楊天鈞  張建良  劉征建  焦克新

(北京科技大學(xué))

摘  要  論述了2016-2017年我國(guó)高爐煉鐵生產(chǎn)概況和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的變化，分析了近兩年來(lái)我國(guó)鐵生產(chǎn)在去產(chǎn)能、提高原燃料質(zhì)量，以及高爐大型化、煉鐵環(huán)保技術(shù)和非高爐煉鐵技術(shù)等方面取得的進(jìn)展，指出了在原燃料質(zhì)量、高爐高風(fēng)溫、高爐長(zhǎng)壽、煉鐵節(jié)能環(huán)保等方面存在的問(wèn)題。認(rèn)為，煉鐵生產(chǎn)應(yīng)持續(xù)改善原燃料質(zhì)量，全面貫徹精料方針;提高精細(xì)化操作水平，降低燃料比;重視高爐長(zhǎng)壽系統(tǒng)技術(shù)，繼續(xù)推廣高風(fēng)溫技術(shù)，發(fā)展節(jié)能環(huán)保技術(shù)，探索高爐大數(shù)據(jù)及可視化技術(shù)；重視煉鐵資源及環(huán)境保護(hù);注重基礎(chǔ)理論研究，不斷研發(fā)新工藝和新技術(shù)，努力實(shí)現(xiàn)綠色高效煉鐵生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞  高爐煉鐵  原燃料  高護(hù)操作  綠色高效

1  近兩年來(lái)高爐煉鐵生產(chǎn)概況

1.1  生鐵及原礦產(chǎn)量

我國(guó)和世界高爐生鐵產(chǎn)量的變化如圖1所示，2016年和2017年我國(guó)生鐵產(chǎn)量分別為69798萬(wàn)t和71076萬(wàn)t,均占世界生鐵產(chǎn)量的60%以上。我國(guó)和世界高爐生鐵產(chǎn)量增長(zhǎng)率及我國(guó)占世界生鐵比例的變化如圖2所示，繼2014年和2015年連續(xù)兩年負(fù)增長(zhǎng)之后，2016年和2017年我國(guó)生鐵產(chǎn)量持續(xù)保持低速增長(zhǎng)。自2009年之后，我國(guó)生鐵產(chǎn)量一直保持占世界生鐵產(chǎn)量的60%左右，世界生鐵產(chǎn)量增長(zhǎng)率與我國(guó)生鐵產(chǎn)量增長(zhǎng)率變化基本保持一致[1]。

從地區(qū)產(chǎn)量來(lái)看，2017年全國(guó)共有28個(gè)省份生產(chǎn)生鐵，其中，17個(gè)省份生鐵產(chǎn)量呈正增長(zhǎng)，11個(gè)省份生鐵產(chǎn)量下滑。在2017年全國(guó)各地生鐵產(chǎn)量排行榜上，河北省以年產(chǎn)量17997.27萬(wàn)t/a位居榜首，產(chǎn)量同比下滑2.18%。排名第二的是江蘇省，江蘇2017全年生鐵產(chǎn)量為7131.97萬(wàn)t/a,產(chǎn)量同比下滑0.59%。山東省2017年生鐵產(chǎn)量為6561.71萬(wàn)t/a,排名第三。

我國(guó)原鐵礦產(chǎn)量、進(jìn)口鐵礦量以及鐵礦石對(duì)外依存度的變化如圖3所示。2017年，承接2016年的回暖態(tài)勢(shì)，鐵礦石市場(chǎng)持續(xù)好轉(zhuǎn)，國(guó)內(nèi)鐵礦行業(yè)逐步復(fù)蘇，全國(guó)鐵礦石原礦產(chǎn)量122937.3萬(wàn)t,同比增加7.1%。2017年，全國(guó)鐵礦石進(jìn)口量達(dá)107474.0萬(wàn)t,再創(chuàng)新高，較2016年增長(zhǎng)5.0%,但增幅較2016年有所減小。隨著我國(guó)鐵礦石進(jìn)口量進(jìn)一步增加，而需求增幅有限，導(dǎo)致我國(guó)鐵礦石對(duì)外依存度逐年上升，2017年鐵礦石對(duì)外依存度達(dá)到88.7%。我國(guó)焦炭產(chǎn)量及年增長(zhǎng)率推移圖如圖4所示，2017年1-12月全國(guó)焦炭產(chǎn)量累計(jì)為43142.6萬(wàn)t,累計(jì)同比下降3.3%(2016年累計(jì)焦炭產(chǎn)量為44600萬(wàn)t)。

1.2  技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

2017年中鋼協(xié)會(huì)員單位生鐵產(chǎn)量占全國(guó)的87.44%,平均燃料比為544.04kg/t。高爐燃料比和工序能耗略微增加，熱風(fēng)溫度及入爐品位略有提高(見(jiàn)表1)。

2  近兩年來(lái)煉鐵生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步

2.1  淘汰落后產(chǎn)能

2017年是鋼鐵去產(chǎn)能的攻堅(jiān)之年，政府工作報(bào)告的目標(biāo)是鋼鐵去產(chǎn)能5000萬(wàn)t,目前已經(jīng)超額完成，其中，河北、江蘇、山東等省份和有關(guān)中央企業(yè)在去產(chǎn)能方面成績(jī)突出，合計(jì)粗鋼壓減量約占全國(guó)的75%?！笆濉钡那皟赡?，鋼鐵完成去產(chǎn)能已超過(guò)1.15億t(2016年完成鋼鐵去產(chǎn)能6500萬(wàn)t),而“十三五”期間鋼鐵去產(chǎn)能的總體目標(biāo)是1~1.5億t,下限目標(biāo)已經(jīng)完成，距離上限目標(biāo)（1.5億t)只差3500萬(wàn)t,去產(chǎn)能目標(biāo)有望提前完成。

2.2  原燃料質(zhì)量基本穩(wěn)定或略有改善

(1)燒結(jié)球團(tuán)指標(biāo)略有改善。近年來(lái)，我國(guó)鐵礦粉燒結(jié)的發(fā)展重點(diǎn)已由早期追求產(chǎn)量和質(zhì)量，轉(zhuǎn)變到降低能耗和清潔生產(chǎn)上來(lái)，特別是一些新技術(shù)的實(shí)施，例如超厚料層燒結(jié)技術(shù)、焦?fàn)t煤氣強(qiáng)化燒結(jié)技術(shù)、燒結(jié)料面噴水蒸氣、新型煙氣循環(huán)燒結(jié)、燒結(jié)礦余熱利用等技術(shù)的使用，對(duì)燒結(jié)礦提質(zhì)、減排和降耗有著重要意義。2017年與上年同期相比中鋼協(xié)會(huì)員單位的燒結(jié)礦含鐵品位、轉(zhuǎn)鼓指數(shù)、固體燃耗等指標(biāo)都得到不同程度的改善（見(jiàn)表2)。

近年來(lái)，高壓輥磨、潤(rùn)磨預(yù)處理技術(shù)，赤鐵礦、鏡鐵礦生產(chǎn)球團(tuán)技術(shù)，鎂質(zhì)球團(tuán)技術(shù)，堿性復(fù)合球團(tuán)技術(shù)，自熔性球團(tuán)技術(shù)，混合原料球團(tuán)制備與啟燒技術(shù)等獲得工業(yè)應(yīng)用，為我國(guó)球團(tuán)工藝技術(shù)跨進(jìn)世界先進(jìn)行列提供了技術(shù)支撐。

