摘要：本文敘述日鋼轉(zhuǎn)底爐目前生產(chǎn)運(yùn)行情況、生產(chǎn)指標(biāo)、存在的主要問題，以及采取的改進(jìn)措施，并且對目前國內(nèi)外轉(zhuǎn)底爐發(fā)展方向進(jìn)行展望。
關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)底爐；生產(chǎn)指標(biāo)

1 概述

       日照鋼鐵控股集團(tuán)有限公司2×20萬噸轉(zhuǎn)底爐直接還原生產(chǎn)線2010年5月投產(chǎn)。截至目前，已經(jīng)生產(chǎn)3年，是國內(nèi)建設(shè)周期最短，設(shè)備全面實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，投資額度最低，投產(chǎn)后改造改進(jìn)最大，目前運(yùn)行最好的大型生產(chǎn)工藝線之一。通過多次改造、改進(jìn)，工藝線全面打通，主要指標(biāo)達(dá)到或超過設(shè)計(jì)指標(biāo)。生產(chǎn)運(yùn)行成本控制在1000元/噸之內(nèi)，從我公司目前運(yùn)行來看是成熟可靠的，我公司目前正在籌建2×30萬噸轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)線。本文將對該生產(chǎn)線發(fā)展歷程及工藝選擇進(jìn)行回顧，對目前運(yùn)行指標(biāo)進(jìn)行公布，對進(jìn)一步發(fā)展存在問題進(jìn)行剖析，請從業(yè)者共同努力，及早解決，并對該工藝發(fā)展進(jìn)行展望，把中國轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)工藝打造成世界領(lǐng)先的煤基直接還原鐵技術(shù)。

2項(xiàng)目實(shí)施歷史回顧及目前生產(chǎn)運(yùn)行指標(biāo)

        日照鋼鐵轉(zhuǎn)底爐投產(chǎn)之初，也是問題百出，生產(chǎn)難以連續(xù)，完全依靠自身技術(shù)開發(fā)和生產(chǎn)探索，通過操作和設(shè)備持續(xù)改進(jìn)，改造改進(jìn)費(fèi)用與建設(shè)費(fèi)用相當(dāng)，通過兩年的改造，產(chǎn)量、作業(yè)率持續(xù)攀升，成本大幅下降，產(chǎn)品質(zhì)量得到改善，產(chǎn)品金屬化球團(tuán)得到煉鋼廠認(rèn)可，對降低鋼鐵料消耗起到很好的作用，同時(shí)脫除高爐灰中鋅、鉀、鈉等元素，對高爐爐況順行起到保障作用。

2.1歷史回顧

       2008.4-2009.6：與鋼鐵研究總院簽訂實(shí)驗(yàn)協(xié)議和合作框架協(xié)議，對轉(zhuǎn)底爐處理鋼廠粉塵及新西蘭海砂礦資源技術(shù)開發(fā)，實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、論證可行性及技術(shù)方案。

        2009.7-2010．5：2×20萬噸轉(zhuǎn)底爐設(shè)計(jì)及施工合同簽訂、設(shè)計(jì)施工開工，2010年4月1#線施工完成，開始烘爐。

        2010.5-2010.9：投產(chǎn)后，原料壓球系統(tǒng)問題較多，螺旋排料機(jī)制造及選材也出現(xiàn)問題，煙氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理的問題有所暴露。生產(chǎn)、調(diào)試，5-7月份主要是改造原料壓球系統(tǒng)，通過生產(chǎn)實(shí)踐改造原料壓球系統(tǒng)，8月份徹底打通了原料制備系統(tǒng)；其間單線試生產(chǎn)，月度產(chǎn)量1000 噸-4000噸，作業(yè)率30%左右。

        2010.9-2010.11：針對1#線暴露出的煙氣系統(tǒng)問題。對2#線煙氣系統(tǒng)進(jìn)行小范圍改造。

        2010.11-2011.4：雙線開始邊生產(chǎn)、邊改造，成品系統(tǒng)加裝篩分系統(tǒng)，月度產(chǎn)量8000-12000噸，作業(yè)率50%左右，煙氣系統(tǒng)嚴(yán)重制約生產(chǎn)，研究煙氣系統(tǒng)改造方案。

