1.高炉炼铁工艺关键技术介绍

高炉炼铁工艺关键技术介绍王维兴（中国金属学会北京100711）[e-mail]钢铁工业是国民经济的基础产业，也是能源消耗的大户，约占我国总能耗的16.3%，占全国GDP的3.2%。随着我国工业化进程的快速发展，钢铁需求量还要增长，随之带来能耗的急剧增加，污染物排放加剧，产业发展与资源环境的矛盾日趋尖锐。因此，推进钢铁行业节能减排，对加快钢铁工业结构调整，切实转变钢铁工业发展方式，促进节约、清洁和可持续发展具有重要意义。目前，铁矿石的价值与价格发生严重扭曲，铁矿石价格高居不下和钢材价格下跌，使钢铁企业微利或亏损。这种态势将会维持较长时间。为此，企业要加快技术改造、产品升级、结构调整，进行精细化管理，用系统工程（技术、经济、管理向结合，统筹规划等），科学地、可持续地发展企业。炼铁系统能耗、污染物排放、生产成本约占钢铁联合企业的70%。所以，炼铁系统要完成钢铁企业节能减排，降低生产成本的重任。高炉的能耗占钢铁企业总能耗的近50%。高炉炼铁所需能源78%是由碳素（焦炭和煤粉=燃料比）燃烧提供的，热风提供19%的能量，炉料化学反应热占3%。因此，降低燃料比是炼铁节能减排、降低生产成本的主攻方向。高炉炼铁是以精料为基础。精料水平对炼铁指标的影响率在70%，高炉操作占10%，企业管理占10%，设备运行状态占5%，外界因素占5%。当前，铁矿石品位下降是国内外大趋势，适度使用低品位矿；我们应在“稳”、“均”、“少”、“好”等方面下功夫。炼铁系统的关键生产技术介绍：1.烧结、球团工序低质矿预处理、预混合和强力混合技术、烧结机厚料层、防漏风、余热回收利用和高效低成本烟气净化技术。烧结机大型化、现代化的集成技术。（1）加快推广的关键技术1）原料综合技术经济评价技术(采购、物流、贮运和钢铁冶炼最终效益)和管理技术；2）原、燃、辅料的高效加工(破碎、细磨、干燥、再细磨)技术；3）高精度及微量精确自动称量配料设备及技术；4）高效强力混合、高效强化造球和大型圆盘造球机高效強化造球、生球筛分、破碎技术；5）高配比褐铁矿、高铁、低硅烧结技术；6）提高烧结烟气和冷却废气的余热发电效率。7）成熟、先进、经济的烧结烟气综合治理技术（脱硫、脱硝、除二噁英、除尘等）。（2）需积极探索、研发、加快烧结工程化的关键技术1）新型低漏风率、长寿命、高质量和高效节能型大型烧结机、带式焙烧机、链箅机-回转窑氧化球团成套设备设计和制造技术；2）新型烧结机偏析布料、双层布料铺料、液压调速梭式和摆头布料、改善料层透气性技术;3）厚料层烧结(＞800mm)和高球层焙烧技术；低能耗点火、低水、低碳、低风量的烧结工艺技术；4）减少烟气排放量的热废气返回循环利用烧结新工艺技术，烧结废气脱硫脱硝(NOx、二恶英)、余热发电一体化的烧结技术；5）先进的烧结矿整粒、分级技术；6）可大幅度降低烧结燃耗、提高烧结矿的产质量的新型添加剂、催化助燃剂技术；7）球团升温-焙烧-冷却的热工工艺(物料平衡、热平衡和风流图)数学模型和控制技术；8）最低原、燃料消耗的途径的烧结球团过程“物质流”、“能量流”分析技术；9）造球混合原料水分、粒径、球团生产过程工艺参数在线测定和自动调节；烧结、球团生产终点精确控制、模糊控制技术和智能化操作管理专家系统等先进的自动化技术；10）赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿球团、熔剂性球团、低膨胀和低还原粉化球团矿生产技术；11）还原性烧结矿、复合烧结等新烧结法的生产技术。2炼焦关键技术（1）加快推广的关键技术1）6.25米大型捣固炼焦技术2）7米大型顶装焦炉工艺和装备技术3）采用高温高压锅炉的CDQ技术4）煤调湿和型煤炼焦技术5）焦炉煤气高附加值资源化利用技术6）废气循环与多段加热相结合、降低NOx排放的焦炉加热组合燃烧技术。（2）积极探索、研发、加快焦炉工程化的关键技术1）低NOX排放的焦炉加热燃烧技术2）特大型现代化焦炉（炭化室高8m）的设计和装备制造技术3）焦炉荒煤气上升管余热回收技术4）多用弱粘结煤生产高强度焦炭技术5）配加废塑料炼焦技术6）关注和及时调研日本SCOPE21、美国CASP等国际新型炼焦技术3高炉炼铁关键技术（1）加快推广的关键技术1）针对不同容积的高炉，合理的高球团比、低块矿比及进一步提高入炉铁品位的低成本精料技术；2）适应大喷煤量强化冶炼的8%-15%高富氧鼓风技术；3）高风温、高富氧率、大喷煤量条件下的低焦比，高炉长寿、稳定顺行冶炼操作技术；4）高流动性、高硫容量渣系的低硅生铁冶炼技术；5）≥5000m3特大型高炉高效、低耗、长寿、稳定生产的操作工艺技术；6）高炉寿命≥18年的冷却器、耐火材料的使用、维护及快速修复综合技术；7）高炉操作智能专家系统软件平台及相关信息的在线监测预报技术；8）高炉煤气干式除尘、余热回收、发电量≥40kWh/t铁的TRT压差发电技术；9）大型高炉的炉型（炉腹角、高径比、薄炉衬、深炉缸等方面合理性）合理优化技术。10）科学调剂炉况，优化布料，高煤气利用率（50%），低燃料比技术。（2）需积极探索、研发、加快高炉炼铁工程化的关键技术1）≥1280℃的高风温热风炉技术；2）≥0.28MPa高压炉顶设备和生产操作技术；3）高炉煤气脱除CO2和循环利用技术；4）≥1350℃的高风温，富氧10%-20%并加热、喷煤≥230kg/t、焦比≤260kg/t、生产率≥3.0t/m3.d的大型高炉低能耗高效生产技术；5）大型高炉一代炉役≥22年（或单位容积产铁1.5万t）综合技术；6）每5秒钟更新一次、类似多层CT的高炉炉缸耐材侵蚀及炉内温度和压力分布曲线实时在线监视技术；7）喷吹焦炉煤气量≥100m3/吨铁，煤比≥120kg/吨铁的低炭冶炼技术；8）高炉煤气深度净化系统技术（≥4000Nm3/h，硫、砷和氯等杂质含量≤1ppm，金属氧化物粉尘含量≤5mg/Nm3）；9）高炉煤气资源化利用制甲醇技术（规模≥1000t/a，总碳单程转化率≥25%，综合转化率≥50%，正常运行≥2000h）；10）焦炭、烧结矿、球团矿炉料及炉渣显热高效回收利用及≤400℃中低温烟气、低压蒸汽的低能余热回收利用的装备技术；11）高炉处理废塑料、废轮胎、木屑、可燃性粒化垃圾等社会含铁废弃物技术。