高炉炼铁范文
时间：2023-03-20 08:27:00
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篇1
关键词：非高炉炼铁 直接还原 熔融还原 非焦煤
一、引言
目前，生铁主要来源于高炉冶炼产品，高炉炼铁技术成熟，具有工艺简单，产量高，生产效率大等优点。但其必须依赖焦煤，而且其流程长，污染大，设备复杂。因此，世界各国学者逐渐着手研究和改进非高炉炼铁技术。
二、非高炉炼铁工艺
非高炉炼铁是指以铁矿石为原料并使用高炉以外的冶炼技术生产铁产品的方法。在当今焦煤资源缺乏，非焦煤资源丰富的情况下，非高炉炼铁以非焦煤为能源，不但环保，而且省去了烧结、球团等工序，缩短了流程。因此非高炉炼铁一直被认为是一种环保节能、投资小、生产成本低的生产工艺。非高炉炼铁可分为直接还原炼铁工艺和熔融还原炼铁工艺两种。
1.直接还原炼铁工艺
直接还原炼铁工艺是一种以天然气、煤气、非焦煤粉为能源和还原剂，在铁矿石软化温度下，将铁矿石中铁氧化物还原成铁的生产工艺。据统计直接还原冶炼工艺多达40余种，大部分已经实现了大规模工业化生产[1]。目前，直接还原炼铁工艺主要有气基直接还原、煤基直接还原两大类。
1.1气基直接还原
气基直接还原是指用CO或H2等还原气体作还原剂还原铁矿石的炼铁方法。具有生产效率高、容积利用率高、热效率高、能耗低、操作容易等优点，是DRI（directly reduced iron）生产最主要的方法，约占DRI总产量的90%以上[2]。气基直接还原代表工艺有HYL反应罐法、Midrex-竖炉法、流化床法等[3]。
HYL反应罐法是由墨西哥希尔萨（HojalataYLamina，HYLSA）公司于20世纪50年代初开发的，其工业化标志着现代化直接还原的开始。HYL反应罐法具有作业稳定，设备可靠等优点，但其作业不连续，还原气利用差，能耗高及产品质量不均匀。随后HYLSA公司将反应罐组整合成了一座竖炉，实现了工艺的连续化，同时明显提高了生产热效率和生产率。经改进的HYL法即是HYL-III法。
Midrex-竖炉法与HYL-III法相似，也是采用的是连续性竖炉作业方式，具有污染较小，能耗低等优点。Midrex-竖炉法是气基DRI生产技术的主导工艺，也是最大的直接还原流程，全球约70%的DRI产量是利用Midrex-竖炉生产工艺。为提高对燃料的适应性，Midrex公司把Corex与Midrex工艺联合使用，开发了煤制气-竖炉法，年产量超过了180万吨，目前在印度有一座在正常运行。
流化床法采用铁矿粉，省去了造块过程，加快了反应速率，降低了成本，提高了生产率。流化床流程法发展了近70年，曾开发过H-IRON，NU-IRON和HIB、NOVALFER及FIOR法[4]131-135，但由于无法解决工艺复杂，投资大，原料要求高，粉料易粘结，能耗高等问题均退出了历史舞台。目前全球还在生产的流化床流程只有FINMET法，共有4套FINMET装置在运行，总产能220万t/a，是继MIDREX、ENERGIRON和SL-RN法之后的第四大直接还原流程法。
1.2煤基直接还原工艺
煤基直接还原是指以煤为主要能源，在高温下将铁矿石还原成金属铁的工艺。由于80%的气基直接还原工艺必须依赖于天然气，因此在天然气资源有限，煤资源丰富的国家和地区，以煤作为还原剂发展还原铁技术已成为近期及将来发展的趋势。煤基直接还原代表工艺有回转窑法、转底炉法、隧道窑法等。
回转窑法产铁量占全世界的煤基直接还原法总产量的95%以上。2010年，全球由煤基回转窑法生产的DRI约为1812万吨，占DRI总产量的25.70%。回转窑法包括SL-RN法、CODIR法、DRC法、TDR法、ACCAR法[4]135-141，其中SL-RN法是生产能力和产量最大的煤基直接还原工艺，产量占总回转窑法的60%以上。回转窑技术成熟，以非焦煤为能源，并可以直接使用煤炭，非常适合非焦煤丰富，天然气缺乏的地区发展。不过还存在生产率低，能耗高等亟待解决的技术问题。
与回转窑法相比，转底炉法规模就要小的多。但该法具有反应速度快、流程简单、投资低、原料适应性广的优点，特别在处理冶金废弃物以及保护环境等方面显示出很大的优越性和潜力。最早的转底炉工艺是INMETCO和Fastmet工艺，主要用于含铁废弃物的冶炼，当时获得了很好的经济效益，但产出的铁含有脉石和灰分，导致在炼钢过程中渣量增加，减少钢产量。随后，美国Midrex公司开发了Fastmelt工艺，实现了渣铁分离，明显提高了海绵铁的质量。20世纪90年代日美联合又开发了Itmk3工艺，解决了转底炉对原料品位的苛求，被命名为“第三代炼铁法”。
隧道窑法也是一种重要的煤基直接还原法。与转底炉法相比，具有设备简单，操作容易，产品质量好等优点，但由于产能小、热损失大、能耗高、劳动生产率低等技术经济原因，国外已不再用它生产炼钢用DRI，而是用于粉末冶金还原铁粉生产的一次还原工序。
2.熔融还原炼铁工艺
熔融还原工艺以煤、粉矿进行冶炼，无需炼焦、烧结、球团等工序，使炼铁流程简化，是炼铁技术的重要发展方向。根据含铁原料预还原的程度不同，熔融还原炼铁工艺可分为一步法和二步法两类。
2.1一步法
熔融还原法的研究开发工作开始于20世纪20年代，当时，该流程大多是在一个反应器中一步完成全部熔炼过程，所以称之为“一步法”。一步法有Dored法、Retored法、CIP法等[5]，但由于这些方法存在着炉渣FeO含量过高、能耗大等技术问题均被淘汰。
2.2二步法
为了解决一步法出现对炉衬的强腐蚀及能量回收率低等难题，70年代国外开发出了“二步法”熔融还原技术，所谓二步法就是将还原过程分解为固体状态的预还原和熔融状态的终还原两个阶段，并分别在两个反应器中进行[6]。二步法是一种新式的熔融还原流程，其综合了高炉炼铁、直接还原和炼钢技术的精华，能有效地利用熔融氧化铁碳热还原产生大量焦炉煤气及反应热，减少了能量的损耗，同时采用煤作为能源，摆脱了昂贵的焦煤的束缚，大大降低了成本。
目前二步法主要以COREX[7]为代表。COREX法不使用焦煤，成本低，实现了能源的综合循环利用，该技术具有流程短、污染低等优点，是世界钢铁工业的前沿高新技术，是对传统高炉炼铁技术的一次革命。不过COREX过程有两个问题亟待解决：即如何最大限度地利用高浓度CO+H2的尾气和如何彻底摆脱焦煤的依赖。此外COREX产铁规模相对小，设备运行复杂。但在目前的环保压力和国际上焦煤资源稀缺的情况下，COREX法具有很大的前途。此外还有FASTMELT、REDSMELT、FINMET等新技术[8]也已形成了生产能力。
三、非高炉炼铁技术的前景
当前，钢铁行业发展迅速，同时也正面临着严峻的形势：高炉原燃料质量劣化，技术经济指标下滑，生产利润下降，焦煤价格飙升。作为铁冶炼主体工艺流程的高炉不仅依赖焦煤而且对环境污染严重，因此经济环保的非高炉炼铁将成为钢铁工业发展的重要方向。
DRI不仅是废钢的替代品，也是炼制优钢和特钢的高级炉料。如今废钢的短缺及其质量的下降，很大程度上促使了DRI生产的发展。2011年世界DRI产量高达7332万吨，同比增长4.2%，作为生产DRI的非高炉工艺将具有很大的前途。
非高炉炼铁工艺具有以非焦煤为能源，对原料和燃料适应性强；工艺过程可控性好，能耗低，污染小，可减轻钢铁工业的环境和资源压力等一系列优点，非高炉炼铁技术必会引起世界范围的重视。目前非高炉炼铁技术还处于起步阶段，具有广阔的发展空间，几年后非高炉工艺必将会陆续的实现工业化。
四、结论
高炉炼铁依然是现代铁冶炼的主导流程，其产量大，产品质量高，是全球主要生铁的主要来源。所以，加强完善高炉炼铁技术，是改善钢铁工业能源结构、缓解我国主焦煤资源短缺矛盾的重要手段。
非高炉炼铁是钢铁工业摆脱对焦煤能源的依赖和发展短流程钢铁生产的重要途径，是实现复合矿、难选矿综合开发利用的有效方法。发展非高炉炼铁工艺是钢铁工业的重要前沿技术和发展方向，也是调整钢铁工业及钢铁产品结构，实现循环经济和可持续发展，保护环境的重要环节之一。
尽管非高炉炼铁工艺目前其技术还不够成熟，无法与传统的高炉炼铁工艺相抗衡，但随着其工艺的逐步发展与完善，必将对整个钢铁行业的发展产生深远影响。
参考文献
[1]杜俊峰，袁守谦.积极发展直接还原铁DRI生产技术应对21世纪电炉废钢紧缺的挑战[J].工业加热，2002（2）：1-2.
[2]庆，徐小锋.润磨强化磁铁矿球团一步法直接还原工艺及机理研究[J].钢铁，2007，42（10）：6-10.
[3]王定武.几种非高炉炼铁技术现状及其发展[N].世界金属导报，2010（010）：1-4.
[4]方觉.非高炉炼铁工艺与理论[M].2.北京：冶金工业出版社，2010.
