庹必阳 b20080146 钢铁冶金
摘要： 近年来我国工业化建设步伐加快，2002年以来，钢铁生产进入高速增长期。2002年我国生铁产量为1.7亿吨，海砂混凝土2003年钢产量突破2印度支那问题
亿吨，2005年～2006年，生铁产量分别突破3亿吨和4亿吨，2007生铁产量又扶摇直上达到4.69亿吨，比2002年增加3亿吨，增长175%；2007年我国生铁产量占世界产量的47.36%，需要成品铁矿石7.28亿吨，约占世界成品铁矿石的一半。 同时，2007年全国重点钢铁企业高炉炼铁焦比达到392kg/t，热风温度达到1125℃，喷煤比达到137kg/t，利用系数为2. 677t/m3。这些指标创造出我国历史最好水平，宝钢、武钢、首钢、鞍钢等企业的大高炉生产技术进入成熟发展阶段，炼铁燃料比低于500kg/t。同时各钢铁企业对钢铁冶炼副产品进行大量的开发利用。 1中国高炉炼铁现状
随着我国生铁产量高速增长，高炉炼铁生产技术水平也得到快速进步。进入2008年因原燃料
涨价，质量波动，高炉炼铁生产指标有所下滑。
目前，中国高炉炼铁生产技术是处于世界先进水平，高炉操作技术进入成熟发展阶段。以宝钢、武钢、首钢、鞍钢、为代表的一批大型高炉已实现高效化生产(系数在2. 5t/m3以上，燃料比低于500kg/t寿命达15年以上等)。我国中小高炉的生产技术已是多年在高技术水平上运行，一批300~750m3高炉利用系数在3. 0t/m3以上，最高的达4. 3t/m3。入炉焦比低于400kg/t喷煤比在150kg/t以上。但是，企业之间技术发展不平衡，尚有一批落后指标存在[1]。
（1）鼓风温度大幅度提高
近年来，我国热风温度消除了多年徘徊，进步较大，这是大家努力的结果。2007年我国重点热风温度比上年度提高25℃。特别是新建设的一批大高炉(大于2000m3以上的高炉)热风温度均可在1200℃以上，其寿命也在25年以上，达到国际先进水平[2]。
（2）喷煤比取得新进展
高炉喷煤是炼铁系统结构优化的中心环节，是国内外炼铁技术发展的大趋势，也是我国钢铁工业技术发展的三个重大技术路线之一。2006年宝钢4号高炉喷煤比达到224.6kg/t已是国际先进水平。2007年我国重点钢铁企业喷煤比为137kg/t创造出历史最好水平，有效地缓解了我国主焦煤的短缺，为降低炼铁生产成本作出了贡献，减了环境污染。
（3）高炉燃料比不断下降
2007年我国重点钢铁企业燃料比(焦比+煤比+小块焦)为529kg/t比上年度减少2kg/t创造出历史最好水平。但是， 2008年上半年出现回升，比上年升高4kg/t。燃料比较低的企业主要有:首钢506kg/t，太钢475kg/t宝钢集团，481kg/t，武钢494kg/t。目前炼铁企业的工作重点仍是努力提高炼铁精料技术水平，要善待高炉，会有好的回报。这是炼铁的根本。
（4）高炉操作技术水平取得较大进步
高炉利用系数在不断提高，高压操作技术不断完善，煤气利用率提高，炼铁燃料消耗降低，低硅铁冶炼技术进展很快等，所有一切表明，高炉的操作技术取得了较大的进步。
2、高炉渣的利用状况
高炉渣 (BFS)是冶炼生铁的主要副产物之一 ，我国每年排放的高炉渣大约有1-2亿吨，主要化学成分为 SiO2、CaO、Al2O3和 MgO。目前的利用主要用于水泥、混泥土、砖生产、矿渣棉、路面铺填等，尽管有所利用，但经济效益是非常低的，因此有必要探讨一下怎样才能把渣变成高附加值的材料，使之经济价值和主要产品生铁的一样，甚至更高，使之达到高效益、全利用、零排放，最终达到节能降耗、对环境零污染的环境友好型绿冶炼。
高炉渣的高附加值的利用有下面几个方面：
（1）制备高附加值矿物聚合材料
以高炉渣和煅烧高岭土为粉体原料，KOH溶液为激活剂，采用振动成型方法，在 20℃下养护24 h， 制备矿物聚合材料。实验样品静置固化28d，采用压力试验机可测得其抗压强度高达 24～65MPa。高炉渣中的玻璃相在强碱的作用下发生溶解，形成 Si、Al低聚体， 最后形成各种晶体。采用矿物聚合材料可以有效地降低溶液中Pb2+，聚合材料对溶液中Pb2+固定率达到 99.19%。
（2）制备高炉渣陶瓷产品。
用粒状高炉矿渣和砂、氟硅酸钠、硫酸钠以及焦炭混合，送入玻璃熔池，使其成为聚体的熔体，然后通过辊轧成的玻璃带。这种带送进结晶炉进行热处理，循环周期恰好为，玻璃带即转变成高炉渣陶瓷。热处理最高温度是在 的速率下高炉渣陶瓷带用加压通风使之冷却然后两边修剪到宽并切成板材。
高炉渣陶瓷的主要最终产物是平板、绝缘体和砖瓦，但也能制成波纹板、管材、锥体 作水力旋风器衬里的泡沫板。跟粘土制造的陶瓷以及常用镀壁材料相比，高炉渣陶瓷的强度重量比更好，耐化学腐蚀性强，而且具有极好的耐磨性 。
（3） 制备高炉渣微晶玻璃建材