        2011.5-2012.3：簽訂了煙氣系統(tǒng)改造及余熱利用利用合同，對1#線煙氣系統(tǒng)拆除改造，建設(shè)余熱發(fā)電機(jī)組；2#線單線生產(chǎn)，產(chǎn)量8000噸左右，作業(yè)率60%左右。

        2012.3-2012.7：2#線煙氣系統(tǒng)改造；1#線單線生產(chǎn)，暴露出個(gè)別部位堵塞、腐蝕問題，同步進(jìn)行優(yōu)化改造，其間對2#線轉(zhuǎn)底爐爐底爐頂耐材進(jìn)行更換。作業(yè)率80%，月度產(chǎn)量8000-12000噸。

        2012.9-2012.12：雙線生產(chǎn)，其間12月份對1#線轉(zhuǎn)底爐爐底爐底耐材更換，其間月度產(chǎn)量14000-19000噸，扣除耐材更換時(shí)間作業(yè)率85%左右。

        2013.1-2013.5：雙線連續(xù)生產(chǎn)，5月份停產(chǎn)10天對冷卻機(jī)進(jìn)行更換，作業(yè)率88%-93%，產(chǎn)量24000-27000噸。

        從我公司轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)線發(fā)展提高的歷程來看，我們在摸索中奮進(jìn)，對于該工藝也曾經(jīng)懷疑過、彷徨過，但是在公司領(lǐng)導(dǎo)的大力支持下，改造不停步、在生產(chǎn)實(shí)踐中學(xué)習(xí)提高，逢修必改，其間完成改造項(xiàng)目129項(xiàng)，投入改造費(fèi)用1.7億元。始終秉承不斷創(chuàng)新完善的理念，終于在2013年達(dá)到預(yù)期效果，使我們的投入終于有了回報(bào)。所以我可以自豪地在國內(nèi)專業(yè)會(huì)議上宣稱，轉(zhuǎn)底爐直接還原工藝在國內(nèi)，目前已經(jīng)是成熟可靠的，并且我們將一直秉承創(chuàng)新理念，進(jìn)一步優(yōu)化完善工藝，在轉(zhuǎn)底爐直接還原工藝的進(jìn)一步發(fā)展和深化方面不懈努力，做行業(yè)的開拓者和領(lǐng)跑者。也希望與同行業(yè)多交流、多學(xué)習(xí)，共同探討提高。

2.2生產(chǎn)運(yùn)行指標(biāo)

 
表1 2013年1-5月份日鋼金屬化球團(tuán)產(chǎn)量表

表2 2013年1-5月份日鋼轉(zhuǎn)底爐綜合作業(yè)率

表3 2013年1-5月份日鋼綜合制造成本

       轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)金屬化球團(tuán)的主要質(zhì)量指標(biāo)是產(chǎn)品中金屬鐵含量與全鐵含量之比（MFe/TFe）。日鋼轉(zhuǎn)底爐設(shè)計(jì)金屬化率70%以上，目前穩(wěn)定在50%以上，主要由于金屬化率指標(biāo)提高導(dǎo)致成品含粉率升高，目前為平衡產(chǎn)量與質(zhì)量關(guān)系而保持目前水平。

        從生產(chǎn)實(shí)踐來看，達(dá)到設(shè)計(jì)水平的金屬化率是不存在技術(shù)問題的，在生產(chǎn)實(shí)踐中，金屬化率指標(biāo)最高達(dá)到了85.59%，主要是作為生球還原劑的配碳量和爐內(nèi)還原溫度達(dá)到設(shè)計(jì)條件，金屬化率指標(biāo)是完全有保障的。

       鋼鐵企業(yè)為了防止輕金屬在高爐除塵灰、燒結(jié)除塵灰等粉塵中富集，造成高爐堿金屬富集、爐況不順等，通過轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)對鋼廠含鐵粉塵進(jìn)行集中處理，達(dá)到鋼廠粉塵中鋅、鉀、鈉等輕金屬的處理，所以考核該工藝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的另外一條是堿金屬脫除率。通過前期生產(chǎn)實(shí)踐，較好地達(dá)到了此項(xiàng)目標(biāo)，具體指標(biāo)如下：