(2)焦炭方面的進(jìn)展。2017年與上年同期相比，中鋼協(xié)會(huì)員單位焦炭質(zhì)量得到不同程度的改善，如M40提高、M10降低（見(jiàn)表3),一些指標(biāo)先進(jìn)值已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平；一些落后的企業(yè)，表現(xiàn)出尚有較大的改善潛力。

（3）多品種燃料得到應(yīng)用。蘭炭、提質(zhì)煤等燃料在高爐煉鐵中得到應(yīng)用。蘭炭和提質(zhì)煤作為低階煤中、低溫干餾產(chǎn)物，揮發(fā)分大量析出，固定碳含量和發(fā)熱值接近于無(wú)煙煤，但由于其在裂解過(guò)程中保留了較為充分的空隙結(jié)構(gòu)，使其燃燒性能接近于煙煤，可以作為一種優(yōu)質(zhì)的高爐噴吹燃料。目前經(jīng)過(guò)北京科技大學(xué)和鞍山熱能研究院等單位的聯(lián)合攻關(guān)，形成了蘭炭、提質(zhì)煤在煉鐵領(lǐng)域應(yīng)用技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)成果，開(kāi)發(fā)了蘭炭、提質(zhì)煤高效應(yīng)用于煉鐵工序的調(diào)控技術(shù)，解決了蘭炭噴吹可磨性偏低、蘭炭燒結(jié)速率過(guò)快和替代焦炭強(qiáng)度偏低的技術(shù)難題，形成了一整套蘭炭、提質(zhì)煤運(yùn)用于煉鐵領(lǐng)域的新型工藝路線。推動(dòng)了低階煤資源在煉鐵系統(tǒng)的高效利用，有助于鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排及降低生產(chǎn)成本。

2.3  高爐大型化和集約化

近年來(lái)，我國(guó)在高爐大型化方面取得了進(jìn)步，大型高爐數(shù)量逐年增加（如圖5所示）。當(dāng)前4000m3以上高爐有23座，其中5000m3以上的有6座[2]。我國(guó)高爐平均爐容達(dá)到了1047m3;高爐產(chǎn)能集中在1000~2000m3的高爐，產(chǎn)能約占總量的35.8%。而2011年和2014年我國(guó)高爐平均爐容分別為580m3和770m3。

2.4  煉鐵環(huán)保技術(shù)進(jìn)展

(1)大型全封閉料場(chǎng)紛紛建成。過(guò)去露天堆場(chǎng)造成揚(yáng)塵污染，已成為鋼鐵企業(yè)原料生產(chǎn)、運(yùn)輸、貯存過(guò)程中無(wú)組織排放的主要污染源；現(xiàn)在大型全封閉料場(chǎng)紛紛建成，可最大限度地減少粉塵排放，實(shí)現(xiàn)源頭削減污染，從而創(chuàng)造了社會(huì)效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。目前，寶鋼、邯鋼、邢臺(tái)德龍鋼鐵等多家鋼鐵企業(yè)采用全封閉料場(chǎng)，取得了良好的效果。

(2)控制污染物排放取得進(jìn)展。近年來(lái)，我國(guó)環(huán)保形勢(shì)日益嚴(yán)峻，特別是新污染物排放標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后，鋼鐵行業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)SOx和NOx的排放也提出了更加嚴(yán)格的要求，政策性限產(chǎn)已成為鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)常態(tài)[3]。2017年，我國(guó)重點(diǎn)統(tǒng)計(jì)鋼鐵企業(yè)的噸鋼SO2排放已降低至0.5896kg/t的水平，低于“十二五規(guī)劃”的1kg/t;噸鋼煙粉塵排放降低至0.6123kg/t的水平。廢水化學(xué)耗氧量（COD)達(dá)到0.018kg/t,低于“十二五規(guī)劃”的0.065kg/t。噸鐵水耗2.93t,噸鋼耗新水降低6.13%,水的重復(fù)利用率得到提高，廢氣SO2排放降低3.69%,工業(yè)粉塵排放降低11.58%,都有相當(dāng)大的進(jìn)步。

2.5  非高爐煉鐵技術(shù)進(jìn)展

經(jīng)過(guò)5年的探索與實(shí)踐，某企業(yè)在吸收澳大利亞奎那那（Kwinana)HIsmelt熔融還原工藝原有流程核心技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)超高純特種鑄造生鐵生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，在如何保證冶煉過(guò)程的連續(xù)化、開(kāi)發(fā)熔融還原爐（SRV)長(zhǎng)壽技術(shù)、提高資源利用率等關(guān)鍵性問(wèn)題上，取得了重大技術(shù)革新和技術(shù)突破。該企業(yè)HIsmelt熔融還原工藝自運(yùn)行以來(lái)，多項(xiàng)生產(chǎn)及技術(shù)指標(biāo)創(chuàng)造了該流程的歷史新記錄。其中，2017年連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間超過(guò)100d,且生產(chǎn)中的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)歷史最高水平。2017年日產(chǎn)量達(dá)1920t,月產(chǎn)量達(dá)5.06萬(wàn)t,是HIsmelt工藝過(guò)去歷史最高產(chǎn)量的兩倍以上。相較于HIsmelt熔融還原過(guò)去生產(chǎn)15萬(wàn)t需更換5次爐襯的情況，該企業(yè)H melt熔融還原爐壽命明顯延長(zhǎng)，至2017年底已生產(chǎn)鐵水25萬(wàn)t,爐襯僅有輕微侵蝕。

3  近兩年來(lái)高爐煉鐵存在的若干問(wèn)題

3.1  高爐原燃料質(zhì)量及評(píng)價(jià)體系有待進(jìn)一步改善

(1)對(duì)燒結(jié)礦、球團(tuán)礦質(zhì)量指標(biāo)體系的內(nèi)涵認(rèn)識(shí)有待提高。對(duì)高品位、高強(qiáng)度原料方面認(rèn)識(shí)比較充分，但對(duì)還原性、高溫軟化熔融性能等原料冶金性能的影響，認(rèn)識(shí)有待提高。同時(shí)，對(duì)煉鐵原料成分的穩(wěn)定性、有害元素的含量及危害等指標(biāo)更要格外重視，以免造成高爐穩(wěn)定順行出現(xiàn)問(wèn)題。

(2)合理爐料結(jié)構(gòu)的性能及匹配。在合理的爐料結(jié)構(gòu)搭配方面，雖然重視在化學(xué)成分及堿度方面的搭配，但對(duì)冶金性能的搭配、性能互補(bǔ)、高溫冶金性能的變化及其影響，認(rèn)識(shí)尚待深入。需要進(jìn)一步加強(qiáng)研究，在不同爐料的性能變化、綜合爐料不同性能的變化及其影響下的應(yīng)對(duì)措施。部分企業(yè)高爐煉鐵爐料中球團(tuán)礦配比偏低。