[5]周艺发，展渝生.煤基熔融还原炼铁新工现状评述[C].2006年中国非高炉炼铁会议论文集，上海，2006：42-56.
[6]赵沛，郭培民基于低温快速预还原的熔融还原炼铁流程[J].钢铁，2009，44（12）：13-16.
篇2
【关键词】高炉炼铁；配料；球团矿；烧结矿
一、高炉炉料的合理配置
烧结矿、球团矿和天然富矿是高炉的基本炉料，合理的炉料搭配即充分有效的利用全球铁矿资源，从而使得高炉冶炼技术得到优化，最终达到节约资源，降低成本的效果。优化高炉的炉料结构是实现高炉强化冶炼的根本保证。合理的炉料结构可以提高炉料的还原性，使得高炉冶金性能的各项指标如软熔滴落、还原后粉化和膨胀性等得以改善。优化高炉的炉料结构是有效降低钢铁生产成本的有效途径。现阶段，我国高炉的炉料结构主要有三种结构形式：高碱度烧结矿配加部分酸性球团矿、高碱度烧结矿配加部分块矿和酸性球团矿、酸性球团矿配加少部分高碱度烧结矿。除了依靠改进天然富矿、烧结矿和球团矿之间的成分配搭以达到优化炉料结构的目的外，作为炉料中重要组成部分的烧结矿、球团矿，其自身的配料优化也是改善高炉炉料结构、提高高炉经济效益的有效方法和途径。
二、高炉烧结矿的配料
（1）烧结矿配料中溶剂的碱度要大于1.8，若其碱度低于1.8则会阻碍铁酸钙系形成固结相，从而影响到烧结矿的质量。（2）烧结矿需要较高的铁品位，TFe大于/等于60%，Sio2小于4.5%。这样可以帮助高炉炼铁实现高喷煤、低渣比和低焦比的目的，提高经济效益。（3）烧结矿应保持较低的FeO含量小于5%，若FeO含量过高则会降低烧结矿的还原性，降低高炉冶炼过程中的煤气的利用率，使得焦炭的能耗增加。由于我国在冶炼烧结矿时其燃料的粒度不够细致、成分比重过多，且磁铁精矿也被大量的用于冶炼之中，因而在我国现阶段不少钢铁企业在生成烧结矿时以高FeO含量来增强烧结矿的强度，这种烧结矿不仅还原性差，而且其抗磨性和抗压性都会很差，致使烧结矿的质量不稳定。合理的烧结矿混匀矿配料中要注重对矿粉种类的选择，应当尽量选用巴西的铁矿铁矿粉，其不仅铁品位高而且拥有较高的烧结性能。虽然与澳大利亚相比，巴西矿石的运费较高，但巴西粉与澳粉相比其结构要致密很多，而在烧结混合料中，致密型矿石与烧结矿的还原性呈正比例的关系，巴西矿粉是我国提高烧结矿品位的首选铁矿。同时，烧结原料中应当采用国产精矿搭配进口矿粉，达到平衡Al2O3和控制高炉炉渣中Al2O3和SiO2水平的作用。但由于国内精矿的铁品位平均在62%左右，钢铁企业应特别注重选矿厂选矿的品位。依据我国现有的高炉工艺水平，烧结矿的理想水平应当满足含SiO2大于等于4%；炉渣重量在300千克左右，所含Al2O3小于16%。
三、球团矿的配料
（1）选用的铁精矿应具有低Sio2含量和高铁品位，其中
Sio2小于3.5%，TFe大于/等于65%。这样配比的球团矿有利于减少高炉冶炼的炉渣量。（2）球团矿中添加适量的镁，这样不仅可以增强高炉炉渣的流动性而且还可以解除高炉冶炼过程中的低温还原粉化和膨胀状况。当前我国球团矿在产量和质量上都有待提升，高炉冶炼所用的球团矿以进口为主，如若可以利用国内生产的铁精矿冶炼球团矿则可以极有效的优化我国的高炉炉料结构，从而达到节约生产成本，提高经济效益的目的。球团矿的配料应当以国产高品位的精矿粉为首选，激励选矿工厂引用先进的选矿方法以改善精矿品位，在矿山完成球团矿的生产。如此一来不仅可以提高矿山的经济效益还可以最大限度的节约生产资源，减少环境污染。目前我国球团矿配料依旧主要进口于巴西，其南部为片状结构的镜铁矿，w（TFe）为98.0%；其北部为赤铁矿，w（TFe）为66.80%。据大量实践证明，国产磁精矿搭配巴西进口精矿在较高焙烧温度的条件下进行球团矿的生产可以有效的提高球团矿的含铁品位。
四、总结
要实现高炉炼铁的合理配矿，必然要以高质量的炉料为基础。由于高炉炉料多呈散状物料形态，且其冶炼过程又是一个不间断的过程，因而原料的冶金性能特别是其质量的稳定性和均匀性是保障钢铁品质的重要前提。为了实现优质铁矿的产生，降低生产成本，提高冶炼指标，除了优化炉料结构、优化炉料配料以外，还应实现高炉设备大型化和电子化。各企业应当依据其自身的高炉生产工艺和原料条件推进炉料结构和炉料配料构成，以实现使得企业整体效益最大化。
参 考 文 献
[1]李杰，王杏娟，刘然，吕庆，张金福.石钢马来西亚粉烧结性能[J].河北理工大学学报（自然科学版）.2011（1）
[2]李杰，吕庆.石钢烧结配加马来西亚粉烧结性能的研究[J].河北冶金.2011（5）
篇3
关键词：摆动流嘴； 高炉炼铁；应用
中图分类号：TF53 文献标识码：A
高炉炉前设备能否持续、高效、安全工作直接影响到炼铁的生产效率与钢铁行业的发展。摆动流嘴是炼铁大中型高炉出铁场的专用设备，一般安装在出铁场下面，其作用是把经铁水沟流出的铁水注入出铁场平台下的任意一个铁水罐中。因摆动流嘴故障不能准确及时地把铁水注入出铁场平台下的铁水罐中，将造成跑铁水、烧铁水罐、烧铁轨等事故，迫使高炉出铁人员全压堵铁口，危险因素很大，因此保证摆动流嘴设备的正常使用成为高炉安全稳定运行的重要条件。
1 摆动流嘴作用
现代冶炼的型高炉的出铁量大，采用传统出铁场单线铁路排铁水罐的方式，存在的主要问题是铁沟长，罐位多，出铁场面积也大。导致炉前出铁工作量大，而且造成基建投资也增加很多。因此摆动流嘴在当代高炉中得到广泛应用。摆动流嘴安装在出铁场铁水沟下面，其作用是把经铁沟流出的铁水，转换到左右任意方向，注入出铁场平台下的铁水罐车中。同传统把铁水经铁水、流嘴直接流入各铁水罐车的铁水处理方法相比，摆动流嘴具有下列优点：
缩短了铁沟长度，优化了生产现场布置，减少了基建投资；减少了在现场高温、粉末条件作业，降低了工人的劳动强度；减少了了修补铁沟的作业，提高了炉前铁水运输能力，使高炉车间和铁路布置更为简化。
2 摆动流嘴的组成
莱钢摆动流嘴主要由传动装置、链传动、横粱装置、指示盘等组成。摆动流嘴的主要规格如下：包含摆动流嘴、摆动托架、传动装置及电控整套设备，流嘴总长？3800mm（可调整），摆动角度±8°最大±16°（可调）；运行时间13～16s，支铁沟流 嘴沟底高度为8.00m。
摆动流嘴的特点是：
（1）驱动装置采用电机传动，对高温环境较为安全可靠；
（2）设有链条传动，以便在驱动装置发生故障时，不影响高炉出铁；
3炉前摆动流嘴系统改造
3.1设备现状
炉前摆动流嘴是炉前最关键的设备，它的使用状况的好坏直接影响着高炉出铁。它是由气马达、摆线针轮减速机、差动联轴器、涡轮涡杆减速机、连杆及流槽组成（见图一）。有气动和手动两种传动方式，手轮通过链条连接在差动联轴器上。如果气动系统出现故障，可用手动备用。
3.2 改造原因
虽然摆动流嘴以气动为主，手动备用。并且气动系统运行十分可靠，但是气动系统一旦出现停气或气压不稳、气动系统出现故障等，用手动操作，需转动400多转摆动溜嘴才能到位，不但工人劳动强度高，而且摆动流嘴转速太慢，不能实现出铁倒罐，甚至出现铁水外溢烧坏铁轨的重大事故，给高炉安全运行带来很大的隐患。因此，对摆动流嘴系统进行改造非常急迫，采用电动控制代替手动控制。这样气动系统有问题时，可用电动带动摆动流嘴，确保摆动溜嘴安全。
3.3实施过程及原理
由于活塞式气动机的转速是800r/min，摆线减速机传动比I=11，差动联轴器动力传动比I=1.103，手动时I=10.7。因此推算过程如下：
气动一级减速后的转速为v1，则v1=800/11=72.72r/min
气动二级减速后的转速为v2，则v2=72.72/1.103=65.93r/min
经过两次减速后，差动联轴器输出轴转速为65.93r/min。又因为差动联轴器手动时I=10.7，设手轮转速为v，则v/10.7=65.93 r/min，即：v=705.45 r/min。
因此，选转速在705.45r/min左右的电机，经查手册，选择了3KW，8级的电机，型号为Y132M-8 3KW，转速为710r/min。由于电机转速与所需转速相差不大，因此采用电机直接带动链条传动。制动器选择的是YWZ-200/25，主要备件到货后，利用开炉期间把炉前四个摆动流嘴的手动部分全部改造成电动部分，如图二所示。
