煉鐵是冶金工業(yè)中不可缺少的一部分，我國鋼鐵剛也的發(fā)展也非常迅速，但是伴隨著而來的就是全球的環(huán)境問題，很多專家也對此進行了一些研究。文章是一篇鍛壓技術期刊投稿的論文范文，主要論述了煉鐵技術系統(tǒng)的物質(zhì)流與能量流探討。

 　　摘要：本文從煉鐵系統(tǒng)的物質(zhì)流和能源流兩個方面出發(fā)，對煉鐵系統(tǒng)所消耗的能源和資源情況進行了詳細分析。

　　【關鍵詞】煉鐵系統(tǒng),物質(zhì)流,能源流

　　近年來，全球氣溫開始變暖，對自然環(huán)境和人類生活造成了嚴重影響。鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)和運行的過程中所產(chǎn)生的能源消耗，廢棄排放是致使全球氣溫升高的主要原因，因而受到了社會的廣泛關注。鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中，煉鐵系統(tǒng)的能耗和二氧化碳的排放對氣溫影響最為嚴重。碳素是煉鐵系統(tǒng)消耗的主要能源，而碳素在燃燒過程中會釋放大量CO2。因此，為了保證人類擁有健康美好的生活環(huán)境，為了建設節(jié)約型社會，必須提高煉鐵系統(tǒng)的能源效率。

　　1 煉鐵系統(tǒng)的物質(zhì)流和能源流之間的相互關系

　　根據(jù)相關學者和專家的研究表明，能源流和物質(zhì)流實質(zhì)上既相互對立和制約，又相互統(tǒng)一和聯(lián)系。首先，從物質(zhì)流角度分析，在整個鋼鐵生產(chǎn)過程中，物質(zhì)流始終與能源流相伴而存在。而從能源流角度而言，在生產(chǎn)鋼鐵的過程中，能源流卻沒有伴隨著物質(zhì)流的整個生產(chǎn)狀態(tài)，一部分能源流在某些因素的影響下，往往脫離了物質(zhì)流，進行獨立的運作。

　　在煉鐵系統(tǒng)中，能源流和物質(zhì)流同樣也存在著以上所闡述的關系特點。該系統(tǒng)存在著兩個端口，一個是輸入端，另一個是輸出端。通常情況下，在系統(tǒng)輸出端，液態(tài)高爐渣和鐵水可以有效承載一部分的能量輸出。同時，通過輸出端口，大量的廢氣、廢煙、以及高爐煤氣能夠帶著相關能量以獨立的能量流形式進行有效輸出。在系統(tǒng)的輸入端，焦粉、鐵礦粉、焦炭、熔劑、煤粉以及鼓風都不在統(tǒng)一系統(tǒng)中，而是相互分離的。而在系統(tǒng)生產(chǎn)和運行過程中，它們又能夠相互作用和影響。生產(chǎn)鐵水是通過高爐完成的，而對鐵礦粉進行造塊是通過燒結工序完成的。

　　2 探討煉鐵系統(tǒng)的物質(zhì)流和能源流

　　2.1 燒結工序

　　燒結主要是通過物理變化將粉狀的物料轉(zhuǎn)化為塊狀。其中，燒結工序加工的主體是鐵素流，在此過程中，碳素流是一種能量流，所發(fā)揮的作用僅僅是為鐵素流的生產(chǎn)加工提供適宜的溫度。同時，在這個加工過程中，碳素流轉(zhuǎn)化過程和燃燒情況與二氧化碳的排放和能量的利用效率密切相關。

　　在燒結工序中，能量流和物質(zhì)流也存在著既相互聯(lián)系又相互獨立的關系。其中鐵礦粉、點火煤氣、焦粉和熔劑在燒結工序的輸入端是相互分離的，然而在具體的燒結過程中，他們又開始相互影響和作用，發(fā)生反應，進行燃燒，為鐵礦粉的造塊而服務。在燒結工序的輸出端，經(jīng)過燒結變成紅熱狀態(tài)的物質(zhì)對部分能量的輸出進行著承載。同時，能量在大量燒結廢氣的夾帶下從端口輸出，它們的輸出是以獨立形式進行的。為了更好的對資源進行利用以及節(jié)約資源，減少對環(huán)境的污染和破壞，應該利用余熱鍋爐對燒結礦所帶的熱能和燒結廢氣所帶的熱能進行轉(zhuǎn)換，使其變成蒸氣。同時，也可以利用汽輪機來實現(xiàn)其轉(zhuǎn)換，使其變成電力，進行回收利用。