高炉渣微晶玻璃建材与天然石材和黏土砖相比， 微晶玻璃具有优越的物理化学性能和成型加工性能。微晶玻璃莫氏硬度 6.5～7.0，比高碳钢硬；抗弯强度 50MPa～60MPa； 抗压强度>500 MPa；体积密度2.65 g/cm3～2.70g/cm3，和铝接近；吸水率接近于0；耐酸耐碱性、抗冻性、耐污染性能优异，无放射性污染，镜面效果良好。微晶玻璃具有高的强度，
封闭气孔，低的吸水性和热导性，大理石、花岗岩等天然石材表面粗糙，可以藏污纳垢，微晶玻璃就没有这种问题；工艺简单；③绿环保。其放射性低于天然石材，最重要的是它对废渣中可溶性重金属离子的转化和固化作用，是其他制砖、制水泥等应用技术所无法比拟的。
3、钢铁企业余热的利用
钢铁企业是我国的能耗大户，焦炉、高炉及炼钢工序均有相当数量的的余热未能回收利用。余热的温度最高可达1600℃，热能的形态有固体、气体、液体，其中很多为间隙排放，因之给余热回收带来了一定的难度。高温热管及高温热管空气预热器、高温热管蒸汽发生器开发运用成功，给冶金企业的高品位余能利用带来了新的希望。 目前常用的利用有以下几个方面：
（1）翟家华ESSE加热炉和均热炉的余热利用
轧钢连续加热和均热炉是钢铁企业中耗能较多的设备。其热效率一般只有20%～30%，约有70%～80%的热量散失于周围环境和被排烟带走。其中烟气带走的热损失约占30%～35
%。加热炉的烟气量根据炉型大小不同，一般在（标准状态）7000～300000m3/h的范围内。烟气温度一般为550～990℃，也有超过1000℃以上的。从直接节能来考虑，工程界希望将烟气的余热用来加热助燃空气。当助燃空气被加热到400℃时，可以得到节能20%～25%的效果。
（2）坏件加热炉热管空气预热器
企业和一钢坏加热炉，炉内温度高于1000℃，烟气温度大于900℃，通过钠热管空气预热器将40℃的空气加热至400～450℃白修德与二次风（800℃）混合后入炉助燃。其流程如图所示。
（3）轧钢连续加热炉的余热回收
轧钢连续加热炉排出的烟气温度很高，有时可达1000～1100℃，余热回收利用的方式首推采用空气预热器。回收的余热，除了热损失可以百分之百地用于燃烧炉内，不仅节约燃料而且可以改善燃烧效果。但常规的空气预热器体积庞大，所以许多工厂采用了余热锅炉的办法来回收余热产生蒸汽。这样虽然可以达到节能的目的，但不能直接节约燃料，也得不
到由于燃烧条件改善而对产品产量质量方面带来的好处。当前很多工厂采用余热锅炉和空气预热器相结合的办法来达到兼顾的目的。以下是两种回收流程。
（4）烧结工序的余热利用
烧结工序是高炉矿料入炉以前的准备工序。有块状烧结和球团状烧结两种工艺。块状烧结是将不能直接加入炉的炼铁原料，如精矿粉、高炉炉尘、硫酸渣等配加一定的燃料和溶剂，加热到1300～1500℃，使粉料烧结成块状。球团烧结则是将细磨物料，如精矿粉配加一定的黏结剂，在造球设备上滚成球，然后在烧结设备上高温烧结。两种烧结过程都要消耗大量的能源。据统计，烧结工序的能耗约占冶金总能耗的12%。而其排放的余热约占总能耗热能的49%。回收和利用这些余热，显然极为重要。烧结工序内废气温度分布示意图如右图。由图可知，回收余热主要在成品显热及冷却机的排气显热两个方面。
（5）ESSE高炉热风炉余热回收
高炉热风炉是产生热风的设备，由于风温可高达1200来春荣℃以上，因之热风炉都是蓄热式。其工作原理是先使煤气和助燃空气在燃烧室燃烧，燃烧生成的高温烟气进入蓄热室内的格子
砖加热，然停止燃烧，再将鼓风机送来的冷空气通过蓄热式格子砖，将格子砖所积蓄的热量带走，冷空气被加热到所需的温度进入高炉。热风炉烟道废气的温度一般限制在300～350℃，最高不行超过400℃。使用热管换热器回收的这部分余热，用来加热助燃空气则可以改善蓄热炉内的燃烧状况，从而使炉顶温度提高。对于以煤气为燃料的单位，一般多采用分离式热管换热器回收排烟余热，回收的余热同时用来加热空气和煤气，因之称为“双预热”。
（4）结论
总之，我国是世界钢铁大国， 2007 年我国的粗钢产量占世界的份额已超过三分之一， 同时， 我国也是世界上的建材大国， 进入新的世纪， 建材市场存在自然资源减少、 天然石材导致环境破坏及放射性污染等问题。利用炼铁炉渣制备各种高附加值材料，提高高炉渣利用的附加值， 变废为宝、 节约了资源和能源， 具有良好的环境效益、 社会效益和经济效益， 从而促使钢铁制造业和建材行业实现绿化和真正的可持续发展。
参考文献：
[1]王维兴。中国炼铁技术发展评述[J].河南冶金2008，16（4）：4~9
[螺旋升降机的选用2] Yang TJ，Huang TB，Kong LT. Smelting Reduction，Metallurgical Industry Press，BeiJing，1998.9
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