4 改造效果及效益分析
4.1 在改造后设备投入运行以来，电动部分工作正常，解决了气压不稳或气动系统有问题不能正常使用的情况，更重要的是避免了设备故障的发生。改造成本低，设备维护简单，操作容易，大大减轻了炉前工的劳动强度。有效的避免了，铁水外溢的现象的发生，从而避免了烧毁铁路道轨的重大安全事故的发生。
4.2 效益分析
（1）因气压不稳造成的生铁产量的损失
每月因气压不稳至少造成两次减风，每次减风影响产量350吨计，每年影响生铁产量为：
1×350×12=4200吨
（2）因气动系统故障造成的生铁产量的损失
按每月摆动溜嘴出现一次故障，造成单铁口出铁，每次停机检修4人，每月将影响生铁产量为：
2100/24×4=350吨
每年少产铁350×12=4200吨
由以上数据可以得知，通过摆动流嘴的结构设计优化，设备产能得到明显提升。
结语
本文主要介绍了摆动流嘴高炉炼铁技术中的应用及其重要性。阐述了摆动流嘴存在的问题，并提出了解决方案。通过采用电动控制代替手动控制。这样气动系统有问题时，可用电动带动摆动流嘴，确保摆动溜嘴安全好用。设备经改造后，运行稳定，产能得到有效提升。
篇4
[关键词]高炉本体 内燃式热风炉 顶燃式热风炉
中图分类号：TP393.08 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）46-0305-01
前言
高炉冶炼是钢铁生产中的重要环节。这种方法是由古代竖炉炼铁发展、改进而成的。尽管世界各国研究发展了很多新的炼铁法，但由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大，劳动生产率高，能耗低，这种方法生产的铁仍占世界铁总产量的95%以上。
1 高炉本体的发展变化分析
横断面为圆形的炼铁竖炉。用钢板作炉壳，壳内砌耐火砖内衬。高炉本体自上而下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹 、炉缸5部分。由于高炉炼铁技 术经济指标良好，工艺 简单 ，生产量大，劳动生产效率高，能耗低等优点，故这种方法生产的铁占世界铁总产量的绝大部分。高炉生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂（石灰石），从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料）中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧、硫、磷，还原得到铁。炼出的铁水从铁口放出。铁矿石中未还原的杂质（主要为脉石SiO？）和石灰石等熔剂结合生成炉渣（主要为CaSiO3等），从渣口排出。产生的煤气从炉顶排出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。高炉冶炼的主要产品是生铁，还有副产高炉渣和高炉煤气。
2 热风炉的发展变化分析
现代热风炉是一种蓄热式换热器，热风炉供给高炉的热量约占炼铁生产耗热的四分之一。高风温是高炉最廉价、利用率最高的能源，风温每提高100℃，可降低焦比4%-7%，产量提高2%。 热风炉工作原理：借助煤气燃烧将热风炉格子砖烧热，然后将冷风通入格子砖，冷风被加热。自从使用蓄热式热风炉以来，其基本原理至今没有改变，而热风炉的结构、设备及操作方法却有了重大改进。由最早的内燃式热风炉发展到外燃式热风炉，再到顶燃式热风炉，其中经历很多变化，分析情况大致如下：
2.1 内燃式热风炉
内燃式热风炉是最早使用的一种形式，由考贝发明，故又称考贝蓄热式热风炉，包括燃烧室、蓄热室两大部分，并由炉基、炉底、炉衬、支柱等结构
2.2 外燃式热风炉
外燃式热风炉是由内燃式热风炉演变而来，它的燃烧室设于蓄热室之外，在两个室的顶部以一定的方式连接起来，按连接的方式不同，外燃式热风炉可分为四种：地得式，考伯斯式，马琴式和新日铁式。
外燃式热风炉的优点是取消了燃烧室与蓄热室的隔墙，使燃烧室和蓄热室各自独立，从根本上解决了温差、压差所造成的砌体破坏。与内燃式相比，外燃式结构稳定，此外它受热均匀，结构上都有单独膨胀的可能，稳定性大大提高。
2.3 顶燃式热风炉
顶燃式热风炉，就是指燃烧器安装在热风炉炉顶，在拱顶空间燃烧，不需专门的燃烧室，又称无燃烧室式热风炉。将煤气直接引入拱顶空间燃烧，为了在短时间里，保证煤气与空气很好的混合完全燃烧，需采用燃烧能力大的短焰或无烟烧嘴。烧嘴向上倾斜25？，由切线方向相对引入燃烧，火焰呈旋涡状流动。顶燃式热风炉吸收了内燃式。外燃式热风炉的优点并克服了它们的一些缺点。
3 上料设备的发展变化分析
将炉料直接送到高炉炉顶的设备称为上料机。对上料机的要求是：要有足够的上料能力，不仅能满足正常生产的需要，还能在低料线的情况下很快赶上料线。为满足这一要求，在正常情况下上料机的作业率一般不应超过70%；工作稳妥可靠；最大程度的机械化和自动化。
上料机主要有料罐式、料车式和皮带机上料三种方式。料罐式上料机是上行重罐下行空罐，如果速度快，则吊着的料罐就会摆动不停，所以上料能力低，高炉早已不再采用。新建的大型高炉，多采用皮带机上料方式。
3.1 料车式上料机
料车式上料机一般由三部分组成：料车、斜桥和卷扬机。
（1）料车
一般每座高炉两个料车，互相平衡。料车容积大小则随着高炉容积增大而增大，一般为高炉容积的0.7%～1%。为了制造维修方便，我国料车的容积有：2.0 M3、4.5M3、6.5M3和9M3 几种。随着高炉强化，常用增大料车容积的方法来提高供料能力。
（2）斜桥
斜桥大都采用桁架结构，其倾角取决于铁路线路数目和平面布置形式，一般为55O ～65O 。设两个支点，下端支撑在料车坑的墙壁上，上端支撑在从地面单设的门型架子上，顶端悬臂部分和高炉没有联系，其目的是使结构部分和操作部分分开。有的把上支点放在炉顶框架上或炉体大框架上，在相接处设置滚动支座，允许斜桥在温度变化时自由位移，消除了框架产生的斜向推力。 为了使料车上下平稳可靠，通常在走行轨上部装护轮轨。为了使料车装得满些，常将料车坑内的料车轨道倾角加大到60°左右。
（3）卷扬机
卷扬机是牵引料车在斜桥上行走的设备。在高炉设备中是仅次于鼓风机的关键设备。要求它运行安全可靠，调速性能良好，终点位置停车准确，能够自动运行。料车卷扬机系统主要由驱动电机、减速箱、卷筒、钢丝绳、安全装置及控制系统组成。
3.2 皮带式上料机
近年来，由于高炉的大型化，料车式上料机已不能满足高炉生产需要，如一座3000 m3的高炉，料车坑会深达5层楼以上，钢丝绳会粗到难以卷曲的程度，故新建的大型高炉和部分中小型高炉都采用了皮带机上料系统，因为它连续上料，可以很容易地通过增大皮带速度和宽度，满足高炉要求。
4 煤粉喷吹设备的发展变化分析
高炉喷煤就是将原煤磨制成合适粒度的煤粉，利用压缩气体释放时的动能，把煤粉送进高炉各个风口，以替代相当量的焦炭参与高炉冶炼过程。煤粉喷吹主要设备如下：
4.1 混合器
混合器是将压缩空气与煤粉混合并使煤粉启动的设备，由壳体和喷嘴组成。混合器的工作原理，是利用从喷嘴喷射出的高速气流所产生的相对负压将煤粉吸附、混匀和启动的。喷嘴周围产生负压的大小与喷嘴直径、气流速度以及喷嘴在壳体中的位置有关。混合器可分为喷射混合器、流化罐混合器、沸腾式混合器三种形式。
（1）喷射混合器：多用于多管路下出料喷吹形式，其特点是结构简单，价格便宜，寿命长，但煤粉混合浓度低，而且浓度不均匀。
（2）流化罐混合器：外观呈罐形，内设水平流化板，下为气室，特点在于结构复杂，造价高，但可以通过风二次调节煤粉浓度，适用于浓相喷吹，易实现煤量自动控制。
（3）沸腾式混合器：特点在于壳体底部设有气室，上面为沸腾板，通过沸腾板压缩空气提高气、粉混合效果。
4.2 分配器
单管喷吹必须设置分配器，煤粉由设在喷吹罐下部的混合器供给，经喷吹总管送入分配器。目前使用效果较好的分配器有瓶式、盘式和锥形分配器。