(3)關(guān)于焦炭的質(zhì)量問(wèn)題。我國(guó)優(yōu)質(zhì)煉焦煤儲(chǔ)量不足，且主要集中在山西地區(qū)，國(guó)外的資源主要被澳大利亞和巴西兩家大型跨國(guó)礦業(yè)集團(tuán)控制。優(yōu)質(zhì)煉焦煤是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)焦炭的必要保證。當(dāng)前我國(guó)鋼鐵產(chǎn)能?chē)?yán)重過(guò)剩，隨著勞動(dòng)力成本和對(duì)環(huán)保要求水平的提高，高爐大型化的趨勢(shì)不可避免，但是否在產(chǎn)能轉(zhuǎn)移時(shí)，高爐大型化就一定要建4000m3或5000m3的特大型高爐，值得商榨[4]。高爐大型化對(duì)優(yōu)質(zhì)煤炭資源的依賴程度明顯提高，建立特大型高爐，首先要考慮對(duì)優(yōu)質(zhì)煉焦煤的掌控能力，前些年因主焦煤影響焦炭質(zhì)量的變差，后果較為嚴(yán)重。

3.2  高爐焦比和燃料比偏高

目前，我國(guó)煉鐵企業(yè)有500多家，多層次、多種結(jié)構(gòu)，先進(jìn)指標(biāo)與落后指標(biāo)并存。

2017年與上年相比，中鋼協(xié)會(huì)員單位中有32家高爐燃料比有所升高?？傮w來(lái)看，高爐焦比變化不大，煤比升高3.01kg/t,實(shí)際燃料比升高1.13kg/t。2017年我國(guó)只有寶武集團(tuán)的高爐燃料比低于500kg/t。以平均燃料比為例，我國(guó)高爐煉鐵的平均燃料比較歐洲高爐的平均燃料比496kg/t高出50kg/t,比日本的平均燃料比也高出40kg/t以上[5]。

我國(guó)高爐燃料比偏高的主要原因有以下幾點(diǎn)：

一是原燃料質(zhì)量惡化，不僅表現(xiàn)在入爐品位較低，而且燒結(jié)礦的冷態(tài)性能差，粒度不均勻，焦炭的灰分高（1%~3%),原燃料質(zhì)量不穩(wěn)定、有害雜質(zhì)含量高等；

二是高爐熱風(fēng)溫度有待提高，2015年高爐風(fēng)溫達(dá)1166℃，但2016年高爐風(fēng)溫為1139℃，比2015年降低了27℃。2017年中鋼協(xié)會(huì)員單位高爐風(fēng)溫為1142.05℃，比2016年同期升高了2.70℃，扭轉(zhuǎn)了熱風(fēng)溫度下滑的趨勢(shì)。然而，我國(guó)大型高爐熱風(fēng)爐系統(tǒng)設(shè)備仍然存在諸多問(wèn)題，多家大型鋼鐵企業(yè)熱風(fēng)爐均出現(xiàn)不同程度的熱風(fēng)管道塌落、爐頂裂紋、熱風(fēng)管道溫度高、煤氣管道腐蝕泄漏等設(shè)備問(wèn)題，熱風(fēng)溫度距離比較理想的1280±20℃高風(fēng)溫差距約80~100℃。

三是高爐順行狀態(tài)不好，表現(xiàn)在爐頂煤氣利用率nco普遍偏低（絕大部分低于50%),因此在高操作技術(shù)和煤氣流分布方面還需進(jìn)一步改進(jìn)。

3.3  高爐長(zhǎng)壽發(fā)展不均衡

高效、安全、長(zhǎng)壽的運(yùn)行是對(duì)現(xiàn)代大型高爐的必然要求。近年來(lái)，我國(guó)在大型高爐設(shè)計(jì)體系、核心裝備、工藝?yán)碚摗⒅悄芸刂频汝P(guān)鍵技術(shù)方面取得了重大進(jìn)步。高爐長(zhǎng)壽也取得了顯著進(jìn)展，寶鋼、武鋼鋼等企業(yè)的高爐壽命也達(dá)到15年以上，其中寶鋼號(hào)高爐達(dá)到了接近19年，創(chuàng)我國(guó)高爐長(zhǎng)壽的記錄。但是，我國(guó)高爐長(zhǎng)壽技術(shù)發(fā)展很不均衡，高爐平均壽命僅為5~10年，與國(guó)外高爐相比還存在較大差距[2.6]。近些年，我國(guó)高爐長(zhǎng)壽還存在著較大問(wèn)題，高爐追求高冶煉強(qiáng)度，降低休風(fēng)率，減少檢修維護(hù)頻次，高爐監(jiān)測(cè)不到位，使得高爐爐缸側(cè)壁溫度異常升高，甚至爐缸燒穿以及銅冷卻壁大面積破損的案例明顯增加，高爐爐身結(jié)厚現(xiàn)象也頻繁發(fā)生。此外，高爐煤氣干法除塵系統(tǒng)在大高爐上推廣普及，高爐系統(tǒng)的C1元素多數(shù)經(jīng)由高爐煤氣以HCI形式排出高爐，當(dāng)煤氣溫度低于水的露點(diǎn)溫度時(shí)，煤氣中的水蒸氣就會(huì)冷凝析出并溶解煤氣中的HCI形成酸性溶液，造成煤氣管道腐蝕，這一問(wèn)題也應(yīng)引起重視[7]。

3.4  煉鐵資源利用及環(huán)保問(wèn)題

(1)燒結(jié)煙氣污染物綜合治理。我國(guó)現(xiàn)有燒結(jié)機(jī)約1200臺(tái)，但只有少數(shù)燒結(jié)機(jī)的脫硫裝置能保持脫硫效率和同步運(yùn)行率在80%以上。燒結(jié)工序和自備電廠煙氣NOx控制是鋼鐵企業(yè)NOx減排的重點(diǎn)。因此，鋼鐵企業(yè)需要更為有效的低成本污染物處理技術(shù)，探索以較低的成本完成污染物處理。

(2)高爐渣綜合處理。現(xiàn)代高爐煉鐵生產(chǎn)中，采用的高爐渣處理方法基本上是水粹法和干渣法，目前高爐渣處理主要采用水溶法。隨著我國(guó)鋼鐵工業(yè)的高速發(fā)展，水資源的短缺成為除了鐵礦資源短缺外的另一個(gè)制約我國(guó)鋼鐵工業(yè)發(fā)展的因素。目前的高爐渣處理的幾種方法并沒(méi)有從根本上改變?；乃墓に囂攸c(diǎn)，其區(qū)別僅在于沖渣使用的循環(huán)水量有所不同，新水消耗量差別不大，爐渣物理熱基本全部散失，SO2、H2S等污染物的排放并沒(méi)有減少[8]。

4  對(duì)今后煉鐵技術(shù)發(fā)展的建議

4.1  深入貫徹“精料方針”[5]

高爐煉鐵“精料方針”是煉鐵工作者的共識(shí)，對(duì)高爐冶煉穩(wěn)定順行、高產(chǎn)低耗、節(jié)能環(huán)保、長(zhǎng)壽具有重要作用，堅(jiān)持實(shí)施“精料方針”仍然是新時(shí)期高爐煉鐵工序生產(chǎn)的基礎(chǔ)保障。

