(shù)手段改變高爐煉鐵發(fā)展局面，促進中國高爐煉鐵向自動化、智能化方向發(fā)展，為我國經(jīng)濟水平提升做出巨大貢獻。

1 中國高爐煉鐵發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 管控力度加強

結(jié)合當(dāng)前中國高爐煉鐵發(fā)展現(xiàn)狀分析，不單單是我國政府及相關(guān)部門對該領(lǐng)域革新發(fā)展給予大力支持，而且鋼鐵企業(yè)、工業(yè)領(lǐng)域也充分意識到自身穩(wěn)定反正的影響性，在發(fā)展中把更多在重心放在高爐煉鐵創(chuàng)新發(fā)展方面，加大對其整體的管控力度，并在高爐煉鐵熱風(fēng)溫度提升方面有顯著效果[1]?；诖藯l件下，能合理管控高爐煉鐵加工環(huán)節(jié)中的煉鐵焦比，影響能源消耗量，解決生態(tài)環(huán)境污染等相關(guān)問題。

例如：經(jīng)相關(guān)部門的實際調(diào)查與分析，針對所記錄的信息數(shù)據(jù)了解到高爐熱風(fēng)溫度的增強。在高爐煉鐵熱風(fēng)溫度在950℃～1050℃時，溫度變化影響煉鐵焦比，每提高100℃就可降低約15kg/t煉鐵焦比；當(dāng)高爐煉鐵熱風(fēng)溫度在1050℃～1150℃時，每提高100℃就可降低約10kg/t煉鐵焦比。充分說明高爐熱風(fēng)溫度提高是降低煉鐵焦比重要手段之一。

從鋼鐵企業(yè)發(fā)展角度分析，企業(yè)自身會擁有大量高爐煤氣，高爐熱風(fēng)溫度提高而降低煉鐵焦比，影響高爐企業(yè)能源消耗與使用情況，也使熱風(fēng)成為高爐企業(yè)煉鐵環(huán)節(jié)中重要及廉價的能源，有效降低高爐企業(yè)煉鐵成本，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益。

1.2 高爐大型化發(fā)展

當(dāng)前，中國已經(jīng)自主研發(fā)眾多現(xiàn)代化大型高爐設(shè)備，并在高爐企業(yè)煉鐵環(huán)節(jié)中廣泛應(yīng)用，已經(jīng)初步完成高爐大型化發(fā)展工作。而在后續(xù)發(fā)展階段，只需注重基礎(chǔ)條件的充足性，由專業(yè)化研究隊伍結(jié)合實況全面性探究，具備較強的創(chuàng)新意識與能力，能深度探究高爐企業(yè)煉鐵發(fā)展實況，無論是在技術(shù)手段的應(yīng)用，還是相關(guān)措施的優(yōu)化等，均能為我國高爐大型化發(fā)展起到良好的促進作用。

例如：在2000年中國迎來第一批大型高爐，以“首鋼京唐5500m3高爐”為代表，在國內(nèi)高爐企業(yè)煉鐵環(huán)節(jié)中相繼使用。經(jīng)歷史開端的科學(xué)處理，大批量大型高爐設(shè)備擴大應(yīng)用范圍，并在國內(nèi)高爐企業(yè)中占有重要地位。截止目前為止，國內(nèi)4000m3級以上的大型高爐遠遠超過預(yù)期目標(biāo)，并使中國中國高爐煉鐵大型化發(fā)展，提高高爐裝備技術(shù)水平與性能，各項指標(biāo)共同發(fā)展。

1.3 改善爐料結(jié)構(gòu)

中國高爐煉鐵發(fā)展影響高爐企業(yè)綜合效益，隨著各領(lǐng)域需求量的增加，出現(xiàn)了國內(nèi)鐵礦石資源儲量不足情況，還需在煉鐵環(huán)節(jié)中全面性分析，能結(jié)合創(chuàng)新發(fā)展過程中所出現(xiàn)的各項問題，有相應(yīng)的解決措施，在初期發(fā)展階段還需依靠國內(nèi)、國外兩種鐵礦石資源[2]。

例如：在過去幾年的發(fā)展中，中國高爐煉鐵發(fā)展依據(jù)進口鐵礦石、國內(nèi)鐵礦石，產(chǎn)量持續(xù)性增加，整體投資成本加大，隨著其價格的增加，也使我國工業(yè)領(lǐng)域充分意識到“創(chuàng)新”的重要性，在此方面中國高爐企業(yè)加大新技術(shù)、新設(shè)備的應(yīng)用力度，在研發(fā)中逐漸優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)，使我國高爐爐料質(zhì)量有了進一步的改善。

1.4 提高操作水平

受新技術(shù)、新設(shè)備等因素影響，使中國高爐煉鐵發(fā)展在創(chuàng)新過程中越來越重視技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)的對比與深度分析，能了解新高爐的建成投產(chǎn)，最主要的影響因素是“高爐操作”，需在此方面進行相應(yīng)的改善，以“大型化”發(fā)展為創(chuàng)新目標(biāo)，無論是技術(shù)手段還是操作水平，均有顯著的變化。