（1） 瓶式分配器。结构复杂而且喷吹介质和煤粉在分配器内易产生涡流，阻力大，易积粉。
（2） 盘式分配器。具有较高的分配精度，煤粉和介质沿固定流向流入，损阻小，不积粉，分配均匀。
（3） 锥形分配器。呈倒锥形，中心有分配锥。煤粉由下部进入分配器。由于锥式分配器和盘式分配器的内壁喷镀耐磨材料，其寿命大大提高，满足生产要求，所以应用广泛。
4.3 喷煤枪
喷煤枪是高炉喷煤系统的重要设备之一，由耐热无缝钢管制成，直径15-25mm。根据喷吹介质不同分为两种，喷吹压缩空气的为普通型喷煤枪，喷吹氧气的为氧煤枪。
5 结语
高炉冶炼是钢铁生产工业的一项非常重要的环节，其中炼铁设备又是高炉炼铁的主要内容，其发展一直为人们所研究讨论。本文在查阅大量的资料文献的基础上列举了炼铁设备的其中几种稍加分析。
参考文献
[1] 郑金星.炼铁工艺与设备. 2011.1.1
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关键词：高炉 长寿 强化冶炼
1、前言
新建一座大型高炉或对一座大型高炉进行改造性大修，耗资多达上亿元。因而高炉使用寿命直接关系到钢铁工业的经济效益。随着世界各国钢铁工业技术的进步，高炉长寿技术已经取得了显著成果，工业发达的国家的高炉寿命普遍能达到10-15年，有的甚至可以达到20年。相比较而言，我国高炉的长寿水平与国外先进水平还有一定的差距。以唐钢炼铁厂为例，自建设大高炉以来，没有一座高炉的寿命超过10年。从降低生产成本以及推动炼铁技术进步两方面来讲，如何采取有效手段，延长高炉使用寿命还需要我国炼铁工作者不断去探索和研究。
2、影响高炉长寿的主要因素
高炉的长寿不仅仅是高炉本体长寿，还包括生产主体和辅助系统的整体长寿，任何一个环节出现严重破损，都会影响高炉寿命。高炉能否长寿主要取决于以下因素的综合效果：高炉采用的长寿技术、良好的施工水平、稳定的高炉操作工艺管理和优质的原燃料条件以及有效的炉体维护技术。这四者缺一不可，但高炉采用的长寿技术是基础，如果基础不好，要想通过改善高炉操作和强化炉体维护等措施来获得长寿是十分困难的，而且还要以投入巨大的维护资金和损失产量为代价。本文重点讨论与高炉本体寿命相关的主要因素。
2.1高炉炉型设计与内衬结构
通过总结高炉破损机理和高炉反应机理，当今高炉都采用了优化炉型的设计理念，兼顾高炉原料条件以及操作制度的差异，使设计炉型更接近于操作炉型，从而获得较理想的冶炼效果。目前高炉发展的趋势是矮胖型，实践证明随着Hu/D值的合理降低，更易获得炉况的长期稳定顺行以及技术指标的改善。通过理论计算以及对多个大型高炉的数据统计，认为2500-4000m3间的大型高炉Hu/D值在2.52-2.23之间较为合理。
鉴于高炉生产特点，耐火砖不仅要承受高温热裂作用和煤气、炉料的冲刷磨损，还要受到碱金属的腐蚀以及炉腹下部渣铁水的冲刷腐蚀，因此在选择耐火砖衬时，要充分考虑高炉各部位的工作条件和耐火砖侵蚀机理。炉身中上部可选用耐磨和致密性好的耐火材料，炉身中下部的寿命主要依靠冷却壁的长期稳定工作来维持，一些采用铜冷却壁的高炉，甚至采用了无内衬的结构。
2.2冷却技术装备
上世纪90年代以前高炉炉体的冷却设备普遍使用的是铜冷却板和铸铁冷却壁，由于铜冷却板属于点式冷却，具有操作炉型不规则、炉壳开孔多、易漏煤气等缺点，在炉腹、炉腰至炉身中下部高热负荷区域逐渐被铜冷却壁取代，铸铁冷却壁在新建大型高炉上使用较少。铜冷却壁的优点是具有良好的导热性、抗热震性和耐高热流冲击性，能在其热面形成稳定的渣皮， 即使高炉操作过程中发生渣皮脱落， 也能在短时间内形成新渣皮保护冷却壁，这种特性是其他常规冷却器所不能比拟的。实践证明铜冷却壁作为一种无过热冷却器， 其使用寿命可以达到20-30 年。通过不断改进与完善，现在冷却器的冷却介质以软水为主，软水密闭循环冷却技术已经成为我国大型高炉冷却系统的主流发展模式。为实现高炉各部位的同步长寿，我国近年来新建或大修后的高炉，都采用全炉体冷却技术装备，从炉底至炉喉全部采用冷却器，实现了高炉生产无冷却盲区。
2.3炉身部位长寿控制
实践证明，强化冶炼条件下的炉身中上部块状区域的长寿维护关键措施不是冷却而是高炉内煤气流的控制。而高炉内煤气流的合理分布是通过上下部的合理调剂来实现的，如精料方针、装料制度、风口的布置等。在生产过程中通过建立炉缸活性指数概念，可以改变送风制度以外的操作条件来增加炉缸活跃程度，使得炉缸初始煤气流分布及中上部煤气流再分布更加合理，保证炉况顺行，以延长炉身中上部寿命。
炉腹、炉腰至炉身下部是高炉长寿薄弱环节，此区域为高炉工作条件最恶劣的区域之一，是软熔带和滴落带交汇区域，是炉料、渣铁和煤气流多相运动最复杂的部位。任何耐火材料都不能完全起到保护层的作用，只有通过强化冷却，形成稳定均匀的渣皮才能保证炉身中下部的长寿。目前此部位的主流冷却设备以铜冷却壁为主，实践证明，铜冷却壁属于无过热冷却器，完全可以实现自我造衬、自我保护，大大延长了炉腹炉腰以及炉身下部区域的使用寿命。
2.4炉底、炉缸结构
炉底炉缸的寿命决定高炉的一代炉役寿命，在高炉生产中如果全部内衬保持在低温状态，就能够减缓或防止侵蚀，延长炉缸炉底的使用寿命。所以炉缸炉底耐材质量和结构设计的合理性非常重要。从最初的高铝砖或粘土砖无冷却炉缸炉底，到大块焙烧炭砖和高铝砖结合的有冷却综合炉底，炉缸炉底耐火材料的导热性、耐氧化性及强度性能逐渐提高。目前国际上常用的炉缸设计体系以美国UCAR公司为代表的“导热法”（热压碳砖法）和以法国SAVOIE公司为代表的“耐火材料法”（陶瓷杯法）为主，国内的许多大型高炉都在使用。部分高炉将这两种设计体系组合在了一起，即热压碳砖-陶瓷杯组合炉缸内衬技术，有些高炉取得了较好的效果，如搬迁前的首钢1#高炉（2563m3），也有一部分高炉使用效果一般，如唐山某炼铁厂的1#高炉第三代炉役期，开炉仅四年，由于炉缸碳砖侵蚀较严重，不得不提前大修对炉缸部位进行重新砌筑，给企业造成了较大的经济损失。所以这种碳砖-陶瓷杯组合炉衬是否完全适用当前的强冶炼条件需要继续观察。
受条件限制，炉缸炉底的砖衬侵蚀后其残余厚度无法监测和修复，出现侵蚀后传统的做法是内部钛矿护炉和外部灌浆修补，现在不少高炉建立了炉缸炉底温度在线监测，可以把监测数据通过数学模型解析转换成炉墙耐火材料残余厚度画面，直观地展示了炉衬残余厚度和1150℃等温线（面），使炉缸炉底侵蚀程度处于受控状态，在线监测技术的应用避免了炉役后期炉缸炉底烧穿等重大事故地发生。
2.5铁口布置方式
铁口的布置方式影响高炉的渣铁排放，而高炉能否及时排净渣铁又会影响高炉的稳定顺行和指标优化，进而影响高炉寿命。随着高炉容积扩大，渣口数量减少或取消渣口，铁口数量在增多.大高炉一般有2～4个铁口，有的高炉为节省投资，将多个铁口布置在一个出铁场或高炉的同一侧，即在180°范围内布置2～3个出铁口。这类布置，虽然可以节约开支。但是对高炉冶炼及寿命均有不利影响。高炉不能完全出净渣铁，留在炉内的炉渣，靠近铁口的一侧，渣面接近铁口水平。而远离铁口的一侧渣面较高。如果铁口布置在同一侧，炉内的炉渣分布必然不均匀。当炉况不太正常，特别是炉温低时，由于炉渣粘稠，从滴落带下降的铁滴，穿过渣层的速度不同必然影响到炉料均匀下降及煤气流均匀分布，由此导致局部方向煤气流发展。过分发展的煤气流形成高炉“管道行程”，从而破坏炉衬的完整性，影响高炉寿命。
3、结语
（1）我国大型高炉的长寿技术已取得长足进步，通过采用高炉综合长寿技术，部分高炉寿命已经达到10年以上，与国际先进水平的差距正在缩小。
（2）如何开拓思路，在高强度冶炼条件下做好高炉长寿维护工作，实现高炉无中修一代寿命达到15 年以上是我国炼铁工作者需要攻克的重要课题。
（3）国内高炉使用的部分长寿技术源于对国外长寿技术的直接借鉴或消化吸收，我国自主研发的高炉长寿技术较少，需要我国的炼铁工作者在创新性上有所突破。
参考文献：
[1]张寿荣.武钢高炉长寿技术.北京：冶金工业出版社，2009
[2]金觉生.宝钢高炉长寿技术的开发应用，炼铁，2005，（1）
