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我国炼铁技术的研究与应用进展

发布者:互联网 时间:2013/11/13 浏览次数:985

“2012年我国生铁产量65790.5万吨,比2011年增加2342.4万吨,增长了3.7%,大体占到世界生铁产量的“半壁江山”。炼铁原料、高炉、非高炉和炼铁环保的技术都取得了明显的进展。”近日,在第九届中国钢铁年会上,中国金属学会炼铁分会秘书长张建良分析总结了我国炼铁学科的发展情况,并指出了与国外先进水平的差距。

炼铁技术研究与应用进步明显

炼铁原料技术日益得到重视。张建良指出,烧结工序的超厚料层技术、烧结余热回收技术、烟气脱硫脱硝技术等,球团工序的赤铁矿球团技术、高MgO球团技术等,焦化工序的干熄焦技术、炼焦煤湿度控制技术、捣固焦技术等的研发与应用都取得了进步,并表现出以下特征:

设备大型化的趋势明显。目前我国新建或更新改造的大型钢铁企业都非常重视配套大型原料场的建设,重视混匀矿的堆积技术。如太钢建成的660m2大型烧结机,标志着我国烧结机设计、设备制造和施工建设已进入世界先进水平。

烧结生产科学探索实践规律,并取得一系列技术进步。烧结生产注重充分了解各类型铁矿石的高温烧结性能;坚持强化制粒,达到小球烧结的要求;坚持采用700mm~800mm的厚料层低温烧结工艺;重视烧结矿的矿物组成和矿物结构。我国在降低烧结漏风率的技术与装备,烧结余热回收、发电技术,大中型烧结机全面配套烧结烟气脱硫装备,以及大型烧结机自动控制和专家系统的开发应用方面进展顺利。

球团技术得到进一步发展。针对我国铁矿资源条件,进口赤铁矿精矿球团矿的研究及应用不断发展;熔剂型和高MgO球团受到高度重视;铁精矿高压辊磨或润磨、配加优质膨润土和复合黏结剂降低膨润土用量,以及提高球团矿质量的技术被普遍应用;球团矿生产装备大型化和自动化水平不断提高。

提质降本的焦化技术得到推广应用,并提出了高反应性焦炭热性能评价新方法。采用捣固焦技术,可以多配入高挥发分煤和弱黏结性煤,扩大炼焦煤源,降低炼焦成本。与顶装焦相比,用同样的配煤比焦炭质量会有明显提高。宝钢在新疆八钢配煤中将艾维尔沟煤的配比大幅提高,达到62%,生产出的焦炭仍然能够满足2500m3高炉的生产要求。焦炭CRI高达58%,CSR最低只有13.5%。

低碳、高效、长寿技术成为高炉炼铁研究应用的重点。张建良特别介绍了炉料分布控制技术、炉顶煤气干法除尘技术、高炉长寿技术、高风温技术、富氧喷煤技术、高炉操作技术、专家系统和监测技术等方面的进展:

大型高炉无料钟炉顶装料设备已经实现了国产化。我国成功开发出激光测料面技术设备,在国内500余座高炉上应用,还出口到美国、加拿大、俄罗斯等国。

高炉煤气干法除尘技术设备已在我国得到普及。1000m3及以下高炉几乎全用布袋除尘工艺;首钢京唐两座高炉(5500m3)、包钢4号高炉(2200m3)、鞍钢新4号高炉(2580m3)等大型高炉也采用了干法除尘。

高炉长寿获得突破,尤其是大型高炉表现突出。例如,宝钢3号4350m3高炉服役至今已经19年,武钢5号3200m3高炉服役年限达到15.6年。

高炉高风温技术获得突破。2012年我国有50多座高炉年平均风温超过1200℃,我国完全掌握单烧低热值高炉煤气达到风温1280℃±20℃的整套技术。

富氧喷吹煤粉技术的应用更加注重经济性。我国已掌握了喷吹煤粉的全套技术,可以达到高喷煤量,2012年重点企业的平均喷煤量已达到150kg/t;研究提出了与冶炼条件相适应的经济喷煤量,降低燃料比和生铁成本。

