高炉炼铁

由古代竖炉炼铁发展和改进而来。在中国，高炉因呈直立筒形，炉体细高而得名；在其他国家，因生产中采用鼓风机而广泛称为鼓风炉。高炉还可生产炼钢所需的锰铁和硅铁等。高炉炼铁的主要产品是生铁，副产品为高炉炉渣和高炉煤气。生铁按成分和用途可分为炼钢生铁、铸造生铁和特殊生铁。高炉炉渣以水渣或干渣形式用于制造水泥和其他建筑材料。高炉煤气是钢铁联合企业能源系统的重要组成部分。与其他炼铁技术相比，高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单并成熟、劳动生产率高、设备折旧率低、能耗低、产量大，是现代炼铁的主要方法。

早期高炉使用木炭或煤作燃料，18世纪改用焦炭，19世纪中叶改冷风为热风（见冶金史）。20世纪初，高炉使用煤气内燃机式鼓风机和蒸汽涡轮式鼓风机后，高炉炼铁得到迅速发展。中国在清朝末年开始发展近代钢铁工业。1890年开始筹建汉阳铁厂，1908年组成了包括大冶铁矿和萍乡煤矿的汉冶萍公司。1949年以前，中国炼铁工业技术水平及装备落后，发展缓慢，生铁年产量只有25万吨。1949年至20世纪80年代初，是中国现代钢铁工业大规模发展奠定基础的阶段。其间，中国炼铁学习苏联技术，扩建了鞍山钢铁公司，新建了武汉钢铁公司、包头钢铁公司，自主开发了高炉喷吹煤粉、重油及钒钛磁铁矿冶炼等技术。80年代后，中国钢铁企业进行了大规模的扩建和技术改造，高炉炼铁已经发展得比较成熟，实现了高炉炉体结构的标准化，高炉原、燃料质量要求的定量化，高炉操作制度的规范化，高炉技术经济指标得到很大改善。进入21世纪，中国炼铁技术发展进入自主创新阶段，如自主设计建设的首钢京唐钢铁联合有限责任公司5500立方米高炉。

高炉冶炼过程是在一个密闭的逆流式反应器和热交换器的竖炉内进行，在炉料与煤气逆流运动的过程中完成复杂的物理变化和化学反应。高炉冶炼是从炉顶装入含铁氧化物的原料（烧结矿、球团矿等）、焦炭、造渣用熔剂（石灰石），从位于炉体下部沿炉周的风口吹入预热空气。在高温下，焦炭（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料）中的碳同吹入炉内空气中的氧反应生成高温煤气（一氧化碳、氮气、氢气），煤气在炉内上升过程中加热下降炉料，并同时与铁矿石中的氧反应，从而还原出铁。铁矿石中未被还原的杂质与石灰石等熔剂结合生成炉渣，铁与炉渣经高温煤气加热熔化成铁水和熔渣，并周期性地从铁口（过去部分炉渣还从渣口）排出。产生的煤气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、冶金加热炉、炼焦炉、锅炉等的燃料。中、小高炉一般设1个铁口，1或2个渣口；大型高炉（2000～4000立方米以上）采用多铁口（2～4个），不设渣口，渣铁均从铁口排出。

高炉炼铁主要原、燃料有铁矿石、熔剂、焦炭、煤粉等。 ①铁矿石。高炉炼铁生产使用的主要原料。铁矿石中铁元素多以氧化物形态赋存，根据铁矿石中铁氧化物的主要矿物形态，铁矿石可分为赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿和菱铁矿。铁矿石中除了含铁的有用矿物外，还含有其他化合物，统称为脉石。脉石中常见的氧化物有氧化镁、氧化铝、二氧化硅、氧化钙等。铁矿石原料分为天然块矿、烧结矿、球团矿和压团矿。铁矿石中富块矿经破碎和筛分预处理后可直接入炉；贫矿需要富选成精矿粉，再与采矿和处理产生的富矿粉经过造块后供高炉使用，即经过烧结、球团、压团工艺过程。 ②熔剂。高炉炼铁生产的辅助原料，由高炉造渣制度所需。常见的熔剂有石灰石（CaCO3）、白云石〔Ca（Mg）CO3〕等。 ③焦炭。高炉炼铁的主要燃料，还作为高炉冶炼的还原剂、骨架和渗碳来源。高炉所用焦炭要求常温和高温强度高、固定碳高、灰分含量低、硫含量低、成分及性能稳定和粒度均匀等。 ④煤粉。高炉炼铁的辅助燃料，可置换部分焦炭，降低生铁成本。喷吹煤粉要求灰分含量低、硫含量低、可磨性好、粒度细、爆炸性弱、燃烧性和反应性好、煤的灰分熔点高等。