“十二五”时期,我国炼铁产量仍将保持增长的态势,但增速会明显放缓。炼铁技术在以下几个方面将有所发展和进步。
低成本炼铁技术的开发
由于原燃料价格高企、市场需求萎缩、同质化竞争激烈等诸多不利因素叠加,导致成本因素在钢企之间的竞争逐渐白热化,给炼铁生产和运营带来较大压力。炼铁企业通过精心操作和精细化管理等手段降低生产成本。原燃料占炼铁成本的70%左右,由于原燃料价格上涨,低品位、廉价原燃料的使用技术成为重要的开发课题。
在烧结矿生产过程中使用廉价铁矿石的技术开发逐步推进。20世纪90年代初期,日本为降低运输成本已由购买巴西矿转为购买澳矿,而且增加澳矿中属于廉价矿石的针铁矿(从1992年开始购买扬迪矿,从2002年开始购买马拉曼巴矿)的购入量。针铁矿含有很多结晶水。由于其中的铅蓝方石矿的脉石量及脉石中的氧化铝成分和结晶水含量高,而马拉曼巴矿含有很多的细矿,因此这些矿的烧结性能差,会导致烧结矿的强度下降。为此新日铁开发了采用选择制粒法使氧化铝封闭(无害化)的技术。另外,他们通过强化烧结机供料滚筒下的进料器的功能(ISF和风力筛选等),采用机架烧结法等提高烧结机的生产率,采用减少副原料法生产低SiO2烧结矿,强化制粒改善小球结构,由此提高了烧结矿的冷态转鼓强度(TI)和落下强度(SI),同时增加了针铁矿的使用比例。通过这些技术开发,2004年日本购买澳矿中针铁矿的使用比例达到了60%左右,并购买了高磷布鲁克曼矿或与马拉曼巴矿混合的矿石。
在焦炭生产中使用弱黏结煤的技术开发受到重视。日本在炼焦过程中还逐年增加了比黏结煤便宜的弱黏结煤的使用比例。在提高焦炉使用弱黏结煤比例时,提高焦炭强度的技术是不可或缺的。除了采用CDQ外,新日铁还开发了煤调湿技术(CMC)和型煤炼焦技术(DApS)。通过这些新技术的开发,配合煤中的水分已由90年代初期的18%左右下降到1999年的5%以下,在焦炭强度保持不变的条件下,弱黏结煤的使用比例超过了50%。
攻克低品质矿冶炼技术难点
原燃料价格不断攀升,炼铁品位呈下降趋势,而采用精料导致炼铁原料成本大幅度上升。不少企业不得不增加褐铁矿、高Al2O3矿等配比,采用部分低品位铁矿进行冶炼,导致工序能耗上升,污染物排放上升。炼铁企业采用多环布料、高风温、高富氧等措施,在高渣比条件下寻求最佳燃料比和煤比,追求最大的经济效益。
褐铁矿烧结技术特点:褐铁矿系含结晶水的赤铁矿,疏松多孔,堆密度小,而结晶水分解会导致更多孔隙的形成,因而高配比褐铁矿烧结一般出现烧结速度慢、烧结利用系数低、烧结饼结构疏松、成品率低及燃耗高等情况,这些都是大比例褐铁矿烧结工艺技术上的难点。
日本新日铁、韩国浦项等钢厂的烧结混匀矿中褐铁矿(扬迪矿、罗布河矿)配比已达45%~50%的水平。宝钢烧结褐铁矿在混匀矿中的配比已从1997年的14%提高至2010年的60%左右的水平。在高比例褐铁矿烧结条件下,采取优化配矿(配加结构致密的巴西CVRD粗粉、南非粉等)、适当增加燃料用量、延长点火时间、提高料层厚度和烧结矿碱度,并采取压料等技术措施,对稳定烧结矿产量、质量有明显效果。生石灰质量的好坏影响烧结生产的稳定性,提高生石灰质量是高比例褐铁矿烧结的重要基础。
高铝矿烧结技术特点:针对Al2O3含量高、液相不足的问题,适当提高烧结温度,烧结矿FeO增加1%。为适应高炉对MgO的要求,提高高碱度烧结矿MgO的含量,部分替代CaO;武钢、沙钢和日钢在烧结中配加轻烧氧化镁粉(MgO≥85%,SiO2<6%,CaO<2%)取得了较好的效果。部分企业在烧结配加高镁粉或在高炉配加高镁球也取得了较好的冶炼效果,降低了生产成本。
赤铁矿球团焙烧技术特点:随着精矿资源的贫乏和短缺,开发新的精矿资源是球团业面临的首要问题。内配煤不仅是节能的有效技术之一,也是解决赤铁矿焙烧过程中不发生氧化放热而弥补链箅机温度偏低的一种有效途径。采用含硼添加剂制备赤铁矿球团,其目的是为了提高球团强度,降低焙烧温度,节能降耗,但硼的加入会恶化赤铁矿球团的冶金性能。而根据硼与氧化镁的交互作用,硼可以提高球团强度,氧化镁可以改善球团冶金性能的特点,应该综合应用于赤铁矿球团焙烧中。
提升低碳炼铁技术水平
钢铁工业的基础是碳冶金学。而钢铁冶金过程产生的CO2主要来自于高炉中煤、焦炭与铁矿石的化学反应,即铁矿石的还原过程。炼铁工序直接和相关CO2排放超过90%,低碳炼铁是钢铁工业发展低碳经济的关键。由于原燃料品质劣化,入炉品位下降,导致炼铁入炉焦比和燃料比有所上升,CO2排放压力增大。未来将加大高炉炉顶煤气循环、全氧高炉、喷吹废塑料等新技术研发的力度,提升低碳炼铁技术水平。
总的来说,在后金融危机时代,我国炼铁加工业应抓住历史机遇,加快转变炼铁发展方式,实施差异化竞争战略,提升炼铁业技术和市场竞争力,实现我国炼铁业由大到强转变,成为在世界上有竞争力和影响力的炼铁生产强国。