(1)燒結(jié)礦。對(duì)“精料方針”的理解應(yīng)該充分，“精”不僅僅是高品位、高強(qiáng)度，從高爐冶煉對(duì)鐵礦石要求來(lái)看，同時(shí)還包括爐料的還原性、高溫軟化及熔化等冶金性能，化學(xué)成分、粒度和性能的穩(wěn)定，以及有害元素的含量等多方面的內(nèi)容，對(duì)精料的內(nèi)涵認(rèn)識(shí)及理解應(yīng)該是全方位的，缺一不可，也就是說(shuō)對(duì)“精料方針”的理解需要透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)。

因此，在精料方面，需要重視含鐵原料間接還原性能的提高，促進(jìn)高爐煉鐵煤氣利用率的提高，這樣才能降低能耗、減少排放；在原料高溫軟化和熔化性能方面，要注重爐料的高溫交互作用，以礦物特征成分匹配、性能變化及影響為基礎(chǔ)，改善高爐中下部爐料透氣性，只有高爐順行，才能促進(jìn)冶煉效率的提高。冶金性能方面的重點(diǎn)應(yīng)放在還原性和強(qiáng)度上。

目前廣泛生產(chǎn)高堿度燒結(jié)礦，其還原性指標(biāo)RI應(yīng)保持在85%以上，對(duì)大型高爐更應(yīng)提出高一些的要求，應(yīng)保持在90%以上。影響還原性的主要因素是燒結(jié)礦的礦物組成，燒結(jié)礦中還原性最差的礦物是2FeO·SiO2和CaO·FeO·SiO2,還原性最好的礦物是Fe2O3和鐵酸鈣CaO·Fe2O3、CaO·2Fe2O3,因此生產(chǎn)以針狀鐵酸鈣為主要黏結(jié)相的高堿度燒結(jié)礦，才能保證獲得還原性好的燒結(jié)礦。燒結(jié)礦氣孔結(jié)構(gòu)也景響還原性，這要通過(guò)配礦、配碳和控制燒結(jié)工藝參數(shù)來(lái)避免過(guò)熔和形成薄壁結(jié)構(gòu)。

影響燒結(jié)礦強(qiáng)度的因素有黏結(jié)相的強(qiáng)度、燒結(jié)礦的顯微結(jié)構(gòu)、礦物組成、燒結(jié)過(guò)程的工藝參數(shù)和操作制度等等。生產(chǎn)高堿度燒結(jié)礦也應(yīng)以強(qiáng)度較好的鐵酸鈣黏結(jié)相為主，從礦物來(lái)說(shuō)，對(duì)強(qiáng)度影響最大的是正硅酸鈣和硅酸鹽的玻璃相。正硅酸鈣(2CaO·SiO2)在冷卻過(guò)程中發(fā)生相變，體積增大10%~12%,這是造成燒結(jié)礦粉化的主要原因。燒結(jié)礦冷卻過(guò)快，使冷凝析晶過(guò)程來(lái)不及將能量釋放出來(lái)，硅酸鹽不能形成晶體，而以玻璃質(zhì)狀態(tài)存在于燒結(jié)礦中?，F(xiàn)在一些燒結(jié)廠為追求產(chǎn)量，配碳過(guò)高和冷卻過(guò)快，有20%~60%硅酸鹽以玻璃相狀態(tài)存在，這是造成轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度低的一個(gè)原因；另一個(gè)原因是熔劑（石灰石）粒度過(guò)大，分布偏析嚴(yán)重，燒結(jié)過(guò)程中來(lái)不及礦化而以自由CaO(白點(diǎn)）存在于燒結(jié)礦中，遇H2O消化而體積膨脹而影響強(qiáng)度。燒結(jié)礦的顯微結(jié)構(gòu)對(duì)強(qiáng)度也有重大的影響，針狀交織結(jié)構(gòu)是強(qiáng)度最好的顯微結(jié)構(gòu)，而以晶狀是最差的，燒結(jié)礦中Fe2O3散晶狀菱形結(jié)構(gòu)不僅影響強(qiáng)度，而且是造成低溫還原粉化的主要原因。所以應(yīng)該通過(guò)優(yōu)化配料、控制燒結(jié)過(guò)程工藝參數(shù)和操作制度，來(lái)獲取強(qiáng)度好的燒結(jié)礦（轉(zhuǎn)鼓指數(shù)+6.3mm達(dá)到：大型高爐80%以上，中小型高爐75%以上）。一些小企業(yè)燒結(jié)原料中粒度大于8mm的礦石比例過(guò)高，燒結(jié)成品中夾有生礦也值得注意。

質(zhì)量穩(wěn)定方面，應(yīng)進(jìn)一步完善提高爐料化學(xué)成分及性能的穩(wěn)定性，控制有害元素的含量，促進(jìn)高爐穩(wěn)定順行，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定生產(chǎn)。建議化學(xué)成分要做到鐵分波動(dòng)的達(dá)標(biāo)率達(dá)到90%以上，堿度波動(dòng)的達(dá)標(biāo)率達(dá)到95%以上，F(xiàn)eO波動(dòng)合格率達(dá)到95%以上，而粒度組成則應(yīng)&gt;50mm的粒級(jí)不超過(guò)10%,<5mm的粒級(jí)不超過(guò)3%,10~5mm的粒級(jí)不超過(guò)30%。

(2)球團(tuán)礦。重視鎂質(zhì)酸性及熔劑型球團(tuán)礦的性能改善及作用，發(fā)揮球團(tuán)礦在品位、性能及節(jié)能減排方面的優(yōu)勢(shì)。相比于燒結(jié)礦生產(chǎn)的能耗和排放的NOx,SO2和二嗯英等，球團(tuán)礦生產(chǎn)過(guò)程的能耗、產(chǎn)生的粉塵和污染物更低。而且球團(tuán)礦的品位高于燒結(jié)礦，球團(tuán)礦品位一般在63%以上，高的達(dá)到67%,而燒結(jié)礦品位低于60%,一般只有54%~57%,即使扣除CaO后的品位，球團(tuán)礦也高于燒結(jié)礦。在我國(guó)目前的條件下，爐料中配入30%左右的球團(tuán)礦，可提高入爐品位1.5%,降低渣量1.5%,降低焦比4%,提高產(chǎn)量5.5%,按照這樣的爐料結(jié)構(gòu)考慮，我國(guó)球團(tuán)礦還有較大的發(fā)展空間。

由2017年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，提高煉鐵球團(tuán)礦配比有四大優(yōu)點(diǎn)：

一是球團(tuán)礦生產(chǎn)能耗比燒結(jié)礦低，2017年中鋼協(xié)會(huì)員單位的球團(tuán)工序能耗為25.59kg標(biāo)準(zhǔn)煤/t,而燒結(jié)礦的工序能耗為48.50kg標(biāo)準(zhǔn)煤/t,說(shuō)明球團(tuán)工序能耗比燒結(jié)低22.91kg標(biāo)準(zhǔn)煤/t;

二是球團(tuán)礦含鐵品位高。球團(tuán)礦含鐵品位在64%,燒結(jié)礦在55.7%,二者品位相差約9.0%;

三是煉鐵提高球團(tuán)礦配比，可有效地提高煉鐵入爐品位，促進(jìn)降低燃料比、污染物的排放。

四是多用球團(tuán)礦，減少燒結(jié)礦用量，可降低燒結(jié)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染，也降低企業(yè)建設(shè)環(huán)保設(shè)備和運(yùn)行費(fèi)用。因此，建議將高爐煉鐵球團(tuán)礦配比提高到25%,有條件的企業(yè)可達(dá)30%以上。

