小型高爐和煉鐵

迷你高爐（MBF）通常被視為傳統大型高爐（BF）的微型版本。這些高爐非常適合于小規模的操作。事實上，它們基本上是現代傳統最后式高爐的前身，因此它們已經運行了較長的時間。MBF分布在許多國家，但大多數MBF位于中國、印度、巴西和印度尼西亞。工廠的可用性以及這項技術的完善性，使MBF成為公認的煉鐵途徑。此外，這些天來，大多數設計、裝填和操作的技術已經成為當今現代大型熔爐的標準，也被MBF采用。

MBF是一種帶有坩堝式爐膛的垂直豎爐。由鐵礦石、作為還原劑和燃料的焦炭或木炭以及通常為石灰石或白云石的熔劑組成的爐料被裝入爐頂。該爐的工作原理是逆流反應器。當爐料通過豎井下降時，它被從爐底上升的熱氣體預熱和預還原。這些氣體是通過鼓風口引入富含氧氣的熱風產生的。熱風燃燒還原劑，產生還原氣體和在爐內進行的還原過程所需的熱量。被還原的包袱材料熔化形成HM（液態鐵），它與碳飽和并下降到爐膛。助焊劑與爐料中的雜質結合，產生熔融的爐渣，堆積在爐膛中的液態鐵上面。液態鐵和液態渣定期從爐子里被挖掘出來。

MBF表現出靈活性和競爭力，它適用于基本和鑄造級熱金屬（HM）的生產。MBF的重要特征包括簡單性和經濟性。MBF的其他特點如下。

成熟的技術和設備。

設計和設備比傳統的大型BF更簡單。

它在礦石焙燒方面具有靈活性，礦石焙燒的成分可以從100%的鐵礦石塊到任何鐵礦石塊和結塊（燒結礦或球團）的混合體。

可以使用一系列的還原劑，包括低質量的焦炭和木炭。

生產的HM質量與傳統的大型BF相似。

它的操作和維護與傳統的大型焚燒爐相似，但更靈活。

它的資本成本低，設備維護成本也低。

對于鑄鐵廠和小型鋼鐵廠來說，它是一種經濟而可靠的HM來源，在那里它被用于與由感應爐/電弧爐/能源優化爐組成的煉鋼車間向前整合，有時甚至與小型基礎氧氣爐一起使用。

顧名思義，MBF的尺寸很小，內部容積從35立方米到600立方米不等。MBF通常是低軸爐，爐子的有效高度從不到12米到20米左右不等。MBF通常能達到的生產率水平在2錫/日到遠高于3噸/日之間。

MBF的重要特點

MBF是一個豎井式爐子，在一個類似于坩堝的爐膛上疊加一個垂直的煙囪。MBF綜合體由BF本體、熱風爐、MBF頂部和裝料系統、幾個維護平臺、帶有幾個料倉的庫房系統、澆注平臺和澆注室、爐渣造粒系統、煤氣系統、BF煤氣凈化系統、原料和燃料供應系統、供電和其他公用設施供應系統以及鼓風機站和BF水循環系統等組成。MBF的布局通常非常緊湊，大多數支持HM生產的設施都安裝在離爐子本身非常近的地方。圖1顯示了帶有干氣凈化裝置的MBF的典型工藝流程圖。

圖1 帶有干氣凈化裝置的MBF的典型工藝流程圖

爐子是加工反應器，以下列方式參與鐵水生產系統。

它通過進料系統從倉庫接收已經準備好的負擔材料。

它接收由鼓風站的鼓風機產生并在熱風爐中加熱的熱風。熱風通常是富含氧氣的。

它產生并輸送HM和液態爐渣。

它將原始BF氣體輸送到氣體凈化系統。

它通過冷卻和公用設施系統接收冷卻水和壓縮空氣。

它由電力系統提供電力。

它是通過指揮和控制系統來控制的。

MBF通常有一個獨立的框架結構，有四個柱子支撐6個平臺和跳板橋（在跳板裝料的情況下），直接站在RCC基礎上。爐殼通常由不同厚度的結構鋼板建成。

兩個中國MBF的典型外形見表1。

在現代MBF中，半石墨碳塊通常用于BF底部，而鑄造碳塊用于爐膛。碳塊具有良好的導熱性和抗侵蝕性，可以有效保護爐底和爐膛。爐膛內壁一般采用陶瓷杯結構，內襯氧化鋁。剛玉磚和氧化鋁磚分別用于龍頭孔區和渣口區。爐膛、爐腹和部分煙囪區域通常使用氧化鋁磚進行襯墊。高密度粘土磚用于上層煙囪區域的內襯。爐子內殼通常用氧化鋁澆注料噴涂，其厚度為70毫米。對于BF喉部和頂蓋內襯，采用焊接錨栓和一層耐熱耐磨的澆注料。根據爐襯的設計，MBF的預期運行壽命在5年到10年以上的范圍內變化。

提高熱風溫度是增加MBF中煤粉噴入量和降低MBF中焦炭率的主要措施之一。熱風系統的設計通常是以這樣一種方式進行的，即通過使用BF氣體作為燃料，使熱風溫度保持在1200攝氏度。如今，MBF配備了3個具有旋轉切向圓頂燃燒設計的熱風爐。

熱風爐通過鼓風管從鼓風總管送入熱風。壺嘴與壺嘴冷卻器一起安裝。兩者都是由銅制成的。安裝在MBF中的聚能器數量取決于MBF的有用容積，并被設計為最佳爆破速度，在操作條件下通常在210米/秒至230米/秒之間。