高炉操作综合技术的提高,促进了我国高炉生产的稳定顺行和降本增效。我国高炉操作技术的重点是保证炉缸有充沛的高温热量和提高煤气利用率。首钢京唐和沙钢相继建成投产的5500m3和5800m3特大型高炉,标志着我国大型高炉的设计、设备制造、操作和管理技术达到了世界先进。

专家系统和监测技术的应用,明显提高了高炉生产的效率。基于模式识别理论设计的高炉冶炼专家系统,可以准确反映高炉冶炼过程的复杂性,实现高炉过程的准确控制。宝钢自主研发的高炉智能控制专家系统,在炉温调节、气流控制、配料操作和热风炉燃烧等方面实现了闭环控制,实际应用效果明显,燃料比从488.9kg/t下降到485.4kg/t。

低温冶金技术在理论和应用方面都取得了进步。微细铁粉具有纳米晶粒,储能的铁粉能提高还原气体的利用率。其应用包括改进的熔融还原炼铁工艺、优化海绵铁和粒铁的低温还原工艺等。

非高炉炼铁技术的研究不断深入。据张建良介绍,在直接还原工艺方面,煤制气—竖炉直接还原实现了取消天然气重整工序———HYL/Energiron技术,还原铁可以热出料、热输送、热DRI,许多专家和企业认为其将成为我国直接还原铁生产的主要途径。在熔融还原工艺方面,COREX-3000着重于改进中心气流分布管进气形式、循环输出煤气、拓展原燃料资源,FINEX工艺着重于多级流化床还原、直接还原铁粉热压块、粉煤压块工业型煤,但技术都须不断完善,能耗和成本较高。

环保技术成为钢铁企业的应用热点。他指出,2012年国家环保部发布了一系列有关炼铁的环保排放标准,日益严重的环保压力促进了环保技术的开发应用。

炼铁工序能耗降低。近两年我国重点钢铁企业炼铁系统工序能耗取得较好的成绩,特别是高炉炼铁工序能耗的下降有效降低了吨钢综合能耗。

烧结烟气脱硫脱硝设备受关注。近年来,我国越来越多的烧结机配备了烟气脱硫设施(超过300套);我国湿法脱硫技术(石膏法、氨水法)已经成熟,相应还可脱硝30%左右;已成功开发活性炭脱除SO2和NOX的技术装备。

含铁尘泥的综合利用得到重视。目前钢铁厂含铁尘泥的处理工艺可分为物理法、湿法和火法三大类;火法工艺对含铁尘泥的处理生产效率较高、处理规模大,将是未来含铁尘泥资源化利用的主要途径。

转底炉工艺应用进展顺利。国内已有多家企业进行工业规模转底炉建设和生产,其中包括马钢莱钢、日钢、沙钢等厂采用转底炉处理冶金粉尘,龙蟒集团采用转底炉处理钒钛磁铁矿等。

多种余热回收装置的研发应用得到推进。国内已开发出余热锅炉、热管、翅片管等各类回收冷却机热废气和烧结机尾烟气的余热回收设备;高炉渣显热回收技术具有广阔的应用前景,而我国在这一领域的研究还不够深入。

正视差距科学发展

“我国炼铁企业众多(不完全统计有700多家)而且分散,集中度较低,各企业之间技术发展水平不平衡,与国际先进水平相比还存在一定的差距。”虽然有成绩,但张建良也提示大家正视不足。

我国燃料比偏高,精料程度较差,片面追求高冶炼强度以达到高容积利用系数,盲目追求高喷煤比,装备存在“大马拉小车”现象,炼铁集中度低,一部分技术装备水平低,环保投入少,环境治理差,炉渣显热基本未回收,高炉喷吹废塑料尚未应用。这些问题都是炼铁系统有待解决的问题和努力的方向。

张建良强调,当前产能过剩是结构性的,应该深化改革,淘汰落后产能,实现标本兼治。他同时对炼铁技术发展提出以下建议:一是支持技术创新,提高自主创新能力,实现钢铁生产节约化;二是继续认真贯彻高炉炼铁以精料为基础的方针,特别是要在努力提高焦炭质量上下功夫;三是提高热风温度是降低高炉燃料比的有效手段,各企业应结合具体情况找出技术难点,尽快提高热风温度;四是加强对大型高炉长寿技术和不同工况条件最佳喷煤比的研究,加强非高炉炼铁理论和新工艺技术的研究。