(3)造塊工藝參數(shù)匹配。燒結(jié)及球團(tuán)工序既是鐵礦粉造塊過(guò)程，同時(shí)也是制造礦物的過(guò)程，以資源高效利用、化學(xué)成分、理化及冶金性能、成本及對(duì)冶煉影響等因素的優(yōu)化配礦技術(shù)為前提，配合工藝參數(shù)的優(yōu)化環(huán)節(jié)，特別要關(guān)注燒結(jié)過(guò)程燃料質(zhì)量的提高，水一碳配合，降低漏風(fēng)率，以及料層及負(fù)壓的匹配；關(guān)注球團(tuán)礦焙燒工藝參數(shù)，諸如溫度、氣體流速、焙燒氣氛等工藝參數(shù)的優(yōu)化措施，從而生產(chǎn)具有優(yōu)質(zhì)礦物組成和合理礦物結(jié)構(gòu)的爐料，而且通過(guò)源頭控制、過(guò)程控制、終端品質(zhì)控制，進(jìn)一步提高精料品質(zhì)，滿足高爐冶煉要求。結(jié)合“中國(guó)制造2025”的大背景，燒結(jié)、球團(tuán)工序在智能化生產(chǎn)方面，對(duì)各項(xiàng)原燃料基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以及生產(chǎn)、操作、運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)一步研究，研發(fā)高水平的專家系統(tǒng)，為精料品質(zhì)的長(zhǎng)期穩(wěn)定應(yīng)用提供保障。

(4)焦炭。在現(xiàn)代高爐中，噴吹燃料可以替代焦炭的還原劑、熱源和滲碳等作用，但不能替代焦炭的骨架作用，焦炭質(zhì)量成為高爐爐容，噴吹燃料數(shù)量和爐缸狀態(tài)的主要限制性因素，《高爐煉鐵工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50427-2015)對(duì)不同容積高爐規(guī)定了焦炭不同質(zhì)量要求（見(jiàn)表4)。隨著高爐大型化和智能化的發(fā)展，對(duì)焦炭質(zhì)量及對(duì)其評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)和控制的要求也越來(lái)越高。近年來(lái)對(duì)焦炭的評(píng)價(jià)方面逐漸從過(guò)去的宏觀指標(biāo)深入到焦炭微觀結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)比不同焦炭的氣孔結(jié)構(gòu)、密度、碳結(jié)構(gòu)、灰分結(jié)構(gòu)等，明確了不同焦炭的本質(zhì)差異，同時(shí)也對(duì)焦炭的抗堿金屬危害能力進(jìn)行了科學(xué)評(píng)價(jià)，部分企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始重視焦炭的抗堿能力，特別是抗堿蒸氣破壞的能力。關(guān)于焦炭質(zhì)量的評(píng)價(jià)體系及其應(yīng)用仍需進(jìn)一步加強(qiáng)研究。

4.2  降低燃料比，實(shí)現(xiàn)低碳煉鐵[2]

(1)轉(zhuǎn)變觀念，避免過(guò)度強(qiáng)化。由于一直沿用有效容積利用系數(shù)和冶煉強(qiáng)度作為高爐生產(chǎn)的主要指標(biāo)，有些企業(yè)沒(méi)有從爐內(nèi)的基本反應(yīng)出發(fā)，沒(méi)有充分考慮原燃料與冶煉條件，盲目強(qiáng)化；有些企業(yè)的高爐煤氣流分布不合理，煤氣的熱能和化學(xué)能沒(méi)能得到充分利用，致使燃料比偏高。我國(guó)中小高爐過(guò)度強(qiáng)化是導(dǎo)致其燃料比高的主要原因之一，客觀分析，所謂小高爐效率高只是一種假象。

因此，強(qiáng)烈建議使用爐缸面積利用系數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)高爐生產(chǎn)效率，這樣有利于適當(dāng)控制產(chǎn)能，避免盲目強(qiáng)化，盲目高產(chǎn)，盲目競(jìng)爭(zhēng)。同時(shí)也有利于實(shí)現(xiàn)煉鐵節(jié)能減排，降低燃料消耗，符合低碳、節(jié)能、環(huán)保的要求[9]。

(2)提高高爐操作水平。我國(guó)的高爐燃料比較國(guó)外的先進(jìn)水平高出50~100kg/t,最重要原因之一是煤氣沒(méi)有得到充分地利用。因此，提高煤氣利用率，可以有效降低噸鐵燃料消耗，其中控制好煤氣流的三次分配是影響煤氣利用率的關(guān)鍵。

煤氣流初始分布的關(guān)鍵是控制好燃燒帶的大小，通過(guò)風(fēng)速、鼓風(fēng)動(dòng)能、風(fēng)口小套伸入爐內(nèi)長(zhǎng)度和傾角等，達(dá)到合適的燃燒帶環(huán)圈面積與爐缸面積之比，一般而言，大高爐為0.5,中高爐為0.55,小高爐為0.6~0.65。

煤氣流二次分布是要保證形成類似倒V形的軟熔帶，而且軟熔層內(nèi)有足夠而穩(wěn)定的焦窗，這需要適當(dāng)選用大料批，使焦層厚度保持在500~560mm;與此同時(shí)，在調(diào)整焦炭負(fù)荷時(shí)，一般選擇調(diào)整礦石批重，而保持焦炭批重不變，以維持相對(duì)穩(wěn)定的焦窗[10]。

煤氣流三次分布在塊狀帶內(nèi)實(shí)現(xiàn)，這與塊狀帶料柱的空隙度有密切的關(guān)系。由于塊狀帶爐料運(yùn)保持著層狀活塞型下降，因此影響三次分配的主要是爐頂裝料制度，當(dāng)然原料性能也有一定的影響，尤其是燒結(jié)礦的低溫還原性能、原料粉化等造成的粒度變化等等。應(yīng)用無(wú)料鐘爐頂布料的特點(diǎn)，在裝料過(guò)程中按煤氣流分布的要求，搭建有一定寬度的平臺(tái)，在爐喉形成平臺(tái)加中心淺漏斗的穩(wěn)定料面，經(jīng)常能夠得到很好的效果；還可以應(yīng)用礦焦堆集角度的大小和角差來(lái)微調(diào)，可以達(dá)到最佳的煤氣流分布。國(guó)內(nèi)外很多高爐在合理分布煤氣流上取得很好的業(yè)績(jī)，寶鋼為我們提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，國(guó)外某些高爐的爐頂煤氣流分布也值得我們認(rèn)真研究，如千葉6號(hào)高爐（4600m3)、塔蘭托5號(hào)高爐（4044m2)、君津3號(hào)高爐（4044m)等。

具體到每座高爐，采用哪種裝料制度要根據(jù)冶煉條件確定，以獲得好的煤氣利用率，從而達(dá)到降低燃料比的目的。應(yīng)該肯定的一點(diǎn)是，在爐況變差甚至失常時(shí)，中心加焦作為調(diào)節(jié)中心和邊沿兩股氣流、打開(kāi)中心的手段是必不可少的。