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关键词:高炉设备 维检 解体
高炉是炼铁的专用设备。虽然近代技术研究了直接还原、熔融技术还原等冶炼工艺,但它们都不能取代高炉,高炉生产是目前获得大量生铁的主要手段。高炉生产是可持续的,他的一代寿命从开炉到大修的工作日一般为7-8年,有的已达到十年或十年以上。高炉炼铁具有规模大、效率高、成本低等诸多优势,随着技术的发展,高炉正朝着大型化、高效化和自动化迈进。
1、我国钢铁工业生产现状
近代来高炉向大型化发方向发展,目前世界上已有数座5000立方米以上容积的高炉在生产。我国也已经有4300立方米的高炉投入生产,日产生铁万吨以上,日消耗矿石等近2万吨,焦炭等燃料5千吨。这样每天有数万吨的原、燃料运进和产品输出,还需要消耗大量的水、风、电气,生产规模及吞吐量如此之大,是其他企业不可比拟的。
2、加入世贸对我国钢铁经济的影响
钢铁工业是人类社会活动中占有着极其重要的地位,对发展国民经济起着极其重要的作用。无论工业、农业、交通、建筑及国防均离不开钢铁。一个国家的钢铁生产水平,就直接反映了这个国家的科学技术发展和人民的生活水平。
3、高炉的主要组成部分
高炉炉壳:炉壳的作用是固定冷却设备,保证高炉砌体牢固,密封炉体,有的还承受炉顶载荷、热应力和内部的煤气压力,有时要抵抗崩料、坐料甚至可能发生的煤气爆炸的突然冲击,因此要有足够的强度。
炉喉:高炉本体的最上部分,呈圆筒形。炉喉既是炉料的加入口,也是煤气的导出口。它对炉料和煤气的上部分布起控制和调节作用。
炉身:高炉铁矿石间接还原的主要区域,呈圆锥台简称圆台形,由上向下逐渐扩大,用以使炉料在遇热发生体积膨胀后不致形成料拱,并减小炉料下降阻找力。炉身角的大小对炉料下降和煤气流分布有很大影响。
炉腰:高炉直径最大的部位。它使炉身和炉腹得以合理过渡。由于在炉腰部位有炉渣形成,并且粘稠的初成渣会使炉料透气性恶化,为减小煤气流的阻力,在渣量大时可适当扩大炉腰直径,但仍要使它和其他部位尺寸保持合适的比例关系,比值以取上限为宜。炉腰高度对高炉冶炼过程影响不很显著,一般只在很小范围内变动。
炉腹:高炉熔化和造渣的主要区段,呈倒锥台形。为适应炉料熔化后体积收缩的特点,其直径自上而下逐渐缩小,形成一定的炉腹角。炉腹的存在,使燃烧带处于合适位置,有利于气流均匀分布。
炉缸:高炉燃料燃烧、渣铁反应和贮存及排放区域,呈圆筒形。出铁口、渣口和风口都设在炉缸部位,因此它也是承受高温煤气及渣铁物理和化学侵蚀最剧烈的部位,对高炉煤气的初始分布、热制度、生铁质量和品种都有极重要的影响。
炉底:高炉炉底砌体不仅要承受炉料、渣液及铁水的静压力,而且受到1400～4600℃的高温、机械和化学侵蚀、其侵蚀程度决定着高炉的一代寿命。只有砌体表面温度降低到它所接触的渣铁凝固温度,并且表面生成渣皮（或铁壳）,才能阻止其进一步受到侵蚀,所以必需对炉底进行冷却。通常采用风冷或水冷。目前我国大中型高炉大都采用全碳砖炉底或碳砖和高铝砖综合炉底,大大改善了炉底的散热能力。
炉基:它的作用是将所集中承担的重量按照地层承载能力均匀地传给地层,因而其形状都是向下扩大的。高炉和炉基的总重量常为高炉容积的10～18倍（吨）。炉基不许有不均匀的下沉,一般炉基的倾斜值不大于0.1％～0．5％。高炉炉基应有足够的强度和耐热能力,使其在各种应力作用下不致产生裂缝。炉基常做成圆形或多边形,以减少热应力的不均匀分布。
炉衬:高炉炉衬组成高炉的工作空间,并起到减少高炉热损失、保护炉壳和其它金属结构免受热应力和化学侵蚀的作用。炉衬是用能够抵抗高温作用的耐火材料砌筑而成的。炉衬的损坏受多种因素的影响,各部位工作条件不同,受损坏的机理也不同,因此必须根据部位、冷却和高炉操作等因素,选用不同的耐火材料。
炉喉护板:炉喉在炉料频繁撞击和高温的煤气流冲刷下,工作条件十分恶劣,维护其圆筒形状不被破坏是高炉上部调节的先决条件。为此,在炉喉设置保护板（钢砖）。小高炉的炉喉保护板可以用铸铁做成开口的匣子形状;大高炉的炉喉护板则用100～150mm厚的铸钢做成。炉喉护板主要有块状、条状和变径几种形式。变径炉喉护板还起着调节炉料和煤气流分布的作用。
4、高炉解体
为了在操作技术上能正确处理高炉冶炼中经常出现的复杂现象,就要切实了解炉内状况。在尽量保持高炉的原有生产状态下停炉、注水冷却或充氮冷却后,对从炉喉的炉料开始一直到炉底的积铁所进行的细致的解体调查,称为高炉解体调查。
4.1 高炉冷却装置
高炉炉衬内部温度高达1400℃,一般耐火砖都要软化和变形。高炉冷却装置是为延长砖衬寿命而设置的,用以使炉衬内的热量传递出动,并在高炉下部使炉渣在炉衬上冷凝成一层保护性渣皮,按结构不同,高炉冷却设备大致可分为:外部喷水冷却、风口渣口冷却、冷却壁和冷却水箱以及风冷(水冷)炉底等装置。
4.2 高炉除尘器
用来收集高炉煤气中所含灰尘的设备。高炉用除尘器有重力除尘器、离心除尘器、旋风除尘器、洗涤塔、文氏管、洗气机、电除尘器、布袋除尘器等。粗粒灰尘（＞60～90um）,可用重力除尘器、离心除尘器及旋风除尘器等除尘;细粒灰尘则需用洗气机、电除尘器等除尘设备。
4.3 炉鼓风机
高炉最重要的动力设备。它不但直接提供高炉冶炼所需的氧气,而且提供克服高炉料柱阻力所需的气体动力。现代大、中型高炉所用的鼓风机,大多用汽轮机驱动的离心式鼓风机和轴流式鼓风机。近年来使用大容量同步电动鼓风机。这种鼓风机耗电虽多,但启动方便,易于维修,投资较少。
5、结语
高炉工作者应努力防止各种事故的发生,保证联合企业的生产进行。目前上料系统多采用皮带上料,电子计算机,工业电视等,但必须保证其可持续作业。高炉从开炉投产到停炉中,此期间连续不间断生产,仅在设备检修或发生时候是才停产。那么我们必须保证各个环节都步步到位,要不必然会影响整个高炉冶炼过程,甚至停产,给企业造成巨大损失。
参考文献
[1]李士玲主编.炼铁工艺.
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关键词：炼铁工艺；优缺点；发展
中图分类号：TF5文献标识码： A
一、钢铁企业炼铁工艺发展现状及问题
近几年随着我国市场经济的快速发展和科学技术的不断进步，钢铁企业高炉炼铁工艺不断优化，具有热效率高、技术完善、设备使用寿命长等优点，同时我国炼铁技术取得了一定的成就，比如提高转炉炉龄，提高转炉作业率，强化供氧技术等等；特别是“十二五”规划以来，我国钢铁企业重视炼铁工艺优化，重点进行节能减排技术的开发，比如滚筒法连续处理工艺等，大力引进先进设备，生铁产量逐年提高，说明我国节能减排工作取得了一定的进展。但是，目前我国钢铁企业炼铁工艺中还是存在一定的问题：
一是我国炼铁工艺的能耗、废弃物回收利用和环境治理等与国家炼铁水平还是有很大的差距。
二是炼铁工艺管理不够规范，比如说辅料、铁合金等的分类管理。
三是当下炼铁中的二氧化碳的排放量高于国际水平，产品质量没达到国际水平。
四是炼铁工艺设计缺乏创新，一定程度上影响了炼铁工艺的使用。
二、高炉炼铁工艺
在当前，主要的钢铁生产都是以高炉流程生产的.高炉流程是现代钢铁生产流程的龙头。因此，就对高炉炼铁工艺的优缺点进行分析：
高炉反应器的优点是热效率高、技术完善，设备已大型化、长寿化，单座高炉年产铁最高可达400万吨左右，一代炉役的产铁量可达5000万吨以上，可以说，没有现代化的大型高炉就没有现代化的钢铁工业大生产。在今后相当长时期内，高炉流程在我国将继续是主要产铁设备，继续占统治地位.我国已完全掌握现代先进高炉技术，单位建设投资和生产成本相对较低.
但目前人们对高炉工艺流程有种种不满:
一是高炉必须要用较多焦炭，而炼焦煤越来越少，焦炭越来越贵；
二是环境污染严重，特别是焦炉的水污染物粉尘排放、烧结的SO:粉尘排放；三是传统炼铁流程长，投资大；
四是从铁、烧、焦全系统看重复加热、降温，增碳、脱碳，资源、能源循环使用率低，热能利用不合理。在炼铁工序的结构优化中重点应抓好高炉流程的优化，高炉流程优化的主要目标是降低能耗，节省资源、改善环保.
