夏杰生
“當前，高爐煉鐵行業產量飽和、產能嚴重過剩，進入先進與落后指標并存、現代與傳統理念并存的‘新常態’，需要采取以下措施來應對：加快高爐大型化的進程以提高產業集中度，完善環境友好的高效、安全、長壽的高爐技術；轉變技術創新的觀念和理念，構建以基礎理論為先導的知識創新、以面向生產為核心的技術創新和以信息化為載體的管理創新；大力開發和推廣煉鐵新技術，從而實現高爐煉鐵技術的轉型升級和創新。”日前，北京科技大學原校長、煉鐵專家楊天鈞教授在第十六屆全國大高爐煉鐵學術年會上表示。同時，與會專家、學者和企業代表就大高爐煉鐵的技術與操作問題進行了交流。
大型高爐有助提升效率和效益
大型高爐由于具有單位爐容投資低、能耗低、能源利用率高、環境負荷低、生產效率高等諸多優點，得到快速發展。近10年來，國內4000m3級巨型高爐如雨后春筍般涌現，截至2015年10月，4000m3以上級高爐已有21座，最大高爐有效容積為 5800m3（沙鋼）。另外，我國3000m3~4000m3級的大型高爐也發展到36座。這些巨型和大型高爐建成投產，極大地改變了我國高爐結構，對促進我國高爐煉鐵整體工藝裝備的發展，提升鋼鐵業效率和效益，發揮著重要作用。會上，國內一些鋼鐵企業介紹了自己的大高爐在技術和操作上的經驗。
寶鋼煉鐵廠廠長朱仁良表示，大型高爐的操作與管理是高爐大型化發展的保障，是充分發揮大型高爐優勢的前提，也是鋼鐵廠競爭力的體現。寶鋼在投產初期對大型高爐的操作認識不足，再加上每座高爐的裝備各不相同，產生了原燃料質量波動、設備不穩定等因素，給高爐順行帶來了巨大的挑戰。如3號高爐是采用全冷卻壁的矮胖型高爐，操作上無現成的經驗可循，由于過多考慮長壽問題，邊緣氣流壓得過重，軟熔帶根部低，崩滑料次數多，爐況波動大，甚至發生爐涼等事故。
面對各種各樣的問題，寶鋼煉鐵人以創新求發展，4座高爐全部實施強化冶煉并長期保持穩定順行，成功實現了高煤比、高利用系數、低硅低硫、優質低耗的冶煉操作，噴煤比、燃料比、工序能耗、利用系數等一些主要經濟技術指標達到世界一流水平或世界領先水平。3號高爐一代爐齡更是達到19年，單位爐容產鐵量達到1.57萬噸/立方米，步入世界長壽高爐行列，實現了高爐工作者一直追求的“優質、低耗、高效、長壽、環保”的目標，為寶鋼整個生產和物流平衡走上良性循環做出了貢獻。
來自首鋼京唐的代表介紹說，2011年以來，他們對大高爐冶煉規律不斷摸索，實行大礦批、短風口、高鎂含鈦球團、自然鎂及低硅燒結等一系列重大技術創新，并在日常生產中嚴抓管理和精細化操作，保證了兩座5500m3高爐的長期穩定順行，實現了低燃料消耗，而較低的鐵水成本也為首鋼京唐降本增效做出了重要貢獻。2015年單月最高產量達到80萬噸，單爐利用系數最高達到2.411t/(m3·d)，2015年1月~9月份累計焦比為305kg/t，煤比為170kg/t；累計燃料比為500kg/t，最低燃料比達到488kg/t，實現了大型高爐追求的低燃料消耗。由于嚴格控制，其鐵水成本呈逐步降低趨勢，由2013年的2336元/噸降到2015年的1318元/噸
堅定不移走轉型升級和創新之路
會上，楊天鈞指出，從戰略層面講，大高爐煉鐵技術應堅定不移走轉型升級和創新之路。
首先，必須轉變技術創新的觀念和理念，應注重以基礎理論為先導的知識創新，并與面向生產實際的技術創新相互滲透、互為動力，努力開展科學研究和技術研發，同時應加強以信息化為載體的管理創新。
其次，要積極開發與推廣下列煉鐵新技術：
一是燒結—高爐一體化智能配料系統。該系統旨在充分考慮采購的原燃料特性和當前高爐生產條件；確定關鍵目標函數，如以適宜的爐渣堿度和鎂鋁比作為燒結配料目標，以挖掘降低焦比的潛力為高爐生產目標；綜合考慮燒結礦成分和不同礦粉燒結基礎特性，考慮高爐有害元素負荷，以及每種原料的配比限制等約束條件，從而科學確定高爐爐料結構優化的關鍵參數和措施。該系統的應用，將使生鐵成本降低，并反過來指導原燃料采購，實現良性循環。
二是重視蘭炭在高爐煉鐵中的應用。蘭炭來源于低階煤低溫干餾產品，其特點是三高四低，即固定碳高、化學活性高、比電阻高，灰分低、鋁低、硫低、磷低。蘭炭可按粒徑分為大塊、中塊、小塊和粉狀4類。經研究表明，塊狀蘭炭基本成分符合高爐入爐標準。粉狀蘭炭氣化反應速率明顯高于焦粉，其起始反應溫度和劇烈反應溫度低于焦炭。大量研究和工業試驗證明，蘭炭可以部分替代焦粉作為燒結燃料，塊狀蘭炭可以混入焦丁入爐，也是高爐噴吹的良好輔助燃料。
三是高爐可視化及控制技術、高爐粉塵處理技術、鎂質球團技術、超級燒結技術等。同時，應不斷提高高爐操作水平，在高風溫、富氧噴煤、安全長壽等方面取得新進展，從而實現高爐煉鐵技術的創新升級。
中國金屬學會煉鐵分會秘書長、北京科技大學冶金與生態工程學院副院長張建良將關注點放在了高爐長壽方面。他指出，長壽高爐設計理念是高爐安全長壽的基礎，大型高爐的內襯結構、耐火材料的選材、冷卻系統的配置等仍有繼續優化的余地，高爐監測是評價高爐安全狀態的有效措施。在高爐生產過程中，應對水溫差、熱流強度、熱電偶溫度等密切關注，計算炭磚殘厚。高爐末期維護是預防高爐爐缸燒穿的必要措施，高爐磚襯較薄時，必須采取相應的維護措施，降低耐材溫度，保障高爐安全。長壽高爐生產操作制度是保障高爐長壽的關鍵，操作中應降低耐火材料的熱面溫度，形成有效的爐缸保護層，防止耐材侵蝕。
