再過若干年,地球的煉焦煤將近枯竭之時(shí),當(dāng)人類翻開世界煉鐵史,公元2007年5月30日這一天,歷史記載的或許不是自6月1日起中國鋼材出口加征關(guān)稅,而是韓國總統(tǒng)盧武鉉親自出席浦項(xiàng)制鐵所年產(chǎn)150萬噸規(guī)模FINEX工廠的竣工儀式。
一、熔融還原法的特點(diǎn)
高爐是當(dāng)前生產(chǎn)鐵水的主體工藝,但高爐冶煉鐵水需要有配套的煉焦和燒結(jié)工藝。為了滿足不斷增長的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境要求,在過去4O 年里,熔融還原煉鐵(Smelting Reduction—SR)得到了發(fā)展,這些工藝都是直接使用煤冶煉鐵水,從而避免了煉焦工藝的環(huán)境污染。開發(fā)的熔融還原煉鐵工藝共有3O余種。
熔融還原成為當(dāng)代鋼鐵工業(yè)前沿技術(shù)的原因是:
(1)熔融還原工藝不使用焦炭,不需建焦?fàn)t和化工設(shè)施,使用塊礦和部分球團(tuán)礦時(shí)可不建燒結(jié)設(shè)施,減少了較大污染源。為實(shí)現(xiàn)鋼鐵廠清潔生產(chǎn)、減少環(huán)境污染創(chuàng)造了條件。
(2)焦煤資源少,且分布不均勻,煉鐵不用焦煤有利于鋼鐵工業(yè)可持續(xù)性發(fā)展
(3)熔融還原煉鐵流程短,投資少,具有降低生產(chǎn)成本的潛力,許多國家都在積極開發(fā)、研究熔融還原煉鐵新工藝。如奧鋼聯(lián)的COREX、韓國POSCO和奧鋼聯(lián)聯(lián)合開發(fā)的FINEX、澳大利亞的AUslron和Hlsmelt、俄羅斯的ROMELT、日本的DIOS、美國的AISI、歐洲的CCF和CLEANMELT等。
上述工藝又可分為2類:COREX和FINEX用于原豎爐和熔融氣化爐相結(jié)合的熔融還原裝置; AUslron、Hlsmelt、ROMELT和DIOS等用于鐵浴式裝置. 其中DIOS為用于將原豎爐和熔融氣化爐相結(jié)合的鐵浴式裝置。
但到目前為止,只有3種熔融還原煉鐵工藝發(fā)展到了工業(yè)化規(guī)模。
首先實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的熔融還原煉鐵工藝是由西門子奧鋼聯(lián)公司開發(fā)的COREX工藝,采用塊礦或球團(tuán)礦作原料。第一座年產(chǎn)能4O萬tCOREXC一1000工廠在南非伊思科爾(Iscor)廠于1989年開始商業(yè)化運(yùn)行。1995年至1999年間,先后建成四座年產(chǎn)能60~80萬t的COREX C一2000生產(chǎn)廠:一座建在韓國的浦項(xiàng),一座建在南非的撒丹那(Saldanha),兩座建在印度的金達(dá)爾(JSW)。正在建設(shè)的還有寶鋼的年產(chǎn)150萬t的COREX C一3000工程,計(jì)劃于2007年下半年開始商業(yè)化生產(chǎn)。此外,目前印度Essar Hazira公司的奧里薩邦(Orissa)鋼鐵廠正在重新安裝兩臺(tái)從韓國韓寶(Hanbo)鋼鐵廠搬遷的COREX C-2000設(shè)備,計(jì)劃于2007年投產(chǎn)。
世界上60%的鐵礦資源是粉礦,而且粉礦的價(jià)格比塊礦的價(jià)格要低。FINEX工藝和Hlsmeh工藝可以直接使用粉礦,具有成本和環(huán)境優(yōu)勢(shì),可以省去粉礦造球或燒結(jié)的造塊工藝過程。2005年,第一座年產(chǎn)6O萬t的Hlsmeh工廠在澳大利亞的奎納納(Kwinana)開始投入運(yùn)行。FINEX是迄今最先進(jìn)的直接用粉礦的熔融還原煉鐵工藝。
二、POSCO和FINEX
POSCO雖然從1968年創(chuàng)立以來,從海外先進(jìn)鋼鐵公司引進(jìn)技術(shù)并使其轉(zhuǎn)換為特有技術(shù),從而創(chuàng)出最高生產(chǎn)效率和成本競(jìng)爭(zhēng)力,并被認(rèn)可為世界最具競(jìng)爭(zhēng)力的鋼鐵公司,引領(lǐng)世界鋼鐵產(chǎn)業(yè)的源泉技術(shù)領(lǐng)域,持續(xù)推進(jìn)與規(guī)模和水平相符的特有革新技術(shù)的開發(fā)。