例如：在大型高爐創(chuàng)造階段就應(yīng)用了現(xiàn)代化裝備，主要包括噴煤系統(tǒng)、無料鐘爐頂、槽下篩分、高溫?zé)犸L(fēng)爐、高壓爐頂?shù)龋谶\行中工作人員對相關(guān)信息數(shù)據(jù)的記錄，結(jié)合具體信息數(shù)據(jù)對比分析，可全面性地掌握中國鋼鐵企業(yè)煉鐵技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)的變化。

主要信息數(shù)據(jù)包括：利用系數(shù)3.017/t·m-3·d-1、焦比423/kg·t-1、噴煤比131/kg·t-1、燃料比527/kg·t-1、入爐礦品位61.07/%、熟料比94.28/%、高爐風(fēng)溫1100/℃。

2 中國高爐煉鐵發(fā)展問題

2.1 自然資源短缺

當(dāng)前，中國高爐煉鐵發(fā)展瓶頸問題是自然資源短缺，分析中國高爐煉鐵生產(chǎn)主要應(yīng)用國內(nèi)資源、進口資源，但因發(fā)展環(huán)節(jié)中的高爐設(shè)備、高爐煉鐵能源效率等無法滿足預(yù)期要求，則會增加能源消耗量，實際效益與預(yù)期標(biāo)準存在巨大差距。同時，會增加能源應(yīng)用成本，而我國相關(guān)部門忽視對自然能源的生產(chǎn)，往往會把更多的財力、物力、人力等放在生產(chǎn)量提升方面，因生產(chǎn)資源的缺乏，使整體效果無法保證。

2.2 生態(tài)環(huán)境污染較嚴重

因鋼鐵在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中所包括的程序較多，不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)中均會消耗能源，而往往因設(shè)備性能、功能等待提升，導(dǎo)致生產(chǎn)環(huán)節(jié)中所產(chǎn)生的污染物質(zhì)類別較多、污染量較大，對生態(tài)環(huán)境造成嚴重污染。如果對此情況沒有及時地解決，會使固體污染物、氣體污染物、其他污染物等影響地質(zhì)、水質(zhì)、空氣質(zhì)量等，無法滿足群眾日常生活、生產(chǎn)需求[3]。當(dāng)然，也有部分企業(yè)對生態(tài)環(huán)境污染問題引起重視，并采取相關(guān)措施合理化解決，但實際效果依然與預(yù)期存在較大從差距，需在此方面及時解決。

2.3 設(shè)備結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)化

雖然當(dāng)前中國鋼鐵企業(yè)已經(jīng)引進與應(yīng)用大型化高爐，但無法保證大型化高爐覆蓋面，也會在大型化高爐應(yīng)用環(huán)節(jié)中出現(xiàn)問題，因企業(yè)內(nèi)部不具備專業(yè)化工作人員，使基礎(chǔ)條件方面出現(xiàn)問題，無法對大型化高爐創(chuàng)新、探究等，人員思想意識與工作模式依然受傳統(tǒng)化模式緊固，把新技術(shù)、新設(shè)備等“拒之門外”。其中，在大型化高爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化與創(chuàng)新設(shè)計階段就出現(xiàn)了問題，所應(yīng)用的大型化高爐結(jié)構(gòu)缺乏合理性，影響鋼鐵生產(chǎn)量及品質(zhì)。中國大型化高爐結(jié)構(gòu)重組，不單單是會因技術(shù)問題發(fā)生而產(chǎn)生不利影響，而且還會對各方面的經(jīng)濟效益提升造成阻礙，大型化高爐結(jié)構(gòu)調(diào)整屬于一項持久性工程，部分企業(yè)因在短期內(nèi)未得到高標(biāo)準的結(jié)果，會在發(fā)展中期放棄，浪費大量的人力、物力、財力，增加創(chuàng)新工作難度。

3 中國高爐煉鐵穩(wěn)定發(fā)展策略

3.1 加大科學(xué)技術(shù)應(yīng)用力度，促進中國高爐煉鐵自動化發(fā)展

結(jié)合中國高爐煉鐵發(fā)展現(xiàn)狀分析，建議在各項問題方面均能細化探究與處理，企業(yè)及工作人員對新技術(shù)應(yīng)用引起重視，以“自動化”發(fā)展為核心，通過各項技術(shù)的準確應(yīng)用，研發(fā)“可視型”自動化高爐，以高精度傳感技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、智能化檢測技術(shù)等為核心技術(shù)，對高爐工藝流程完善，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中就可在線檢測設(shè)備運行實況，可第一時間發(fā)展問題、解決問題，避免影響整體運行穩(wěn)定性與安全性[4]。

此外，還能降低工作人員生產(chǎn)難度，只需在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中借助各項技術(shù)，分析檢測信息數(shù)據(jù)，就能直觀化地掌握密閉高爐運行狀態(tài)，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)也可應(yīng)用各項技術(shù)，完成高爐煉鐵生產(chǎn)編制系統(tǒng)，突出大型化高爐“自動化”、“可視化”特點，降低大型化高爐生產(chǎn)故障率。