　　2.2 高爐煉鐵工序

　　高爐煉鐵也就是將相關造鐵物質(zhì)在高溫下進行冶煉。在鋼鐵制造總體流程中，該環(huán)節(jié)是資源、物質(zhì)流通量以及能源消耗最多的環(huán)節(jié)之一。在該過程中，從爐頂裝料開始，高爐煉鐵整個生產(chǎn)過程的物質(zhì)流和能量流中的含鐵原料以及焦炭等物料就通過爐頂布料器進入高爐，然后利用熱風爐對空氣進行預熱，再然后通過風口將預熱后的空氣吹入高爐。在空氣作用下，粉煤和焦炭在高爐中進行著燃燒，在燃燒的過程中，這些物質(zhì)會發(fā)生反應形成一氧化碳和氫氣。而這兩種物質(zhì)由于自身具有較輕的特點，因而會在爐內(nèi)上升，上升過程中又會與塊礦、燒結礦、球團礦等含鐵的原料發(fā)生還原反應。在還原反應中，鐵氧化物被還原成鐵水，然后排出高爐，而鐵礦石中的一些雜質(zhì)則會在此過程中進入爐渣，最終也會排出高爐。同時，可以對在該工序中產(chǎn)生的大量高爐煤氣進行除塵處理，然后將其作為鍋爐、風爐以及加熱爐等的燃料使用，從而達到廢物利用目的，并有效提高了能源的利用效率和使用效率。

　　高爐煉鐵過程中，物質(zhì)流和能量流的相互關系與燒結工序大致相同。也就是說，在高爐的輸出端，大部分能量在鐵水和液態(tài)狀高爐渣的承載下有效得到了輸出。同時，熱能、動能和化學能在大量高爐煤氣的帶動下以獨立的形式從輸出端口輸出。而在高爐的輸入端，煤粉、燒結礦以及鼓風也是相互分離。在高爐內(nèi)部，它們又會發(fā)生一定聯(lián)系和反應，又會進行相互作用。例如：燒結礦、煤粉、鼓風以及焦炭通過相互作用，會發(fā)生燃燒反應，燃燒升溫又會發(fā)生還原反應等。

　　3 煉鐵系統(tǒng)二氧化碳排放探討

　　當前社會形勢下，工業(yè)的飛速發(fā)展特別是鋼鐵行業(yè)的發(fā)展加大了二氧化碳的排放量，而二氧化碳大量的存在于空氣中給人類社會造成了巨大的危害和影響。鋼鐵生產(chǎn)和加工過程中，二氧化碳主要是燃燒大量能源而引起的。據(jù)相關統(tǒng)計，能源消耗中所排放的二氧化碳比例占據(jù)了整個鋼鐵工業(yè)排放二氧化碳總量的百分之九十以上。同時，煉鐵系統(tǒng)中所消耗 能量又占據(jù)著鋼鐵企業(yè)能耗總量的百分之六十以上，因此，煉鐵系統(tǒng)所排出二氧化碳總量超過了企業(yè)總量的百分之五十。由此可以看出，鋼鐵聯(lián)合企業(yè)治理能耗的重點在于優(yōu)化和提高煉鐵的能耗效率。

　　4 減少能耗的主要途徑

　　煉鐵系統(tǒng)的能量流能為煉鐵系統(tǒng)的物質(zhì)流提供充足的熱量，保證鐵水的生產(chǎn)順利進行，同時能量流在鐵水生產(chǎn)過程中還會產(chǎn)生大量的二次能源。其中，煉鐵系統(tǒng)中，只有小部分的能量流脫離物質(zhì)流而獨立運行，大部分能量流始終隨著物質(zhì)流運行。燒結工序中，為了提高減少鐵素物質(zhì)流在工序中的消散，提高燒結礦的成品率，需從各個鋼鐵企業(yè)能源實際出發(fā)，對燒結礦的返礦率進行降低，對燒結的廢棄物進行再利用，對資源進行循環(huán)使用，提高資源利用效率。同時，目前鋼鐵企業(yè)減排二氧化碳的主要方法在于對煉鐵系統(tǒng)的能源消耗進行有效控制。

　　5 結束語

　　根據(jù)以上分析，在全世界倡導節(jié)能減排的基礎上，全國范圍內(nèi)的各個工業(yè)企業(yè)特別是對耗能巨大，排放廢氣和廢物巨多的鋼鐵企業(yè)來說，必須對此引起高度重視。煉鐵系統(tǒng)的工作環(huán)節(jié)作為煉鐵生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，相關企業(yè)必須控制對其能源的使用效率，盡量做到資源的有效利用。

　　參考文獻

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　　相關期刊簡介：《鍛壓技術》雜志雙月刊創(chuàng)刊40多年來,以其報道技術內(nèi)容新穎、信息量大、實用性強的辦刊特色深受廣大讀者的歡迎與愛戴。內(nèi)容：主要報道鍛造和模鍛、板料成形、擠壓、特種成形(旋壓、輥鍛 、擺碾、斜軋、橫軋和斜橫軋)等領域的新理論、新工藝、新設備以及相關的技術問題，包括模具設計與制造技術，摩擦與潤滑技術，鍛壓工藝參數(shù)與設備力能參數(shù)的測試技術，鍛壓CAD/CAM技術，機械化自動化和柔性生產(chǎn)控制技術等。既有科研成果和國內(nèi)外動向，也有技術革新和現(xiàn)場經(jīng)驗。