 表4  堿金屬脫除率情況一覽表

      上表數(shù)據(jù)可以說明，轉(zhuǎn)底爐脫除鉀、鋅、鈉等輕金屬效果都可以達(dá)到90%以上。

3轉(zhuǎn)底爐直接還原尚需改進(jìn)的問題

       我公司轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)工藝，雖然在鋼鐵企業(yè)內(nèi)部，但是是一個(gè)獨(dú)立的單元體，自建煤氣發(fā)生爐，余熱發(fā)電60%電力就足夠本單元用電，其余40%外供本企業(yè)，成本指標(biāo)除原料成本是內(nèi)部價(jià)，其余全部為市場價(jià)，并按照投資額度的8%提取折舊。從轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)實(shí)踐來講，目前轉(zhuǎn)底爐工藝全線通暢，生產(chǎn)效率較高，作業(yè)率穩(wěn)定在90%以上，降低制造成本，提高效益是轉(zhuǎn)底爐工業(yè)化生產(chǎn)的首要目標(biāo)，通過3年生產(chǎn)實(shí)踐，對于目前存在的共同問題與各位共同探討：

       1) 原料制備系統(tǒng)選擇圓盤造球還是壓球工藝，目前都在探討和使用中，圓盤造球使用原料范圍窄，但是成本較低；高壓壓球使用原料范圍寬泛，但是成本較高，壓球工藝目前來看可相對提高轉(zhuǎn)底爐產(chǎn)量，所以目前攀枝花龍蟒和日鋼轉(zhuǎn)底爐產(chǎn)量是比較高的。

       2) 轉(zhuǎn)底爐本體是一個(gè)比較成熟的環(huán)形加熱爐的轉(zhuǎn)換，但是爐內(nèi)溫度和氣氛的控制以及爐子本體的密封和保溫是轉(zhuǎn)底爐節(jié)能降耗的重點(diǎn)，尤其爐子各區(qū)的準(zhǔn)確控制是轉(zhuǎn)底爐高效生產(chǎn)的基礎(chǔ)。另外轉(zhuǎn)底爐大型化也是今后制約該工藝能否大量推廣的制約因素之一。

       3) 煙氣處理系統(tǒng)如何確保通暢順行的條件下實(shí)現(xiàn)高溫?zé)煔獾挠酂崂煤统龎m后的達(dá)標(biāo)排放，日照鋼鐵在此方面投資做了一些大膽的嘗試，希望有關(guān)參與方能夠共同開發(fā)出更簡潔高效的煙氣處理和余熱利用方案，完全打通制約該工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。此問題國外轉(zhuǎn)底爐工藝也有此類問題。該問題既是工藝暢通的需要，也是經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、降低成本的需要。

        4) 轉(zhuǎn)底爐直接還原工藝從主工藝機(jī)理性研究實(shí)驗(yàn)室開發(fā)上已經(jīng)不存在問題，只是如何完全轉(zhuǎn)化為大型工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)，尤其工業(yè)化生產(chǎn)后隨之需要的工藝設(shè)備如何確保滿足工業(yè)化生產(chǎn)的需要，如轉(zhuǎn)底爐排料設(shè)備、壓球機(jī)或造球及原料干燥設(shè)備、布料設(shè)備、冷卻設(shè)備等，需要機(jī)械制造行業(yè)共同努力去優(yōu)化完善。

        5) 產(chǎn)品金屬化球團(tuán)由于大都采用螺旋排料機(jī)出料，之后再采用圓筒冷卻機(jī)冷卻，在出料和冷卻過程中造成成品含粉率過高（20%-50%）。

        6) 轉(zhuǎn)底爐直接還原發(fā)展的最根本性制約因素，是金屬化率偏低（70-85%之間）和單位面積產(chǎn)量低的弊病，金屬化率偏低從實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)可以爐內(nèi)微正壓實(shí)現(xiàn)提高，但是工業(yè)化后，爐頂局部溫度過高影響轉(zhuǎn)底爐壽命；單位面積產(chǎn)量低主要是布料只能鋪1-1.5層，而工業(yè)化生產(chǎn)難以達(dá)到理想狀態(tài)；需要長遠(yuǎn)的工藝設(shè)備改進(jìn)來改觀此制約因素。

        7) 轉(zhuǎn)底爐大型化問題，與國內(nèi)同行業(yè)交流，近年單爐最大處理量預(yù)計(jì)可建設(shè)到40-50萬噸，再發(fā)展必須對配套的單體機(jī)械高溫設(shè)備制造技術(shù)的改進(jìn)優(yōu)化，風(fēng)險(xiǎn)較大。