提高高爐操作水平，保持爐況穩(wěn)定順行和提高煤氣化學(xué)能和熱能利用，是降低燃料比的重要方向，通過(guò)上下部調(diào)劑搞好三次煤氣流分布，將煤氣利用率提高到50%以上是煉鐵工作者努力的方向。

4.3  高爐長(zhǎng)壽系統(tǒng)技術(shù)仍需高度重視[2]

高爐長(zhǎng)壽技術(shù)首先要關(guān)注爐缸炭磚的侵蝕，其次是爐腹、爐腰以及爐身下部冷卻壁的破損。解決好這兩方面的問(wèn)題，可基本實(shí)現(xiàn)高爐長(zhǎng)壽的目標(biāo)。

(1)高爐爐缸的長(zhǎng)壽。高爐的長(zhǎng)壽是結(jié)合設(shè)計(jì)、建設(shè)、操作、維護(hù)和監(jiān)測(cè)為一體的系統(tǒng)工程，保障爐缸長(zhǎng)壽的關(guān)鍵是在高爐爐缸耐火材料與鐵水之間形成一層保護(hù)層，使鐵水與耐火材料有效隔離，避免鐵水的溶蝕，從而為高爐爐缸耐火材料的安全創(chuàng)造條件[11-12]。爐襯的侵蝕不可避免，但是只要高爐維護(hù)得當(dāng)，燒穿可以避免。在生產(chǎn)中應(yīng)對(duì)高爐定期體檢，對(duì)冷卻強(qiáng)度、冶煉強(qiáng)度、鐵水成分、爐缸狀態(tài)、出鐵操作等因素進(jìn)行綜合調(diào)控，保證保護(hù)層的穩(wěn)定。

另外，爐缸內(nèi)部積水及有害元素的影響同樣需要關(guān)注，水蒸氣及有害元素對(duì)耐火材有氧化及脆化作用，并形成氣隙破壞爐缸傳熱體系，甚至?xí)?dǎo)致?tīng)t缸異常侵蝕[13]。

實(shí)現(xiàn)爐缸長(zhǎng)壽，需要重點(diǎn)做好以下工作：

一是設(shè)計(jì)方面，采用合理的爐缸爐底結(jié)構(gòu)以及選用優(yōu)質(zhì)耐火材料。

二是砌筑方面，注重耐材砌筑質(zhì)量，保證冷卻壁安裝到位，耐材砌筑誤差控制在要求范圍內(nèi)，并嚴(yán)格驗(yàn)收制度。

三是操作維護(hù)方面，要從以下幾項(xiàng)工作著手。

①保持原燃料質(zhì)量穩(wěn)定，尤其注重焦炭質(zhì)量，降低有害元素的入爐負(fù)荷；②促進(jìn)煤氣流合理分布，發(fā)展中心氣流，適當(dāng)抑制邊沿氣流；③保證爐缸工作活躍，避免死料柱透氣透液性惡化；④維持合理的冷卻制度；⑤重視出鐵管理，保證一定的鐵口深度和合適的出鐵速度；⑥注重爐役期間的維護(hù)，采用爐缸壓漿、鈦礦護(hù)爐、及時(shí)維護(hù)或及時(shí)更換損壞的風(fēng)口和冷卻壁等措施，延長(zhǎng)爐缸壽命；⑦控制有害元素入爐量，減少其破壞作用，從而減緩爐缸炭磚侵蝕的速度。

四是監(jiān)測(cè)方面，一旦發(fā)現(xiàn)熱電偶損壞要及時(shí)更換，采用在線模型對(duì)爐缸爐底侵蝕以及熱流強(qiáng)度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理問(wèn)題。

(2)銅冷卻壁的長(zhǎng)壽。銅冷卻壁依靠其極高的導(dǎo)熱性及良好的冷卻，形成渣皮作為永久工作內(nèi)襯，在我國(guó)大型高爐廣泛應(yīng)用。目前，我國(guó)共有超過(guò)200座高爐采用了銅冷卻壁，絕大部分處于穩(wěn)定的運(yùn)行之中。然而，近年來(lái)，我國(guó)多家鋼鐵企業(yè)也出現(xiàn)了銅冷卻壁大面積損壞的現(xiàn)象，給高爐生產(chǎn)帶來(lái)了巨大的損失。據(jù)目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)的銅冷卻壁熱面大面積損壞情況分析，銅冷卻壁熱面大面積損壞具有共性特征：采用不同材質(zhì)及加工方式的銅冷卻壁均出現(xiàn)了熱面大面積損壞的情況，嚴(yán)重?fù)p壞的部位均集中在爐腰與爐腹交界位置，有明顯的區(qū)域性。銅冷卻壁熱面渣皮脫落時(shí)，高爐爐料的下降和含有細(xì)小顆粒物的上升煤氣直接與壁體接觸產(chǎn)生磨損以及銅冷卻壁氧含量較高時(shí)的“氫病”效應(yīng)，加速了銅冷卻壁的破損。

針對(duì)銅冷卻壁的破損情況及破損原因，建議采取以下措施延長(zhǎng)銅冷卻壁壽命[14-15]：

一是改進(jìn)高爐內(nèi)型設(shè)計(jì)，保證爐內(nèi)煤氣流的合理流動(dòng)。特別要關(guān)注的是，薄壁高爐應(yīng)該有較大的爐腰直徑和較小的爐腹角。對(duì)比歐洲和我國(guó)高爐爐腹角，歐洲高爐爐腹角一般在72°~74°,我國(guó)一般在76°~78°,值得我們認(rèn)真研究。此外，高爐原燃料條件及操作制度應(yīng)與合理的操作爐型相匹配。

二是保證高爐冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可靠，杜絕高停水事故的發(fā)生。提高冷卻壁的冷卻比表面積，冷卻壁用水應(yīng)用軟水或除鹽水，水速應(yīng)控制在2.0m/s或以上。

三是銅冷卻壁結(jié)構(gòu)以及爐型對(duì)于渣皮的穩(wěn)定有重要影響；控制合適的冶煉強(qiáng)度，避免采用過(guò)度發(fā)展邊沿氣流的操作方針，以及保證高爐熱負(fù)荷穩(wěn)定，有利于渣皮的形成和穩(wěn)定；或在銅冷卻壁熱面設(shè)置凸臺(tái)，提高爐內(nèi)渣皮的穩(wěn)定性。

四是據(jù)有些煉鐵專家建議，應(yīng)嚴(yán)格控制銅冷卻壁本體銅料的氧含量，控制銅冷卻壁體中的氧量<30×10-6,以減緩“氫病”的破壞。

4.4  繼續(xù)推廣高風(fēng)溫技術(shù)[16-19]