近年来炼铁工艺技术取得了重大技术进步，它主要体现在以下几个方面:
①高炉长寿技术，最近十年，炼铁工作者为延长高炉寿命，从注重高炉整体寿命优化设计、精心施工、操作和维护等方面开发了许多新技术和新工艺，取得了显著的效果，先进高炉一代炉役(无中修)寿命可达18年以上。
高炉长寿技术主要体现在全炉体装冷却器(壁)从炉底炉至炉喉全部采用冷却器，无冷却盲区；在风口以上，炉腹、炉腰和炉身下部，软熔带根部上下移动区域使用自我造衬、自我保护无过热的铜冷却壁，在此区域淡化耐材炉衬的作用，依靠在表面形成稳定的可再生的渣皮来保护铜冷却壁；高效冷却设备和优质耐材炉衬的有效匹配，如在高炉炉缸侧壁区域使用热压小块碳砖、优质微孔碳砖配合铸铁冷却壁结构。
②高炉炉型设计理论的新发展:增加炉缸死铁层设计深度(达到炉缸直径的20-30%),减少炉缸内铁水环流对炉缸侧壁的侵蚀。逐步减小高利用系数(炉役平均有效容积利用系数大于2.0)、高煤比(炉役平均喷煤量达150kg/t以上)高炉炉腹角。对富氧大量喷煤强化冶炼的高炉，高炉炉型设计中将炉腹冷却壁放置到风口前中心点向上4X4ft及5X12ft炉腹上两点的连线以外，即可避免冷却壁因高煤比富氧喷吹、高利用强化系数冶炼而过早损坏。
③高炉以煤代焦、降低入炉焦比达到新水平。
④对高炉强化冶炼炉内煤气通过能力限度有了明确的认识。
⑤提高炉顶压力是降低燃料比、焦比及增产的重要手段。
三、炼铁工艺优化的有效措施
1、钢铁企业要加强研究炼铁生产过程中的技术经济问题，特别注重经济效益的研究，应用全面系统的优化方法分析钢铁企业的炼铁工艺，杜绝主观片面的优化判断，加强优化过程中的调查研究，掌握钢铁市场的最新信息，并做出准确科学的优化判断。
2、钢铁企业要坚持精料方针政策，不断提高高炉炼铁原料的质量。根据炼铁工艺中用料杂的特点，关于烧结用矿粉问题上，对于供用量较大的矿点以单烧品位堆料原则供用，对于供用量较小并且矿粉品位相对低的矿点，要专门设立精矿杂配，进行矿粉的二次混配，这样大大提高了烧结矿的碱度以及品位稳定性；在炼铁工序中焦炭供用上，根据焦炭上料系统特点以及焦炭供应量及质量的情况，推行“堆新用旧、供户至炉”的原则，从而保证各高炉焦炭供用的稳定性；炼铁过程中用的酸性料，应用电子称配料实现精确混配的目标，保证了配料粒度组成。对炼铁焦炭入炉上，实行切分后分级入炉工艺，并对二区的烧结矿系统进行优化，实行烧结矿分级入炉，在强度上下功夫，同时要在净料入炉上下功夫。建成球团矿、块矿筛分系统，同时增加烧结矿的冷返矿筛工序，从而入炉粉末率大大下降。
3、提高炼铁工艺基础管理水平。建立、完善炼铁过程中五大体系的管理标准，五大体系包括：标准体系、指标体系、参数体系、成本体系、信息体系。确保随时监控炼铁系统的原料投入、控制参数、指标变化、生产成本以及事件发生，能够及时扼制系统波动。
4、加强焦炭炼焦工艺技术的优化。为降低炼焦的成本，缓解主焦煤短缺的现状，我国焦化界要重视优化配煤的推广。我国钢铁企业炼铁要推广干熄焦炭和捣固焦炭的使用，小的高炉不可片面追求炼铁中焦炭的热性能，而要通过科学有效的方法来降低焦炭用量，如提高喷煤比和降低燃料比的方法就相当有效。
四、现有高炉炼铁流程工艺改进的方向
(一)炼焦工艺的努力方向
拓宽炼焦煤资源,炼焦生产工艺和技术上多元化。如利用捣固炼焦大幅度提高装炉煤的堆密度,从而提高弱粘煤和非炼焦煤炼焦的比例降低焦炭成本、风选破碎配煤工艺、煤调湿等。为了以煤代焦、降低入炉焦比,应强化不提高主焦煤比例条件下进一步提高焦炭的热强度的技术手段研究,进一步降低炼焦工序能耗、控制炼焦污染,建设国内一流清洁生产焦炉。
(二)烧结工艺的努力方向
烧结机是高炉利用铁粉矿低成本炼铁的核心手段,进一步提高烧结利用系数增加烧结矿产能,通过技术创新最大限度地回收烧结环冷机的烟气余热能；通过热烟气循环新技术降低燃料比和烧结烟气及粉尘的排放量；针对烧结生产过程中多种污染排放的严重环境污染问题,通过开发高效、低成本的适合中国特点的持久性有机污染物二恶英、SO2减排的技术措施,通过调整烧结原料有选择地严格限制使用含氯、含油原料等技术措施,采用烟气脱硫等新技术大幅度减少烧结机SO2、二恶英污染物排放量,争取改变烧结机是钢铁厂二恶英、SO2和烟粉尘污染主要源头的丑陋形象,建成世界最清洁生产的烧结厂,提高烧结工艺的生存力。同时要持续研发低成本配矿技术、低SiO2的烧结技术、开发烧结人工智能控制系统。目前烧结机SO2、烟粉尘排放占钢铁企业排放总量的50%~80%。
结语
钢铁企业炼铁工艺优化过程中要重视高炉炼铁工序的优化，使高炉炼铁面向低能化，并要节省炼铁资源、改善炼铁环境。其次，国家要大力提高煤炭界的洗煤技术，将焦煤灰份降到最低，此措施即能减少煤炭的运输量，还能降低运输费用，最重要的是使我国炼铁工艺达到节能减排的目的。最后，要鼓励创新研究，开展非高炉炼铁技术，发展有中国特色的炼铁工艺，促进我国钢铁企业炼铁技术的进步，创造领先世界的新炼铁流程。
参考文献
[1]杨海舟.高炉炼铁工艺中气体流程的建模研究[D].浙江大学,2010.
[2]邓虹峰.炼铁工艺创新对钢铁工业发展的影响[J].冶金经济与管理,2008,01:35-38.
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关键词：高炉；强化冶炼；焦比
1 概述
随着新《环保法》的颁布实施，钢铁产业节能减排的工作显得尤为重要，特别是炼铁系统，由于炼铁系统的能耗占钢铁联合企业总能耗的70%左右。因此，从源头抓起，降低高炉炼铁燃料比，做好节能减排有着重大意义。
2 降低炼铁焦比是进一步提高高炉利用系数的正确途径
从理论上来说：高炉利用系数=冶炼强度÷焦比。也就是说，进一步提高利用系数有两个办法。一个是提高冶炼强度，另一个是降低焦比。我国中小高炉实现高利用系数主要是采用提高冶炼强度的办法。采用配备大风机，大风量操纵高炉，进行高冶炼强度生产，来实现高利用系数。目前大型高炉吨铁所消耗的风量在1200m3以下，而一些小高炉的吨铁风耗是在1400m3左右，甚至有大于1500m3的现象。燃烧1kg标准煤要2.5m3的风，鼓风机产生1m3风要消耗0.85kg标准煤。大风量，高冶炼强度操作的高炉，焦比就要升高。所以说小高炉的燃料比要比大高炉高30～50kg。钢铁产业要实现节能减排，在降低炼铁焦比上下功夫可谓是一条途径。
3 降低焦比的技术措施
3.1 贯彻精料方针
炼铁精料技术的内容是：高、熟、稳、均、小、净、少、好八个方面，每个方面均有具体的要求。八个方面相互有因果关系，与高炉操作也有密切的关联。高炉生产是个系统工程。提高入炉矿品位是精料的核心。
铁矿石品位是指铁矿石的含铁量，是评价铁矿石质量的主要指标。铁矿石含铁量高有利于降低焦比和提高产量。根据生产经验证实，矿石品位提高1%，焦比降低2%，产量提高3%。铁矿石还原性是指铁矿石被还原性气体CO或H2还原的难易程度， 也是其质量的主要指标。铁矿石的还原性好，有利于焦比降低 ，但只有直接还原与间接还原在适宜的比例范围内，维持适宜的直接还原度Rd，才能降低焦比。实践证明适宜的直接还原度为0.2～0.3。
铁矿石品位提高的方法
提高铁矿石的含铁量，减少脉石成分，溶剂用量和渣量也相应减少，对于富矿，可直接入炉。而对于贫矿，要进行选矿和造块加工处理，即人造富矿。常用重力，磁力或浮游选矿法，在选矿时，根据各矿物物理化学性能的不同，借助各种选矿设备和药剂，将矿石中有用矿物和脉石分离，以使有用矿物富集，矿石品位提高，回收铁有用成分，去除有害杂质。再将各种含铁矿粉配加一定数量的燃料和熔剂，加热到1150℃～1500℃，使其粘结成块矿或者把细磨铁精矿粉或其他铁矿粉料添加剂混合后再加水润湿的条件下，通过造球机滚动成球。再经过干燥焙烧固结成具有一定强度和冶金性能要求的球型含铁原料，已获得烧结矿块或球团矿块，这样就粒度均匀，微气孔多，强度高，品位高，还原性好，有利于其强化冶炼。
3.2 实现高风温
热风带进高炉炼铁的能量占总能量的16%～19%。热风是廉价的能源，应当充分利用。热风温度升高100℃，可降低炼铁燃料比15～25kg/t，提高风口理论燃烧温度60℃，大约多喷煤30kg/t。高风温会给高炉炼铁带来多方面效应：包括加快风口碳素燃烧，热量主要集中于炉缸，使高温区下移，中温区扩大，有利于间接还原发展，直接还原度降低，所以应当努力进一步提高风温。
3.3 进行脱湿鼓风
将鼓风湿度降至6g/m3并保持稳定会有提高产量，降低焦比的效果。湿度降低1%，可降焦比0.9%，增加产量3.2%。鼓风湿度降低1g/m3，风口前燃烧温度可提高5～6℃，可大约多喷煤粉1.5～2.0kg/t。对于暂时不能喷煤的高炉来说，假如要使用高风温，可以通过加湿鼓风，将高风温用上，既可以提高生铁产量，又有降低焦比的作用。因加湿1%鼓风，会使焦比升高4～5kg/t，但是风温升高100℃，下降焦比25kg/t，两数相加后，仍有降低20kg/t焦比的作用。
3.4 冶炼强度的影响
生产实践表明，高炉冶炼强度在低于1.05t/m3・d时，提高冶炼强度是可以降低燃料比。但是在冶炼强度大于1.05t/m3・d时，提高冶炼强度是会使燃烧比升高，而且在冶炼强度大于1.15t/m3・d时以上，提高冶炼强度，会使燃烧比大幅度升高。所以说，控制冶炼强度在1.05～1.15t/m3・d区间，操作高炉是会得到较低的燃料比。
3.5 提升高炉操作技术
对降低炼铁燃料比有较大作用的高炉操作技术主要是：提高煤气中CO2含量，冶炼低硅铁和提高炉顶煤气压力等方面。
（1） 提高煤气中CO2含量的操作手段主要是进行合理布料，优化煤气流分布，使热风所带有的热量能够充分传递给炉料，增加高炉内铁矿石的间接还原度。煤气中的CO2含量提高0.5%，炼铁燃料比下降10kg/t，炼铁工序能耗会下降8.5kgce/t。铁矿石间接还原是个放热反应，而直接还原是个吸热反应。所以，我们要努力提高铁矿石的间接还原反应。
采用合理的装料制度和送风制度，能够解决煤气流和炉料逆向运动之间的矛盾，煤气流分布均匀合理，会促进高炉生产顺行，有降低燃料比的效果。
采用无料钟炉顶装料设备，可以实现多种形式的布料。小于1000m3高炉的流槽倾角档位数选用5～7个档位；1000m3左右高炉选用8～10个档位；大于2000m3级高炉选用10～12个档位。终究使炉喉煤气曲线形成边沿CO2含量略高于中心的“平峰”式曲线。综合煤气CO2含量是小于1000m3高炉为16%～20%，1000m3左右高炉CO2含量在18%～21%，大于2000m3高炉CO2含量在22%～24%。