當(dāng)然，在部分企業(yè)中也應(yīng)用著“生態(tài)型”自動化高爐，與傳統(tǒng)高爐相比較，“生態(tài)型”自動化高爐最明顯的變化是高爐內(nèi)部反應(yīng)強度提高，可有效解決生態(tài)環(huán)境污染問題，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中對歲產(chǎn)生的污染物（如：CO2、粉塵、硫化物、CO等）科學(xué)化處理，一邊生產(chǎn)一邊處理污染物，避免不達標(biāo)的污染物直接排放而影響地質(zhì)、水質(zhì)等，實現(xiàn)生態(tài)高爐發(fā)展目標(biāo)，在科學(xué)技術(shù)的影響下，提升高爐煉鐵技術(shù)水平與控制機能，高效率優(yōu)化高爐煉鐵過程[5]。

例如：針對4000m3以上高爐生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)分析（20座），利用系數(shù)2.165t/m3.d，煤比161.66kg/t、煤粉灰分8.97%、焦炭灰分12.04%、鐵料粒徑21.02mm、二元堿度1.09、鐵水溫度1482.09℃、一級頻率76.67%等。

3.2 新工藝質(zhì)量管控，有效解決環(huán)境污染問題

高爐煉鐵會產(chǎn)生眾多污染物，在此領(lǐng)域創(chuàng)新發(fā)展階段需重點解決環(huán)境污染問題，分析中國高爐屬于一種“排放”CO2設(shè)備，那么在環(huán)境污染問題解決時，還需從根源上處理與管理，要控制中國高爐煉鐵工藝質(zhì)量，明確生態(tài)環(huán)境污染問題解決目標(biāo)，能在高爐煉鐵生產(chǎn)環(huán)節(jié)中控制碳的使用量。分析國外高爐煉鐵生產(chǎn)中的解決措施，是以“多種全氧”為主要原料，借助爐頂完成煤氣循環(huán)工藝[6]?；诖嘶A(chǔ)上，我國科研部門能借鑒與分析國外研發(fā)的新設(shè)備，能在中國高爐煉鐵發(fā)展環(huán)節(jié)中應(yīng)用“全氧高爐”，與傳統(tǒng)高爐相比較，是用冷氧氣替代熱風(fēng)，并從高爐風(fēng)口鼓入，能保證爐頂?shù)拿簹饩上礈焖幚鞢O2，在煤氣循環(huán)使用調(diào)整熱風(fēng)溫度，降低高爐焦比，保證燃料燃燒充分性，能減少污染物的產(chǎn)生量，并通過相應(yīng)的防控與指標(biāo)檢測，從而有效解決環(huán)境污染問題。

3.3 注重技術(shù)研發(fā)與手段創(chuàng)新，完善高爐結(jié)構(gòu)

當(dāng)前，高爐企業(yè)在煉鐵環(huán)節(jié)中加大大型化高爐設(shè)備應(yīng)用力度，擴大影響范圍，在我國政府及相關(guān)部門大力支持下，使中國大型化高爐全面發(fā)展，并成為必然的發(fā)展趨勢。同時，還分析到裝備水平對大型化高爐設(shè)備應(yīng)用性能、功能的影響，在裝備水平提升方面也有顯著效果，其中就包括“長壽化技術(shù)”，對大型化高爐設(shè)備成熟發(fā)展帶來積極影響。

此外，開展原燃料質(zhì)量，既可滿足大型化高爐設(shè)備生產(chǎn)要求，又能在實際生產(chǎn)環(huán)節(jié)中通過長壽化技術(shù)，合理優(yōu)化大型化高爐設(shè)備爐型結(jié)構(gòu)、控制死鐵層厚度，增強爐身部位長壽控制效果等，在各項技術(shù)應(yīng)用下，也需依據(jù)實況進一步地研發(fā)與創(chuàng)新，才可發(fā)揮出實際作用與價值，從而對我國現(xiàn)代化社會穩(wěn)定發(fā)展起到推動作用。

4 結(jié)語

結(jié)合上述內(nèi)容對中國高爐煉鐵發(fā)展現(xiàn)狀分析，可了解到我國當(dāng)前高爐煉鐵發(fā)展優(yōu)勢，管控力度加強、高爐大型化發(fā)展、改善爐料結(jié)構(gòu)、提高操作水平等等，均能對我國現(xiàn)代化社會發(fā)展提供有利條件。但是，在實際發(fā)展環(huán)節(jié)中還是易受各項因素影響而引發(fā)具體問題，需工業(yè)領(lǐng)域詳細探究，并加大科學(xué)技術(shù)應(yīng)用力度，促進中國高爐煉鐵自動化發(fā)展，注重新工藝質(zhì)量管控，有效解決環(huán)境污染問題，分析技術(shù)研發(fā)與手段創(chuàng)新，完善高爐結(jié)構(gòu)，均能保證中國高爐煉鐵自動化、可視化發(fā)展。