如今，現代的MBF有一個水龍頭，熱金屬和熔渣都從這里流過。它們被一個撇渣板隔開，該撇渣板位于工作平臺上的HM轉輪中，位置恰當。在一些MBF中，有單獨的熔渣槽，用于挖掘液態熔渣。熱金屬流向鋼包或魚雷車，而液態爐渣則被輸送到爐渣造粒系統。

在MBF中使用的冷卻板，底部和爐膛使用的是三段式素面板，波什和腹部使用的是插入了耐火材料的板。為了有效地支持下層堆棧的磚襯，并減少BF外殼的開口，以提高MBF的密封性，堆棧區正在使用階梯式爐條。中層和下層煙囪一般使用鐵素體球墨鑄鐵的階梯。無縫鋼管被澆注在鋼梁內，肋板在鋼梁的熱表面。碳材料被夯實在凹槽中。水冷卻通常用于MBF底部。沖天爐系統由專門的水冷系統進行冷卻。

高爐的其他輔助設備有：（i）2級喉部裝甲；（ii）安裝在喉部料線附近的 "喉部紅外圖像攝像機"，用于檢測喉部區域的料液分布；以及（iii）頂部噴水和冷卻裝置，在頂部溫度很高時使用。

通常情況下，MBF都配備了跳過式裝料系統。在一些MBF中，使用傳送帶裝料來代替跳裝。對于MBF的頂部裝料，兩種系統都在使用，即（i）帶有分配器的雙鐘罩裝料，以及（ii）無鐘罩頂部系統?，F代的MBF采用的是無鐘罩頂部系統。

在無鐘罩頂部的情況下，通常使用兩種類型的分配方式，即（i）環型（單環型、多環型）和（ii）固定點型，。在環形分配的情況下，料斗中的材料通過同心環（單環）或多同心環（多環）的分配槽被裝入爐內。在單環式分配的情況下，分配槽在裝料時保持在相同的指定傾斜角度。如果是多環式分配，在裝料時傾斜角度可以多次改變?？梢栽诿總€角度位置進行一圈或多圈分配。在固定式分配的情況下，分配槽按照指定的傾斜角度定位，將材料分配到指定的地點。扇形分配也可以用無鐘罩的頂部裝載設備來完成。通常情況下，使用氮氣來達到均衡的目的。

爐內的裝料高度（料線）是通過兩根料桿來控制的。在正常生產過程中，通過料桿自動進行連續的料位檢測，料桿會隨著料位的下降而自動下降。當達到指定的料位時，料桿被抬起。爐料水平在控制室中顯示。

澆筑的房屋通常是長方形的，屋頂為鋼制，坡度為1:12，柱子為RCC。通風窗通常在屋頂設計中提供。澆注房配備有液壓操作的泥漿槍和液壓/氣動操作的帶孔鉆機。澆注室通常由一個袋式過濾器系統進行全面除塵。

在MBF中產生的BF氣體由4個數量的分離器取出，然后是4個數量的上升器，再由2個數量的上升器匯集到1個數量的下降器，最后進入除塵器。爐頂氣體的正常溫度在100攝氏度到300攝氏度之間，最高溫度為400攝氏度。爐頂的兩個吸氣口都配備了1個排氣閥，一般由液壓缸驅動。除塵器根據重力原理工作，從堿性氣體中去除粗大的灰塵。來自除塵器的BF氣體在濕式氣體凈化系統中進一步凈化，該系統由飽和器和一級和二級洗滌器組成，或者在干式氣體凈化系統中，由低壓除塵袋過濾器組成，使用氮氣反吹灰塵。

MBF的操作與傳統的大型BFs類似。當裝入高爐頂部的爐料，即鐵料（燒結礦/球團礦和塊礦）、還原劑（木炭或BF焦）和熔劑（石灰石和白云石）通過煙囪下降時，它們被從爐膛上升的熱氣和通過位于爐膛上方的豎井底部的通風口引入的熱風預熱。

加熱的空氣燃燒了從頂部裝入的大部分BF焦炭，以產生工藝所需的熱量，并提供還原氣體，以去除礦石中的氧氣。還原后的鐵熔化后流到爐膛底部。助焊劑與礦石中的雜質結合，產生礦渣，礦渣也會熔化并積聚在爐膛中的鐵液之上。液態鐵和液態渣不時地通過攻絲孔排出爐外。

這些天來，MBF配備了煤粉噴射（PCI），這是在風口處進行的?，F代MBF的PCI率可以達到150公斤/噸HM。表2中給出了MBF的常見操作參數。

整個MBF運行的控制和監督通常由MBF控制室進行，控制室通常位于MBF工作平臺附近?？刂葡到y通常由監督站、主PLC、警報器、聯鎖和保護裝置組成。在原料處理控制室一般也安裝一個遠程站。該系統是通過網絡連接的。監控系統通常用于控制過程參數、趨勢記錄和報警記錄。安裝一些現場儀器來測量和控制所有過程參數。一些重要的測量包括（i）壓力測量，（ii）溫度測量，（iii）流量測量，（iv）BF氣體粉塵水平測量，（v）庫存水平、滑道角度和節流閥開度的測量，以及（vi）負載材料的重量測量等等。鑄造車間設備操作的控制艙位于鑄造車間本身的一個安全位置，操作員可以從那里看到設備。

MBF的水冷卻系統通常需要連續的工業用水，包括(i)高爐爐殼冷卻，(ii)風口和風口冷卻器的冷卻，(iii)濕式氣體清潔系統，(iv)礦渣造粒，(v)BF頂部液壓系統冷卻，(vi)泥槍/鉆機液壓系統冷卻。所有的水都是再循環的。通常提供一個高架水箱，以滿足停電時的緊急需求。與所有水系統有關的主要參數都通過控制室的監督系統進行監測。