POSCO為了鞏固全球競(jìng)爭(zhēng)力優(yōu)勢(shì),領(lǐng)先于擁有100年以上鋼鐵歷史的先進(jìn)鋼鐵公司,成功開發(fā)出能夠代替一直被評(píng)價(jià)為最具競(jìng)爭(zhēng)力的高爐工藝的技術(shù),把世界鋼鐵制造技術(shù)水平提高到新的高度,進(jìn)一步鞏固了在鋼鐵行業(yè)世界先進(jìn)技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)地位。POSCO在此次150萬噸規(guī)模FINEX商用設(shè)備竣工的同時(shí),今年將通過對(duì)光陽3號(hào)高爐改造、浦項(xiàng)2煉鋼和光陽2煉鋼設(shè)備合理化投資等,在2008年將達(dá)到3,400萬噸的粗鋼產(chǎn)量,根據(jù)WSD針對(duì)世界級(jí)鋼廠的競(jìng)爭(zhēng)力最近一次的排名,POSCO位居第二,中國寶鋼在第四。
環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是韓國POSCO可持續(xù)發(fā)展必須滿足的三大效益。世界的發(fā)展趨勢(shì)是可持續(xù)發(fā)展??沙掷m(xù)發(fā)展意味著企業(yè)在經(jīng)濟(jì)上的收益、環(huán)境上的健全以及社會(huì)上的責(zé)任,這三項(xiàng)都是重要的。一般認(rèn)為鋼鐵企業(yè)污染嚴(yán)重,若鋼鐵企業(yè)如不改變這種現(xiàn)狀.就不可能可持續(xù)發(fā)展。正是基于這樣一條準(zhǔn)則,POSCO開始在眾多熔融還原工藝中開發(fā)了適合本國國情利于本企業(yè)發(fā)展的FINEX熔融還原煉鐵工藝。
FINEX是一種直接用燒結(jié)用粉礦原料和非煉焦煤冶煉鐵水的新工藝。FINEX工藝的關(guān)鍵技術(shù)是在流化床反應(yīng)器內(nèi)將粉鐵礦還原成粉狀DRI(直接還原鐵)以及使用熔融氣化爐將DRI熔融還原為鐵水。與傳統(tǒng)的高爐煉鐵工藝相比,F(xiàn)INEX煉鐵工藝省去了煉焦和粉礦燒結(jié)的工藝過程,產(chǎn)出的鐵水質(zhì)量可以與高爐及COREX工藝生產(chǎn)的鐵水質(zhì)量相媲美。FINEX工藝技術(shù)由韓國浦項(xiàng)鋼鐵公司和奧地利西門子奧鋼聯(lián)公司自1992年聯(lián)合開發(fā),第一座年產(chǎn)150萬t的FINEX商業(yè)化工廠于2007年5月30日在浦項(xiàng)鋼鐵公司的浦項(xiàng)鋼鐵廠開始運(yùn)行。
FINEX工藝主要特點(diǎn)有:直接使用粒度<8 mm的燒結(jié)用粉鐵礦;直接使用煤;節(jié)省資源、降低能耗和減少污染排放的;產(chǎn)出有價(jià)值的煤氣,可用于多種冶金工藝過程或發(fā)電;產(chǎn)出的鐵水質(zhì)量可以與高爐及COREX產(chǎn)出的鐵水質(zhì)量媲美。占世界鐵礦產(chǎn)量60%以上的燒結(jié)用粉鐵礦,可以直接作為FINEX工藝的原料;此外,由于鐵水冶煉過程中省去了焦化、燒結(jié)和球團(tuán)工藝,減少了污染排放和資源及能源的消耗。在某些地區(qū),與同等規(guī)模的高爐生產(chǎn)鐵水工藝相比,F(xiàn)INEX工藝生產(chǎn)鐵水成本可以降低20%。
三、熔融還原工藝在我國的發(fā)展和展望
我國2006年粗鋼產(chǎn)量達(dá)到4.2億噸,2007年預(yù)計(jì)達(dá)到4.7-4.8億噸,占世界粗鋼產(chǎn)量的三分之一還多,我國優(yōu)質(zhì)焦煤資源短缺、環(huán)境污染等問題將會(huì)成為我國高爐煉鐵工藝發(fā)展的主要瓶頸。作為一個(gè)鋼鐵大國,按理我國應(yīng)該熔融還原工藝方面有長遠(yuǎn)的發(fā)展規(guī)劃和相應(yīng)的投入,但實(shí)際情況并不是這樣,目前國內(nèi)只有寶鋼有實(shí)際性的動(dòng)作,東北大學(xué)和重慶鋼鐵研究院等單位進(jìn)行過相關(guān)的研究和比較,承鋼曾經(jīng)立項(xiàng)做過實(shí)驗(yàn)后來資金不足擱淺,沙鋼參觀和跟蹤國外的技術(shù)進(jìn)展。國內(nèi)其他的鋼廠還處在觀望階段,企業(yè)的投資重點(diǎn)在規(guī)模擴(kuò)張和軋鋼部分的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整,對(duì)于煉鐵部分,只是高爐數(shù)量和爐容的增加,只是量的變化。還原鐵的概念,更多的地方還是采用隧道窯的方法生產(chǎn)熱壓鐵塊,作為廢鋼的替代品,與資源短缺、環(huán)境保護(hù)和整個(gè)煉鐵工藝的變革的觀念相差深遠(yuǎn)。
我國的鋼鐵總量、資源特點(diǎn)和環(huán)境壓力使熔融還原工藝有著非常廣闊的應(yīng)用前景,應(yīng)該有更多的有實(shí)力的鋼鐵企業(yè)在此方面加大投入。
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