高炉炼铁的新理念

    摘 要：本文针对高炉炼铁工艺的生产现状进行了其技术性研究，使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。

 

　　关键词

: 固态焦炭 渣铁分离 炉料均匀 煤气流分布 

　　

 

　　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。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。我过也已经有 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。

 

　　

1 高炉炼铁工艺技术参数研究 

　　高炉冶炼过程是在一个密闭的竖炉内进行的。高炉冶炼过程的特点是，在炉料与煤气逆
流运动的过程中完成了多种错综复杂地交织在一起的化学反应和物理变化，且由于高炉是
密封的容器，除去投入（装料）及产出（铁、渣及煤气）外，操作人员无法直接观察到反应
过程的状况，只能凭借仪器仪表间接观察。为了弄清楚这些反应和变化的规律，首先应对冶
炼的全过程有个总体和概括的了解，这体现在能正确地描绘出运行中的高炉的纵剖面和不
同高度上横截面的图像。这将有助于正确地理解和把握各种单一过程和因素间的相互关系。
高炉冶炼过程的主要目的是用铁矿石经济而高效率地得到温度和成分合乎要求的液态生铁。
为此，一方面要实现矿石中金属元素（主要为

Fe）和氧元素的化学分离

――即还原过程；

另一方面还要实现已被还原的金属与脉石的机械分离

――即熔化与造渣过程。最后控制温度

和液态渣铁之间的交互作用得到温度和化学成分合格的铁液。全过程是在炉料自上而下、煤
气自下而上的相互紧密接触过程中完成的。低温的矿石在下降的过程中被煤气由外向内逐渐
夺去氧而还原，同时又自高温煤气得到热量。矿石升到一定的温度界限时先软化，后熔融滴
落，实现渣铁分离。已熔化的渣铁之间及与固态焦炭接触过程中，发生诸多反应，最后调整
铁液的成分和温度达到终点。故保证炉料均匀稳定的下降，控制煤气流均匀合理分布是高质
量完成冶炼过程的关键。

 

　　

2 高炉炼铁上料系统 

　　高炉供上料系统由贮矿槽、贮焦槽、槽下筛分、称量运输和向炉顶上料装置等组成。其作
用是将来自原料场，烧结厂及焦化厂的原燃料和冶金辅料，经由贮矿槽、槽下筛分、称量和
运输、炉料装入料车或皮带机，最后装入高炉炉顶。随着炼铁技术的发展，中小型高炉的强
化、大型高炉和无钟顶的出现，对上料系统设备的作业连续性、自动化控制等提出来更高的
要求，以此来保证高炉的正常生产。

 

　　

3 高炉炼铁燃料 

　　炼铁的主要燃料是焦炭。烟煤在隔绝空气的条件下，加热到

950-1050

℃，经过干燥、热

解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段最终制成焦炭，这一过程叫高温炼焦（高温干馏）。其作用
是熔化炉料并使铁水过热，支撑料柱保持其良好的透气性。因此，铸造焦应具备块度大、反
应性低、气孔率小、具有足够的抗冲击破碎强度、灰分和硫分低等特点。

 

　　焦炭是高温干馏的固体产物，主要成分是碳，是具有裂纹和不规则的孔孢结构体（或
孔孢多孔体）。裂纹的多少直接影响到焦炭的力度和抗碎强度，其指标一般以裂纹度（指单
位体积焦炭内的裂纹长度的多少）来衡量。衡量孔孢结构的指标主要用气孔率（只焦炭气孔
体积占总体积的百分数）来表示，它影响到焦炭的反应性和强度。不同用途的焦炭，对气孔
率指标要求不同，一般冶金焦气孔率要求在

40～45%，铸造焦要求在 35～40%，出口焦要