钢铁是怎样炼成的手写笔记青岛出版

传统意义上说的炼铁，说的基本上就是高炉炼铁，它是用煤做成的焦炭当燃料和还原剂，把铁矿石在高炉里炼成液态铁水，再送去炼钢。在过去一百多年里，全球钢铁工业基本就是靠这条路线发展起来的。运转的过程大致是这样， 先把粉矿加工成适合进高炉的烧结矿或球团，同时把煤在焦炉里炼成。焦炭进入高炉后，在高温下，铁矿石和焦炭发生反应，矿石里的氧会被夺走，流出来的就是铁水，同时还会产生炉渣，铁水随后会进入转炉， 通过吹氧把多余的碳和杂质氧化掉，就得到了可以浇注和压制的钢水。但问题也在这里，这条路线高度依赖含碳燃料焦碳和煤气提供热量，又要参与还原反应，所以二氧化碳排放很难降低。也正因为钢铁还要增产， 同时又要减排，所以行业开始越来越关注另一条思路，用直接还原铁作为炼钢原料，再配合电弧炉来炼钢。这里直接还原铁的关键差别在于， 不是先把矿石融成铁水，而是在高温下矿石仍保持固态的条件里，先把铁矿石中与铁结合的氧移走，让铁的氧化物逐步变回金属铁。这个过程在化学上叫还原， 因为这一步就能直接完成，所以叫直接还原。实现这一步的核心设备是还原炉，原料通常是氧化铁，球团也可以从炉顶加入块矿。与此同时，炉底通入高温还原气体， 从下向上穿过料层，主要成分是氢气和一氧化碳，气体通过石灰带走矿石中的氧，矿石就会逐步变成多孔的固体产品，也就是常说的海绵铁。 这里用于产生还原器的来源比较灵活，可以来自天然气、焦炉、煤气或合成器。通常是先在重整或转化装置中把原料器处理成还原器，再注入数炉， 而从炉顶出来的尾气大部分会被回收返回系统循环使用，用来提高整体能效。现在，当海绵铁从炉底排出后，会被送入电弧炉，电弧炉通过电能把它融化并完成冶炼，产出钢水， 再进入连铸和压制等后续工序。这样一来，钢厂在尽量兼容现有生产体系和产品质量的同时，把减碳真正推进到炼铁这个最关键的源头环节。这也是直接还原铁加电弧炉被认为是钢铁行业迈向低碳的重要路径之一的原因。