关键词：高炉；铁焦技术；喷吹
随着我国钢铁工业的迅速发展，2014年我国粗钢产量已达8.227亿t，占世界年产钢量的近49.5%。这标志着我国在这一行业还是处于比较领先的位置，但这也导致矿产资源越发的珍贵和相关燃料价格不断提高。因其产量过剩，国内市场无法全部将其消耗，而出口又有着诸多困难，使得企业之间的竞争非常激烈，但利润却却在逐渐缩小。
1铁焦技术
铁焦技术通过使用价格低廉的非黏结煤或微黏结煤用作生产原燃料进行煤矿的生产，将其与铁矿粉混合，制成块状，用连续式炉进行加热干馏得到含三成铁、七成焦的铁焦。再经过专业设备加工，最后经过冶炼就能得到与原始技术一样的炼铁成果。这一技术使用较高含量的铁焦代替原始含量，经过实验表明会节省大量的焦与主焦煤，也通过这一试验说明铁焦具有提高反应速率的作用，证明了在高炉炼铁中铁焦含量至少可以达到30%。目前这项技术正在日本的各个工厂进行实际生产，而且取得了一定的成果。但是现阶段技术还未完全成型，还需要大量实验进行完善。
2高炉喷吹生物质和木炭技术
“生物质”是指动物、植物和微生物通过生长和新陈代谢所产生的有机材料。原生物质的化学成分适用于热处理过程的热解行为，进而通过碳化温度来影响CO2的排放量。使用可再生或含氢能源也可减少CO2的排放。德国和日本学者分别对直接还原工艺脱除CO2
进行试验研究后发现，生物质和废塑料在较短时间内可成功应用于传统高炉、炼焦和直接还原厂的装备上，并且不需要大的改动和投资。通过高炉风口喷吹生物质、木炭，可代替煤粉等还原剂。它们以固结物的形式加入高炉中且具有双重效果：有利于保持CO2含量或减少CO2含量；提高了含碳炉料在高炉炉身的还原能力，进而降低高炉恒温带的温度，可有效提高气体利用率，降低还原介质的消耗。
目前，喷吹木炭粉技术已被应用于巴西的微型高炉，在现代大型高炉上喷吹生物质或木炭的技术也正在开发过程中。该工艺技术为减少CO2排放提供了一种新的方法，但目前尚处在研究试验阶段，在工业中广泛应用还有大量的问题需要解决。
3高炉喷吹焦炉煤气技术
焦炉煤气中含有大量的H2（＞50%）及部分CH4等碳氢化合物。高炉喷吹焦炉煤气可以改进高炉的能源结构，为铁矿石的还原过程提供更好的还原剂，有效提高H和C的利用率，降低煤和焦炭的消耗，减少CO2排放。鞍钢鲅鱼圈分公司在两座高炉（4038m3）上实施喷吹焦炉煤气工艺，喷吹工程在011年底完工，从2012年7月首先在1#高炉开始喷吹焦炉煤气试运行，试验初期使用8根喷枪，喷吹量为3000～3500m3/h，压力0.55～0.60MPa，之后根据运行效果逐渐增加煤枪数量，加大喷吹量。结果显示，喷吹焦炉煤气以后，高炉的入炉燃料比明显降低，炉顶煤气中的H2含量略有升高趋势，但变化量不大。经统计，2012年9月份较当年6月份高炉燃料比降低了18kg/t，综合焦比降低了15.79kg/t。须要特别说明的是，与当年6月份相比，2012年9月份高炉原燃料条件有所恶化，焦炭强度下降，入炉品位降低，渣量增大，高炉顺行难度加大，但由于喷吹焦炉煤气，不仅保证了高炉顺行，而且还大幅度降低了入炉燃料比。这些都表明焦炉煤气在高炉内得到了较好的利用，并对改善炉缸工作状况、保持高炉顺行产生了良好的效果。
2013年5月海城钢铁有限公司高炉喷煤系统增加喷吹焦炉煤气工业化试验的成功应用，进一步说明了高炉喷吹焦炉煤气对高炉生产带来一系列益化作用，在降低焦比、节约煤比和增加生铁产量等方面产生直接的经济效益。
4高炉喷吹废塑料技术
4.1技术简介
德国和日本已开发出高炉喷吹废旧塑料燃烧技术，并将这一技术成功运用到高炉炼铁生产。1994年德国不莱梅钢铁公司就高炉喷吹废旧塑料技术进行了小规模试验。该公司于1995年6月耗资300万马克建造了世界上第一套高炉喷吹设备，喷吹能力为7万t/a。另外，德国的克虏伯一赫施钢铁公司、蒂森钢铁公司进一步完善了高炉喷吹废旧塑料的装置，并建成了整套的废旧塑料喷吹系统，为该技术的工业化应用奠定了基础。
日本NKK公司在京滨厂1#高炉（内容积4907m3）上开发利用废旧塑料代替部分焦炭用于炼铁的技术获得成功。德国和日本高炉喷吹废旧塑料的实践表明：高炉喷吹废旧塑料的能量利用率高达8O％，其中60％是以化学能的形式用来还原铁矿石，所以废旧塑料完全可燃料化用作高炉喷吹。