采用大批重上料，可以稳定上部煤气流。我们希望焦批的层厚要大于0.5m，宝钢4000m3级高炉焦批大，层厚在800～1000mm。在生产过程中调整焦炭负荷时，最好稳定焦批，调整矿批。以使焦炭层相对稳定，有“透气窗”作用，高炉内煤气流也稳定。当料线提高时，炉料堆尖会向中心移动，有疏松边缘煤气的作用。一般料线选择为1～2m。
为提高料柱的中心部位煤气流顺畅，大型高炉均采用中心加焦的手段。近年来，为提高烧结矿的透气性和还原性，将小焦与烧结矿进行混装，有较好的节焦效果。
高炉操纵的原则之一是要实现煤气在边缘和中心存在“两道煤气流”。高炉煤气曲线呈“展翅”或“喇叭花”型。
（2） 低硅铁冶炼
高炉冶炼低硅铁有较好的经济效益。生铁含Si降低0.1%，可降低炼铁焦比4～5kg/t，生铁产量提高。间接减少了炼钢脱Si的工作量。
（3） 高压操作技术
高炉炉顶煤气压力大于0.03Mpa时，即称为高压。炉顶煤气压力提高10Kpa，高炉可增产约1.9%，焦比约下降3%，有利于冶炼低硅铁。随着顶压的提高，增产的效果会递减。提高顶压之后，高炉的明显反应是促进高炉顺行，波动减少，使铁矿石进行间接还原是向有利方向发展。高压操纵是有利于CO向CO2方向反应，进而有节焦效果。
篇9
关键词：节能减排；全氧高炉；数学模型；炉料；数值模拟
The synergistic principle of Energy/mass transfer and high temperature thermochemical reaction under full oxygen blast furnace condition
Abstract：At present，traditional blast furnace with coke as main energy has been almost perfect in production efficiency and energy utilization， and it is difficult to realize the more energy saving and emission reduction by its technical progress in the traditional blast furnace. Oxygen blast furnace （OBF）， as a new iron-making process， has the outstanding advantages in carbon saving and low CO2 emission.Due to the operations of pure oxygen instead of the hot blast and recycling most of the top gas after CO2 removal， the content of CO and H2 in OBF increases significantly， which may also lead to the metallurgical performances of burden change. In order to promote the industrial application of OBF iron-making process， the systematic study of OBF ironmaking process was carried out. A comprehensive mathematical model of OBF was established. Many preliminary designs of OBF were simulated with the comprehensive mathematical model. The comprehensive evaluation of several different OBF process and traditional blast furnace has been made respectively. Through the evaluation， the most suitable process of OBF was identified. In order to analyze the low temperature reduction degradation behavior characteristics under the OBF atmosphere， low temperature reduction degradation experiments of ores have been carried on in different atmospheres which are based on the OBF mathematical model. The softening-melting properties of burden at different reducing atmospheres on the softening-melting properties of burden in OBF atmosphere were studied by using the facility of high temperature reduction-molten experiment. Using the programmed reducing and softening-melting experiment apparatuses， the reduction， softening and melting behaviors of sinter， pellet and mixture of both have been examined by simulating the conditions in traditional BF and typical OBF. It is preliminary founded the formation rule of cohesive zone under the OBF condition. The reduction behaviors of pellet in the atmospheres of H2， CO and mixture of both were studied by using the self-regulating reduction experiment apparatus of single particle. The reduction model of pellet， which was applicable to the research of the kinetic of non-isothermal reduction of pellet at the atmosphere of one or more gases of CO， CO2， H2， H2O and N2， was built based on the grain model and unreacted core model with three interfaces. The OBF internal operation conditions are studied by using the mathematical model.
篇10
1低温冶金学的理论进展
1．1细微铁矿粉具有纳米晶粒［8，13］
赤铁矿原料的平均粒度约为200μm，粒度分布如图1（a）所示，对图中的颗粒进行放大，见图1（b）。赤铁矿晶粒的粒度主要集中在3μm左右，由众多的晶粒形成了一个较大的赤铁矿颗粒。当粉体的粒度磨细到20μm左右时，赤铁矿的晶粒尺寸降低到1μm左右，出现了少量晶粒尺寸为100nm左右的晶粒，见图1（c）。随着磨矿时间进一步延长，赤铁矿粉体的晶粒尺寸可细到100nm以下，见图1（d）。
1．2储能的铁矿粉能够提高煤气的利用效率［11，29］
当温度高于570℃时，CO与FeO的反应为：FeO＋CO＝Fe＋CO2当温度低于570℃时，CO与Fe3O4的反应为：1／4Fe3O4＋CO＝3／4Fe＋CO2储能后铁矿粉与气基还原剂的反应平衡常数（K）与温度（T）的关系为：K＝exp－ΔG°＋ΔGm（）RT（1）式中：ΔGm为矿粉的储能。CO还原铁氧化物的平衡气体成分的计算公式为：φCO＝1001＋exp－ΔG°＋ΔGm（）RT（2）根据式（2）可得到储能大小对CO还原Fe3O4和FeO的平衡气体成分的影响规律，见图2。图中实线为储能前CO还原氧化铁的平衡曲线，虚线则为不同储能条件下的还原曲线，其中线上的数字表示氧化铁所具有的储能，单位为kJ／mol。从图2可以看出，储能能够使得还原反应对CO体积分数要求降低：以700℃为例，没有储能时CO的平衡体积分数为60．89％，也就是只有当CO体积分数达到60．89％以上才有可能实现FeO的还原，而当储能分别为1、4、10kJ／mol时，CO的平衡体积分数分别降低为57．81％、48．76％和31．26％，因此储能的存在可以使得CO在较低的体积分数下就可以完成氧化铁的还原。这样就会大大提高CO气体的利用率。仍以700℃为例，在普通条件下，CO的利用率最高为39．11％，而当粉体实现储能1、4、10kJ／mol时，CO的利用率则分别可以达到42．19％、51．24％、68．74％，利用率分别提高了约8％、31％和76％。
1．3细粒度改善反应效率［8－9，12］
试验研究了铁矿的粒度对气体还原氧化铁的影响，以H2还原不同粒度的澳矿（见图3）。从图3可以明显看出，随着铁矿粒度的减小，反应起始温度不断降低，同时反应速度加快。比如约3．5mm的铁矿在400℃还原反应开始，700℃左右开始反应加快；而约2μm的铁矿还原反应在100℃已经开始，350℃反应加快。另外粒度的降低还使得样品达到平台期时的还原率不断提高。例如约3．5mm的铁矿达到平台期时的还原率为78．4％，而约2μm的铁矿的平台期还原率则达到了98％以上，而且在600℃时就达到了100％。因此采用的粉体粒度越细，其还原反应的温度越低，反应速度越快。
1．4微纳粉体的催化反应动力学［19．21－22，28］