高爐熱平衡中，風(fēng)溫帶入的熱量占高爐冶煉熱收入的16%~20%。在現(xiàn)有的高爐冶煉條件下，提高100℃熱風(fēng)溫度，可降低高爐燃料比約15kg/t。目前的風(fēng)溫水平，距離我國(guó)已掌握技術(shù)可獲取的風(fēng)溫尚有一定差距。應(yīng)當(dāng)明確，高風(fēng)溫技術(shù)并不是無(wú)節(jié)制地提高熱風(fēng)爐拱頂溫度來(lái)提高風(fēng)溫，要同時(shí)兼顧到高風(fēng)溫和延長(zhǎng)熱風(fēng)爐服役壽命兩個(gè)方面。如果一味采取提高拱頂溫度，短時(shí)間內(nèi)高爐的風(fēng)溫有所提高，但拱頂難以長(zhǎng)期承受而被燒壞，被迫停爐檢修或降低風(fēng)溫以維持生產(chǎn)，得不償失。并且，在提高熱風(fēng)爐風(fēng)溫的過(guò)程中，不少鋼鐵企業(yè)熱風(fēng)爐熱風(fēng)管道出現(xiàn)問(wèn)題，影響了高爐的正常生產(chǎn)，已經(jīng)成為制約進(jìn)一步提高風(fēng)溫的限制性環(huán)節(jié)。所以我們要推廣合理的高風(fēng)溫技術(shù)，針對(duì)制約提高風(fēng)溫的限制性環(huán)節(jié)，提出合理的解決方法。

綜合考慮高風(fēng)溫技術(shù)特點(diǎn)，應(yīng)推廣的高風(fēng)溫技術(shù)主要有以下幾點(diǎn)。

(1)將高爐煤氣和助燃空氣雙預(yù)熱后燒爐，使拱頂溫度維持在熱風(fēng)爐鋼殼不被晶間腐蝕、耐材能承受的溫度（1380±20℃）,提倡研發(fā)并應(yīng)用自動(dòng)控制燒爐技術(shù)。

(2)縮小拱頂溫度和熱風(fēng)溫度的差值到80~100℃，重點(diǎn)要做好以下幾項(xiàng)工作[2]:

一是自動(dòng)控制并聯(lián)換爐，可縮小溫差20~40℃。

二是使用耐熱鑄件的爐算子和支柱，將廢氣溫度提高到450~500℃，可縮小溫差40~50℃。高溫廢氣用來(lái)加熱高爐煤氣和助燃空氣到250℃，廢氣進(jìn)人煙肉時(shí)溫度控制在150℃，從而提高熱風(fēng)爐熱效率到80%以上。

三是有些專家建議，對(duì)于并聯(lián)送風(fēng)的熱風(fēng)爐，高爐投產(chǎn)穩(wěn)定以后，將熱風(fēng)總管尾端的混風(fēng)閥封死，或用耐高溫軟密封閥截?cái)?，這樣避免原有混風(fēng)閥讓冷風(fēng)進(jìn)入熱風(fēng)總管而降低風(fēng)溫，這樣可提高風(fēng)溫20~25℃。當(dāng)然不同條件下，這一措施還有待于生產(chǎn)實(shí)踐來(lái)檢驗(yàn)。

四是熱風(fēng)管道采用高鋁纖維板或絕熱板可降低管道熱損失，使風(fēng)溫?fù)p失由普通的100℃降低到50℃以下。

五是蓄熱室的設(shè)計(jì)，應(yīng)實(shí)現(xiàn)熱量的傳遞與儲(chǔ)存能力的統(tǒng)一，以保證熱交換過(guò)程的優(yōu)化。

(3)通過(guò)優(yōu)化燃燒過(guò)程、研究氣流運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以及研究蓄熱、傳熱機(jī)理，提高氣流分布的均勻性；采用高效格子磚，增加傳熱面積，強(qiáng)化傳熱過(guò)程，縮小熱風(fēng)爐拱頂溫度與風(fēng)溫的差值。

采用以上技術(shù)可以將熱風(fēng)爐拱頂溫度控制在1380±20℃，風(fēng)溫達(dá)到1280±20℃，而且取得熱風(fēng)爐節(jié)能長(zhǎng)壽的效果。

4.5  發(fā)展節(jié)能環(huán)保技術(shù)

(1)燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)治理技術(shù)。在燒結(jié)生產(chǎn)中，燒結(jié)機(jī)的漏風(fēng)一直是燒結(jié)工藝的疑難問(wèn)題之一。國(guó)內(nèi)燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)率常常在50%左右，對(duì)于老化的燒結(jié)設(shè)備，燒結(jié)機(jī)系統(tǒng)漏風(fēng)更為嚴(yán)重，這樣會(huì)降低燒結(jié)礦的產(chǎn)量和質(zhì)量，不利于燒結(jié)生產(chǎn)。因此，嘔待開(kāi)發(fā)新的技術(shù)，能夠方便檢測(cè)燒結(jié)漏風(fēng)率，能夠通過(guò)頭尾密封蓋板、滑道、臺(tái)車(chē)體、欄板、風(fēng)路系統(tǒng)等的技術(shù)改造，降低燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)率?；朗褂酶哔|(zhì)量的材料，可延長(zhǎng)使用壽命，降低漏風(fēng)率。

(2)燒結(jié)、球團(tuán)煙氣污染物協(xié)同處理技術(shù)[20-23]。目前燒結(jié)工序的污染處理目前主要依賴于末端環(huán)保治理，末端治理成本高、難以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，驅(qū)需從末端污染治理向全過(guò)程污染控制技術(shù)升級(jí)。根據(jù)嚴(yán)峻的燒結(jié)煙氣污染物排放形勢(shì)及治理情況，未來(lái)煙氣污染物治理應(yīng)逐步屏棄單一污染物治理，并且能夠開(kāi)發(fā)低溫、低成本、高效吸附劑和催化劑，逐步實(shí)現(xiàn)多種污染物協(xié)同治理，避免浪費(fèi)資源，降低煙氣治理成本。

(3)鋼鐵塵泥高附加值利用技術(shù)。鋼鐵冶金塵泥傳統(tǒng)的資源化利用方式多采用配入燒結(jié)系統(tǒng)直接回用，已經(jīng)引起一些問(wèn)題的出現(xiàn)，如有害元素富集影響高爐生產(chǎn)、細(xì)粒級(jí)粉塵阻礙燒結(jié)透氣性，堿金屬對(duì)電除塵效果的影響，這些都制約了鋼鐵冶金塵泥直接回收利用。此外，無(wú)止境的循環(huán)返回應(yīng)用還導(dǎo)致鉛、鋅、鋼、錦、銘、鍋等毒性、強(qiáng)毒性物質(zhì)向環(huán)境中的排放[24]。因此，有必要突破傳統(tǒng)思路，尋求新的利用工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鋼鐵塵泥有價(jià)元素的高附加值利用。

(4)高爐渣綜合利用技術(shù)。煉鐵工序中，爐渣的顯熱能極高，屬于高品位余熱資源，回收價(jià)值很大，從能源節(jié)約和資源綜合利用來(lái)看，提高爐渣“熱”和“材”的利用意義重大。目前已初步開(kāi)發(fā)出能夠利用高爐渣制備微晶玻璃、水泥和建筑材料等技術(shù)，然而卻未能實(shí)現(xiàn)高爐渣顯熱的利用。因此，未來(lái)需要進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)高爐渣綜合利用的新工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)高爐渣“熱”和“材”的綜合利用，并逐步形成大規(guī)模工業(yè)化利用技術(shù)。

4.6  發(fā)展大數(shù)據(jù)及可視化技術(shù)

隨著“工業(yè)4.0”及“中國(guó)制造2025”規(guī)劃對(duì)工業(yè)變革的快速推進(jìn)，大數(shù)據(jù)與可視化技術(shù)在冶金領(lǐng)域的應(yīng)用將迎來(lái)前所未有的巨變。

