高炉炼铁的冶炼原理是什么

　我国钢铁传统工艺技术上一直存在着炼铁能力<炼钢能力<轧钢能力的情况。2020年我国钢铁协会成员的铁钢比为0.8429，比全球(含中国)均值高15%左右，若不含中国则全球仅为0.5。

　　铁矿石和废钢是主要炼钢原材料，铁钢比高意味着废钢比低，而使用废钢和短流程工艺可降低70%-80%碳排放。虽然我国粗钢产能占据世界超过一半，但工艺上仍以高炉-转炉的传统长流程为主，其能耗、污染物排放、生产成本与国际先进水平存在着较大差距，并长期受资源供给和生态环境制约。

　　2020年我国炼铁产量中90%是采用传统的高炉-转炉工艺流程生产，仅这一环节碳排量就超过10亿吨，占全国10%碳排放总量，算上其他环节，整个钢铁行业占比则达到18-20%。根据钢铁行业技术水平某较先进企业分析，我国钢铁联合企业高炉吨排放量在1.8-2.2吨，而电炉仅为0.4-0.8吨，但电炉比例却远低于高炉。焦化、烧结和炼铁流程约占总能耗的70%，在节能减排的宏观背景下，高炉是历次环境治理中的重点。不过随着2021年我国放松废钢进口，以及我国自产废钢产量逐年上升，供给电炉用废钢将持续增长，有助于钢铁企业进行生产工艺更新换代。

　　（1）高炉冶炼用的原料

　　主要由铁矿石、燃料（焦炭）和熔剂（石灰石）三部分组成。

　　通常，冶炼1吨生铁需要1.5-2.0吨铁矿石，0.4-0.6吨焦炭，0.2-0.4吨熔剂，总计需要2-3吨原料。为了保证高炉生产的连续性，要求有足够数量的原料供应。

　　（2）工艺流程

　　高炉生产是连续进行的。一代高炉（从开炉到大修停炉为一代）能连续生产几年到十几年。生产时，从炉顶（一般炉顶是由料种与料斗组成，现代化高炉是钟阀炉顶和无料钟炉顶）不断地装入铁矿石、焦炭、熔剂，从高炉下部的风口吹进热风（1000～1300℃），喷入油、煤或天然气等燃料。装入高炉中的铁矿石，主要是铁和氧的化合物。在高温下，焦炭中和喷吹物中的碳及碳燃烧生成的将铁矿石中的氧夺取出来，得到铁，这个过程叫做还原。铁矿石通过还原反应炼出生铁，铁水从出铁口放出。铁矿石中的脉石、焦炭及喷吹物中的灰分与加入炉内的石灰石等熔剂结合生成炉渣，从出铁口和出渣口分别排出。煤气从炉顶导出，经除尘后，作为工业用煤气。现代化高炉还可以利用炉顶的高压，用导出的部分煤气发电。

　　生铁是高炉产品（指高炉冶炼生铁），而高炉的产品不只是生铁，还有锰铁等，属于铁合金产品。锰铁高炉不参加炼铁高炉各种指标的计算。高炉炼铁过程中还产生副产品水渣、矿渣棉和高炉煤气等。

　　高炉炼铁的特点：规模大，不论是世界其它国家还是中国，高炉的容积在不断扩大，如我国宝钢高炉是4063m3，日产生铁超过吨，炉渣4000多吨，日耗焦4000多吨。