通过催化反应能够明显改善铁矿粉的碳热还原效果，从图4可见，催化剂的加入能够使反应速度显著提高。作者还研究了气基还原、碳气化反应的催化机制，并开发了催化添加剂。同时针对微纳铁矿粉的还原，还提出了微纳粉体的催化反应模式，以此进一步加快反应速度或降低反应温度。粒度小于10μm的赤铁矿和碳混匀，700℃以上反应速度明显加快，这要比传统毫米级矿粉反应温度明显降低（见图5）。再添加催化剂，反应温度会进一步降低。主要原因是虽然细微矿粉得到了一定储能、反应表面积明显增加，但是碳还原反应属于强吸热反应，通过添加催化剂，能够进一步降低反应的活化能，改善了反应动力学条件。
1．5改善还原势条件［17－18，31－34］
还原势对铁矿粉还原程度的影响超过单纯因为还原气体中水分的增加而造成的影响。通过理论推导和试验，还原气体中水蒸气体积分数的增加对铁矿粉金属化率造成的减少幅度，应该按照φH2OφH2－φ（H2）平衡来进行计算，而不是按照φH2OφH2来进行计算，见图6。对于煤基还原，还原势影响同样很大。例如，对于转底炉工艺，由于炉膛内为弱氧化气氛，所以含碳球团的金属化率偏低，而对于隧道窑还原或回转窑还原，产品的金属化率比转底炉大幅度提高。针对煤基还原，在反应器中将煤气加热的氧化性气氛改变为还原气氛，有望提高产品的金属化率。1．6改善低温冶金反应的传输条件［19，35－38］除了粉体细化、催化等加速本征反应速度外，低温还原反应还需突破限制性环节，例如，气体还原细矿粉的还原速度很快，限制性环节之一是还原气体的供应速度。从图7可见，随着气速的提高，还原率明显增高，几乎呈线性关系。从图8可见，随着气速的增加，气体利用率下降幅度不大。如果选择鼓泡流化床作为反应器，由于粒度的关系，气速只能选择0．2～0．5m／s，不利于反应速度的提高，同时还容易造成铁粉黏结；如果选择循环流化床，则可将气速提高到1m／s以上，从而具有高的反应效率。对于煤基还原，供热是影响反应速度的主要因素。针对煤基隧道窑还原，通过对布料层的优化（见图9），成功将煤基隧道窑的窑内温度从1150～1180℃降至1100℃左右。
1．7多级循环流化床的流化规律和连续运转研究［35－36］
作者提出了多级铁矿粉循环流化床还原反应器，并开展了多级铁矿粉循环流化床的流化规律研究和连续运转试验。从图10可见，对于双级循环流化床，流化速度降低后曲线变化的趋势未变，但双级循环床的旋风分离器入口的压力明显降低了。流化速度的减小使旋风分离器的入口浓度降低，系统的颗粒循环量下降。从图10中还可以发现在每一级循环流化床中铁矿粉颗粒上行和下行构成的循环回路压力曲线必在某标高处相交，即有一个压力等值点，双级循环流化床的回路曲线呈上下双“8”字形。双级循环流化床内存在着压力平衡分布，随着流化风速的变化料腿的压降将会自动调节随之变化，以达到各个循环回路的压力平衡。
1．8低温还原冶炼粒铁的理论［25，29－30］
日本钢铁研究协会曾组织了18个单位（包括5个钢铁联合企业、11所大学、2个钢铁研究所）在1999－2004年开展了低能耗低排放高炉新技术研究，重要研究方向是加速高炉内固态区间接还原、降低高炉内炉渣和铁水温度（从1450℃降低到1350℃），实现减排CO250％水平的目标。美国和日本也在21世纪初开发了高温转底炉技术（ITMK3），将转底炉的海绵铁直接分离成液态炉渣和铁水。从图11可见，高温转底炉技术铁水温度控制在1450℃左右，碳质量分数控制在3％左右。采用低温还原冶炼粒铁新工艺，包括快速还原、快速渗碳、铁在半熔态渣中聚集长大等。温度控制在1200℃，比高温转底炉技术铁水温度低200℃，比日本提出的低温高炉低150℃，已在小试验室和半工业化装置上得到了铁粒。
2低温冶金技术和工艺进展
研究低温冶金的目标是开发低碳、节能、高效、低成本的新工艺。根据炉料和产品结构的不同，作者开发了不同的低温冶金新工艺。
2．1改进的熔融还原炼铁工艺［7－8，11，14－16］
如图12所示，该工艺流程由3部分组成：第1部分为熔融气化炉，主要功能是熔化海绵铁和产生预还原所需的还原煤气；第2部分为预还原部分，由两级还原流化床和一级矿粉预热床组成，主要功能是将矿粉转变成高金属化率的铁粉，金属化率大于85％；第3部分是煤气处理，包括尾气换热、煤气洗涤、煤气增压、变压吸附等工序，功能是调节预还原所需的煤气成分、煤气量与温度。新工艺流程描述为：精矿粉或粒度小于0．5mm的赤铁矿（褐铁矿等）首先进行干燥脱水后进入料仓，在矿粉预热床内进行换热，将出口煤气温度降低到450℃左右，矿粉温度升至450℃左右后进入第2级快速循环还原反应器，被还原气体还原到浮氏体，温度升至700℃左右，进入第1级快速循环床反应器，还原得到金属化率超过85％的海绵铁粉，温度为750℃左右，然后进入热压块工序，热压成海绵铁块进入熔融气化炉海绵铁缓冲仓，与块煤、型煤、熔剂等进入熔融气化炉。在熔融气化炉风口区吹入纯氧，燃烧从气化炉上部逐步移动到下部的半焦（也可以从风口吹入部分煤粉），用此热量还原、熔化海绵铁和熔剂，形成炉渣和铁水，定期排放，产生的高温煤气穿过半焦（块煤、型煤高温分解产物）、海绵铁块、块煤与型煤以及熔剂时，与它们进行热交换，离开熔融气化炉时煤气温度降至1050～1100℃。1050～1100℃的高温含尘煤气，与经过变压吸附的冷煤气相混合，调至温度为700～750℃、氧体积分数为10％～15％的煤气，经过热旋风后，大部分煤气进入第1级低温快速循环床反应器，少量煤气经洗涤返回至变压吸附，其主要作用是调节煤气成分与煤气温度；经过热旋风收集的热态粉尘再喷吹至熔融气化炉内。进入第1级低温快速反应器的温度为700～750℃、氧体积分数为10％～15％的煤气还原进入反应器的浮氏体，将其还原到金属化率超过85％，离开第1级反应器的煤气补入少量氧气，以提高煤气温度，进入到第2级反应器，将450℃左右的矿粉加热和还原到700℃左右的浮氏体，离开第2级反应器的煤气，进入矿粉预热床预热冷矿粉，离开矿粉预热床的煤气温度降至450℃左右，经过余热换热器降低到150～200℃左右，经过洗涤后，一部分煤气输出，一部分煤气与从高温经过冷却洗涤的煤气合并，经过增压与变压吸附后，调节熔融气化炉高温煤气的温度与成分。基于低温快速预还原改进的熔融还原炼铁工艺具有以下技术特点：
1）炼铁原料为粉矿。
可以直接使用粉矿，粉矿还原速度快，省去了烧结、氧化球团等原料造块工序和相应的能耗和污染。
2）预还原煤气温度为700～750℃。
进入预还原反应器的煤气温度为700～750℃，比COREX、FINEX的煤气温度（800～850℃）低100℃，解决了预还原反应器的黏结问题以及带来的一系列问题。
3）接衡态还原。
采用粉矿还原，还原的煤气成分容易接衡态，可以最大限度地减少吨铁气体使用量。
4）预还原得到金属化率超过85％的海绵铁。
金属化率高的海绵铁进入熔融还原气化炉，是少用或者不使用焦炭的前提，是降低熔融气化炉吨铁燃料比的基础。
5）采用双级流化床作为反应器。
粉矿还原速度快，需要的流化速度也较低，采用流化床作为反应器，可以大幅度提高生产效率。采用双级反应器，可以提高还原气体的利用率，减少吨铁矿粉还原所需的一次气体用量。
本流程成功吸收了目前熔融还原工艺的优点，同时也解决了熔融还原流程预还原流程与整个流程衔接不顺导致燃料比过高的重大难题。改进的熔融还原炼铁工艺的预期效果：
1）新工艺的吨铁燃料比在600kg标准煤左右，随着工艺与操作的熟练，以及后期喷煤技术的发展，预期燃料比可在520kg标准煤左右，接近高炉水平。
2）可直接使用中国的精矿粉和进口粉矿，彻底消除氧化球团或烧结带来的环境与能量负荷。中国吨矿的烧结净能耗在65kg标准煤左右，相当于吨铁100kg标准煤左右，1t氧化球团的净能耗在50kg标准煤左右，相当于吨铁80kg左右标准煤。
3）可以得到高金属化率的海绵铁，吨铁焦炭使用量在50kg左右，可以不使用焦炭。这样就可以最大限度地减少吨铁焦炭使用量，同时降低了焦炭工艺带来的环境污染与能耗问题（吨焦净能耗140kg标准煤）。
4）吨铁净能耗在500kg标准煤左右，比高炉炼铁流程610kg标准煤低18％。
5）吨铁CO2排放量约1．48t，比高炉炼铁流程CO2排放量1．8t低18％。2．2优质海绵铁低温还原工艺［25，37－38］针对电炉炼钢对优质海绵铁以及冶金铁粉的需求，其主要冶炼工艺为隧道窑还原工艺。通过改造罐内的布料结构和添加添加剂，可以显著降低传统隧道窑的能耗、提高隧道窑生产率和延长炉衬与罐材使用寿命。优质海绵铁低温还原工艺描述：首先将还原煤、精矿粉、添加剂按照一定比例布在反应罐内，然后将反应罐装在台车上推进隧道窑内；将隧道窑窑体分为加热、还原和冷却3个区域，在还原段装有燃烧器，以液体或气体燃料为能源使还原段温度保持在1100℃左右，还原段高温炉气向加热段流动，对反应罐进行预热，使其温度随着向还原段的接近而逐步提高。台车进入还原段后，煤气化反应放出大量CO，使矿粉得到还原，生成海绵铁。还原完成后，台车进入冷却段，冷却段中有一股由吸入的冷空气形成的气流，在气流中，密封的反应罐逐步冷却至常温。出窑后，将海绵铁取出，去掉残煤和灰分即可得到产品。该工艺的特点主要表现在以下几方面：1）将窑内温度从传统的1150～1180℃降低到1100℃；2）吨铁海绵铁（93％金属化率）一次煤耗降低幅度达到26．7％；3）产量已从2万t／a提高到3万t／a，具备4万t产能；4）耐火材料寿命大幅度延长，已超过2a。
2．3低品质铁矿生产铁粒技术［29，37－38］
中国是贫铁矿国家，包括大量的褐铁矿、赤铁矿等资源，以及冶金渣和一些有色含铁矿（如红土矿等），含铁品位在40％左右。这些铁矿资源由于脉石太高，不管是直接进入高炉冶炼、电炉冶炼，还是通过预还原＋电炉冶炼，都存在冶炼成本过高的缺点。作者开发了低温还原低品质铁矿得到铁粒技术，见图13。
首先将铁矿粉与一定比例的煤压成球或块，进入低温还原反应器，然后在晶粒长大反应器内实现铁和渣的有效分离。干燥器的目标是将含碳球团中的物理水分去除，它使用的热量来自低温还原反应器的低热值尾气。低温还原反应器分为2段区域，预热段和低温还原段，在预热段，利用低温还原段的高温废气将物料加热到900℃；在低温还原段，通过煤气烧咀将反应器温度提高到1100℃，在此温度段完成含碳球团内的铁矿预还原。在晶粒长大反应器内将反应器内温度提高到1200℃左右，实现细微铁的快速渗碳，并促进细微含碳生铁的聚集，最终实现渣和铁的分离。产品冷却后，通过破碎和磁选，得到铁粒。这样就最大限度地降低了电炉熔分所消耗在渣熔化上面的电能。在半工业化装置中冶炼红土矿（wTFe＜20％），得到了粒状镍铁合金，见图14。