         8) 轉(zhuǎn)底爐直接還原工藝生產(chǎn)的金屬化球團(tuán)的進(jìn)一步加工處理，是下一步發(fā)展該工藝的重點(diǎn)，攀枝花地區(qū)的釩鈦磁鐵礦處理，后面都是融分電爐，鋼鐵企業(yè)都是加入轉(zhuǎn)爐或高爐，利用轉(zhuǎn)底爐都是處理復(fù)雜的低品質(zhì)礦物，產(chǎn)品中渣相含量較高，如何進(jìn)一步高效利用，形成完整的工藝鏈條也是發(fā)展低品質(zhì)礦綜合利用的要求和發(fā)展方向。

4對轉(zhuǎn)底爐直接還原技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展方向展望

        日鋼轉(zhuǎn)底爐通過三年的生產(chǎn)實(shí)踐，制約性問題都得到改進(jìn)，能夠完全達(dá)產(chǎn)達(dá)效，轉(zhuǎn)底爐直接還原工藝是可行而經(jīng)濟(jì)的直接還原工藝。目前國內(nèi)轉(zhuǎn)底爐直接還原工藝已經(jīng)建成的生產(chǎn)線有攀枝花龍蟒集團(tuán)、馬鋼、日鋼、沙鋼、萊鋼、攀鋼、天津榮程鋼鐵等，龍蟒集團(tuán)和攀鋼以釩鈦礦直接還原工藝與熔分電爐為主工藝流程冶煉鐵水，提取鈦渣，其它轉(zhuǎn)底爐主要是處理鋼廠粉塵或低品質(zhì)復(fù)合礦，擴(kuò)大資源利用。從龍蟒、日鋼、馬鋼、沙鋼三家連續(xù)生產(chǎn)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，轉(zhuǎn)底爐直接還原工藝工業(yè)化生產(chǎn)是可行而且日趨成熟的，前面論述存在的問題需要在設(shè)計(jì)、建設(shè)及生產(chǎn)期間，相關(guān)參與方共同努力是完全可以解決的。

       對于轉(zhuǎn)底爐直接還原工藝要有正確的定位，目前筆者認(rèn)為主要在處理復(fù)合礦、鋼廠粉塵脫除輕金屬等方面具有很大優(yōu)勢，適合于國內(nèi)推廣。對于利用一般礦直接應(yīng)用轉(zhuǎn)底爐-熔分電爐工藝直接生產(chǎn)鐵水（半鋼），從工藝上來講也是完全可行的，但是經(jīng)濟(jì)性需要實(shí)踐檢驗(yàn)。

        另外，國內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)已經(jīng)完成使用轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)“珠鐵”工藝的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)室開發(fā)研究已經(jīng)成功，但在工業(yè)化生產(chǎn)中生產(chǎn)中轉(zhuǎn)底爐溫度提升100℃以上，原料結(jié)構(gòu)、排料設(shè)施、渣鐵分離等工業(yè)化設(shè)施正在完善之中，為該工藝提供了無限的遐想發(fā)展空間。除了鋼廠粉塵處理已經(jīng)在國內(nèi)外日趨成熟的基礎(chǔ)上，科研機(jī)構(gòu)所作的通過轉(zhuǎn)底爐處理各類復(fù)合礦（銅渣、鎳渣）技術(shù)，也是轉(zhuǎn)底爐直接還原技術(shù)的發(fā)展空間的拓展。

       轉(zhuǎn)底爐直接還原技術(shù)目前科研單位及設(shè)計(jì)單位至少有三家建立了獨(dú)立的試驗(yàn)單元，洽談試驗(yàn)和工藝設(shè)計(jì)方案者甚多，但是對于產(chǎn)品金屬化球團(tuán)的使用研究，重視和投入不夠，這也需要依據(jù)資源和工藝流程特性進(jìn)一步優(yōu)化。從鋼鐵行業(yè)來看，直接還原工藝目前只是一個(gè)對于主工藝流程的補(bǔ)充，不足以撼動(dòng)百年發(fā)展歷史的鋼鐵主流程

        最后希望有更多的業(yè)界同仁為轉(zhuǎn)底爐直接還原工藝發(fā)展做出理論基礎(chǔ)、試驗(yàn)研究和工業(yè)化實(shí)踐探索。