鞍钢在国内高炉喷吹废旧塑料研究方面起步较早，投入了大量的科研力量并取得了一些可喜的科研成果。另外，张崇民等对6种废塑料的燃烧过程进行了实验室研究，并计算出了它们的动力学参数；龙世刚等人通过实验室研究了废塑料在不同造粒条件下所得试样在空气、氧气和一氧化碳等不同气氛下的燃烧特性；曹枫等用不同的废塑料在空气中燃烧，通过尾气的成分分析比较废塑料和煤粉的燃烧特性，结果表明：与煤粉相比塑料着火点较低，燃烧速度快，燃烧后产生的还原性气体较多。
4.2喷吹方式的选择
关于喷吹方式国内外专家进行的大量的理论与实验研究表明：一方面从理化指标角度分析，高炉混合喷吹煤粉和废塑料对高炉有利有弊。混合燃料的可磨性指数低于喷吹用煤，高炉喷吹混合燃料时，制粉过程中消耗的能量远高于煤，粘结指数有所增加。当废塑料的比例为20%~25%，混合温度为200℃时，混合燃料用做高炉喷吹的燃料是可行的。对混合燃料的胶质层指数基本没有影响，完全符合高炉喷煤的要求。另一方面，高炉喷吹煤与塑料混合燃料对风口区气体成分的模拟结果基本在高炉喷吹煤粉与高炉喷吹废塑料的实验结果之间，说明高炉喷吹煤与废塑料混合燃料时，对高炉风口区的燃烧行为介于两者之间，也充分说明高炉混合喷吹煤和塑料在理论上是可行的。
另外，也有研究表明，在高炉喷煤和塑料过程中，由于煤粉和塑料两种颗粒被高速气流加速，但是由于废塑料颗粒较煤粉大，所以加速被延迟，导致废塑料在高炉回旋区的停留时间相对煤粉更长，因而表明塑料与煤粉混合有利于燃烧；同时也证实了煤粉与废塑料在管道中混合后煤粉附着于塑料表面，在回旋区煤粉的燃烧热直接加到废塑料上，加速了废塑料的燃烧和气化，这种附着也可以增加煤粉在高温区的停留时间，因而也可以认为提高了煤粉的燃烧性能。因此，为避免废塑料与煤粉混合后导致混合物的可磨性指数降低，影响废塑料的添加比例，最合理的方式应该是煤和塑料分别制粒、分别设计各自的喷吹系统，在喷入高炉的风口前端管路上混合，这样既可以避免可磨性指数的降低，又可以实现煤和塑料的混合喷吹，也能促进塑料和煤粉在回旋区更好的燃烧。
高炉喷吹废塑料工艺技术的应用可以使吨铁焦比大幅度降低，进而降低对焦煤资源的依赖性，有效促进了国内煤炭资源的合理分配与利用；另外，可以减轻大量废旧塑料对环境的污染，也为废塑料的回收再利用开辟新的途径。
5高炉喷煤技术优化
5.1粒煤喷吹技术
高炉粒煤喷吹技术在国外已经有很多年的历史，例如在英、法、美都有大量应用这一技术的厂区存在。目前在我国却还没有大量应用，但通过事实证明这一技术也是可以进行推广的。与传统的技术相比该技术拥有几项优点，对比粉煤技术，粒煤技术更加安全，不容易造成爆炸，而且在制造过程中也会更加节省能源。粒煤在理论上可以适用于各种技术，这样企业就可根据自身需要进行选择，而且在相同的效率前提下，粒煤的设备投资只有粉煤的三成。
而且在使用中的成本也比较低，所以这一技术更值得推广。
5.2合理配煤
通过合理配煤，不仅可以减少资金消耗，还可以根据煤种的特点进行调整配比，使其性能达到最佳。要想降低能源方面的资金消耗的话就要将眼光放到一些产量高、价格低但性能并不是特别好的煤种上，例如褐煤，这种煤因为煤化较低，导致含有水分较高，燃烧产生的热量也较少，但其含有的硫元素较少，可磨性也很好，可以满足高炉喷吹所需煤的要求，在生产中就可以适当的应用，通过科学的调整配比，就可以既降低资金的投入又可以减少含水量高带来的不利影响。
5.3提高煤粉燃烧效率
当前情况下，高炉喷煤技术已经比较熟练，这时考虑如何提高煤粉的燃烧效率就成为优化技术的又一重要突破口。就喷入煤粉之后而言，煤粉在炉内发生燃烧，那么如何提升燃烧
速度是目前要重点考虑的，加入助燃剂和降低煤粉燃点都是比较好的办法。其中加入助燃剂已经处于研究之中的状态，根据目前的实验结果表明，加入适当的助燃剂可以有效的缩短煤粉的点燃时间，使煤粉的燃烧速率得到显著提高。
6结论
在原燃料资源日益紧张、产能明显过剩、节能减排要求严峻的形势下，低成本炼铁是钢铁企业生存和发展的必然途径。所以企业除采取优化原燃料结构、改善精料水平、优化高炉操作等措施外，还应该考虑大量使用低品位能源以及企业废弃物，进一步改善高炉能源结构，以期达到缓减冶金资源的压力、提高资源利用效率、降低炼铁工艺成本的目的。
参考文献
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