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我的钢铁感悟:高炉操作心法

钢铁精英 2020-09-21 07:48:00



在之前我写过一篇文章,“你如何理解“高炉”?”,受到诸位专家和朋友的大量转发和回复,阅读人数达到了近7000人,转发近500人。作为一篇技术性论文,尤其是炼铁的技术性说明,受到这么多人的关注让我感到惊讶,同时也感到非常高兴,因为有那么多的人关注炼铁,关注“钢铁精英”。后面我将继续阐述我对高炉的理解,希望大家的持续关注,并欢迎加“黑脸谱”微信进行深度交流。



高炉操作是一个太极八卦,就像太上老君的炼丹炉。焦炭,热量的来源之一;矿石,含铁矿物,我们要得到的金属铁就包含在其中。高炉炼铁,就是通过热量的不断释放,将含铁矿物加热、融化,产生炙热的铁水;焦炭燃烧,释放热量,灰分进入炉渣,成为炉渣的主要来源之一。



高炉内部发生的一系列物理化学是非常复杂的,但原理是不变的,就像《道德经》中所说:有物混成,先天地生,独立而不改,周行而不殆,吾不知其名,字之曰道。有感而生,我便将阴阳双鱼图应用在了高炉冶炼上。

矿石颜色红,焦炭颜色黑,可以作为阴阳两级。矿石主要成分是铁,也还有铝、锰、钒、钛等金属元素,通过高炉的高温还原之后,生成的是金属铁和相关的化合物。焦炭的主要成分是碳,而碳经过燃烧释放大量的热,为金属还原提供热量,为还原反应提供空间和环境。我们所说的焦炭的作用有三个:热量来源、还原剂、料柱骨架。高炉内部还原剂主要是碳和一氧化碳,这两种物质都来自焦炭。除此之外还有氢,是来自于水分的分解,但所占的比例很小。以高炉炉顶煤气的成分来看,一氧化碳比例20%左右,氢气的比例一般在1.5%以下。

焦炭和矿石,阴阳都有了,他们之间就能够反应了吗?不能,至少是我们目前可预见的时间之内是不会反应的。我们需要一个条件:风。


热风是高炉炉料下降和整个反应过程的动力来源。我们可以想象,正是热空气的鼓入,才使得焦炭的燃烧和矿石的还原成为可能。这就是我们常说,有风才有铁的道理。风是动力,动力足,那么反应才会充足。热风从高炉风口鼓入,空气中的氧与风口前焦炭发生氧化反应,这个时候生成的是一氧化碳,为什么?因为温度太高了,风口前的理论燃烧温度就能够达到2100℃以上,二氧化碳在这样的环境下,会和焦炭中的碳反应生成一氧化碳,所以二氧化碳在风口前是存在不了的,只会在气体上升的过程中通过氧化不断生成。到最终高炉炉顶煤气中,二氧化碳的比例达到20%左右。空气中氮气、氩气等成本基本保持不变。

因此,需要在矿石和焦炭之间,增加空气和煤气。


空气和煤气,处于焦炭和矿石的交接的位置,其实是阴阳两极发生反应的关键位置。就像我们在大学中学到的边界反应:焦炭和矿石的反应也是边界反应。有的时候,我们看太极阴阳图,更多的是看的“鱼眼”,也就是阴阳两极,阴转阳,阳转阴,而实际上,在一样接触的位置,在黑白分明的边界,在冷热交替的位置,才是阴阳交战的主要战场。


每个高炉炼铁人对高炉有不同的理解,这种理解可以说得上是我们操作高炉的“心法”,有了这个“心法”,我们的操作高炉的“武功”才会出神入化。



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