未來(lái)的煉鐵大數(shù)據(jù)應(yīng)用，應(yīng)當(dāng)首先滿足對(duì)于尋找最優(yōu)生產(chǎn)工藝操作參數(shù)的要求，從而在提高煉鐵生產(chǎn)效率、改善產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)降本增效等方面起到關(guān)鍵作用。進(jìn)一步研究，大數(shù)據(jù)應(yīng)用應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)煉鐵生產(chǎn)全面實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)與預(yù)警，進(jìn)而提高生產(chǎn)穩(wěn)定性并延長(zhǎng)設(shè)備生命周期，為高爐操作者提供最優(yōu)的生產(chǎn)決策及設(shè)備故障診斷方案[25]。

對(duì)于高爐可視化，目前主要存在兩種方式，一種是諸如紅外爐頂成像、風(fēng)口熱成像以及激光測(cè)料面技術(shù)等，通過(guò)相關(guān)設(shè)備對(duì)爐內(nèi)情況進(jìn)行直接檢測(cè)的手段；另一種則是例如爐缸爐底侵蝕模型、布料與料層預(yù)測(cè)模型等，依據(jù)高爐生產(chǎn)參數(shù)，通過(guò)相關(guān)物理、化學(xué)、傳熱傳質(zhì)等成熟的基礎(chǔ)理論進(jìn)行模擬，獲得爐內(nèi)狀況，對(duì)高爐生產(chǎn)進(jìn)行指導(dǎo)。

未來(lái)以智能制造為主導(dǎo)的“工業(yè)4.0”計(jì)劃的實(shí)施，即通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算平臺(tái)、大數(shù)據(jù)，構(gòu)建深度學(xué)習(xí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)高爐專家系統(tǒng)，以及各種可視化技術(shù)的集成應(yīng)用，對(duì)優(yōu)化高爐工藝，乃至于全周期全流程的煉鐵工序技術(shù)進(jìn)步將會(huì)大有神益。

4.7  重視基礎(chǔ)理論研究，開(kāi)發(fā)煉鐵新技術(shù)

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的發(fā)展，我國(guó)煉鐵技術(shù)的發(fā)展有了很大的進(jìn)步，在很多設(shè)備的設(shè)計(jì)生產(chǎn)、高爐長(zhǎng)壽等技術(shù)方面，我們擁有自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。整體來(lái)看，我國(guó)煉鐵技術(shù)已總體上路身世界先進(jìn)行列，但與歐盟、日本和韓國(guó)為代表的國(guó)際最高水平相比，我國(guó)的基礎(chǔ)理論研究還相對(duì)薄弱，特別是煉鐵前沿的基礎(chǔ)理論研究，需要進(jìn)一步加強(qiáng)。例如，需要針對(duì)劣質(zhì)鐵礦資源，開(kāi)發(fā)新的造塊工藝，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜難選礦物高效利用；需要研究在高比例球團(tuán)礦條件下，相應(yīng)的高爐塊狀還原帶、軟熔帶及滴落成渣物態(tài)演變，明確高比例球團(tuán)礦條件下的高爐各項(xiàng)工藝參數(shù)，形成高比例球團(tuán)礦操作技術(shù)；需要深入探究氫在煉鐵領(lǐng)域應(yīng)用的基礎(chǔ)理論，探索氫冶金技術(shù)以減少碳排放；需要進(jìn)一步消化、吸收國(guó)外成熟的氣基還原非高爐煉鐵工藝的核心技術(shù)，充分利用我國(guó)充足的焦?fàn)t煤氣等資源，開(kāi)發(fā)適于我國(guó)國(guó)情的氣基豎爐還原非高爐煉鐵工藝；需要針對(duì)HIsmelt工藝，進(jìn)一步解析熔融還原中鐵礦粉的熔煉反應(yīng)，以降低能耗、提高產(chǎn)能[26]。總之，任重道遠(yuǎn)，基礎(chǔ)理論研究還需要得到格外重視。

5  結(jié)語(yǔ)

(1)2017年與上年相比我國(guó)生鐵產(chǎn)量升高1.83%,產(chǎn)業(yè)集中度有所提高。相應(yīng)的鐵礦石產(chǎn)量和進(jìn)口量均有提高，焦炭產(chǎn)量略有降低。中鋼協(xié)會(huì)員單位高爐利用系數(shù)、入爐鐵品位、勞動(dòng)生產(chǎn)率和熱風(fēng)溫度有所提高，企業(yè)之間技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)發(fā)展不平衡，差距較大。要格外關(guān)注燃料比、工序能耗、污染物排放有所抬頭，應(yīng)當(dāng)及時(shí)扭轉(zhuǎn)。

(2)近兩年來(lái)去產(chǎn)能工作取得突破性進(jìn)展，已經(jīng)完成“十三五”去產(chǎn)能目標(biāo)上限的76%。與此同

時(shí)，煉鐵技術(shù)取得長(zhǎng)足進(jìn)步：2017年與上年同期相比，中鋼協(xié)會(huì)員單位的燒結(jié)礦含鐵品位、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度固體燃耗等指標(biāo)有所改善，蘭炭、提質(zhì)煤等低價(jià)燃料也在煉鐵領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用；高爐大型化、集約化取得進(jìn)展；燒結(jié)煙氣脫硫脫硝、二嗯英處理以及廢水凈化技術(shù)得到提升；此外，熔融還原工藝的開(kāi)發(fā)有所進(jìn)展。

(3)我國(guó)煉鐵行業(yè)技術(shù)進(jìn)步任重道遠(yuǎn)。以下幾個(gè)煉鐵技術(shù)問(wèn)題值得我們認(rèn)真反思：對(duì)燒結(jié)礦、球團(tuán)礦質(zhì)量指標(biāo)體系的內(nèi)涵認(rèn)識(shí)有待提高，精料方針尚未深入貫徹；高爐長(zhǎng)壽問(wèn)題依然嚴(yán)峻；熱風(fēng)溫度尚有提升的空間；燃料比較國(guó)際先進(jìn)水平還有較大差距；煉鐵工業(yè)資源環(huán)保方面仍然面臨巨大壓力等等，歷史的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)值得總結(jié)。

(4)為應(yīng)對(duì)新時(shí)期的挑戰(zhàn)，對(duì)我國(guó)高爐煉鐵技術(shù)持續(xù)發(fā)展的路徑的建議是：深入貫徹精料方針；穩(wěn)定高爐操作，努力提高煤氣利用率，提高風(fēng)溫，富氧噴吹，大幅度降低燃料比；重視高爐安全長(zhǎng)壽與環(huán)境保護(hù)；探索高爐智能生產(chǎn)技術(shù)；注重基礎(chǔ)理論研究，不斷研發(fā)新工藝和新技術(shù)。

6  致謝

衷心感謝王彼留教授和王維興教授級(jí)高級(jí)工程師的寶貴資料和辛勤的工作，感謝劉云彩、項(xiàng)鐘庸、吳啟常、沙永志、于仲潔、湯清華、沈峰滿等專家的寶貴意見(jiàn)，感謝馮根生、王廣偉、李克江、王振陽(yáng)和王耀祖等師生的大力協(xié)助。

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