非高爐煉鐵技術(shù)要科學(xué)評價(jià)
2015-10-21 作者:佚名 網(wǎng)友評論 0 條
王維興
中國金屬學(xué)會
非高爐煉鐵技術(shù)是世界冶金發(fā)展的重大三個(gè)課題之一,對煉鐵節(jié)能減排、實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程環(huán)境友好,降低煉鐵對主焦煤的依賴,保護(hù)煤炭資源有重大意義;但是近十年來,世界直接還原鐵產(chǎn)量一直維持在小幅度增長,詳見表1。中國不具備直接還原所需的一些條件,故直接還原鐵產(chǎn)量一直占全國鐵產(chǎn)量的0.05%左右,總體進(jìn)展不大。
表1 中國和世界的直接還原鐵產(chǎn)量
年 |
2000 |
2001 |
2002 |
2003 |
2004 |
2005 |
2006 |
2007 |
2008 |
世界鐵產(chǎn)量,萬噸 |
57079 |
57430 |
60393 |
65450 |
72131 |
78107 |
87246 |
94365 |
94958.2 |
世界直接還原鐵產(chǎn)量,萬噸 |
4378 |
4032 |
4508 |
4945 |
5460 |
5699 |
5979 |
6722 |
6803 |
世界直還貼占總鐵量比例% |
7.67 |
7.02 |
7.46 |
7.55 |
7.56 |
7.29 |
6.85 |
7.123 |
7.164 |
中國鐵產(chǎn)量,萬噸 |
13101 |
15554 |
17079 |
21367 |
25185 |
34473 |
41364 |
47660 |
48323 |
中國直接還原鐵產(chǎn)量,萬噸 |
5 |
11 |
22 |
31 |
43 |
41 |
41 |
60 |
18 |
中國直還貼占總鐵量比例% |
0.03 |
0.07 |
0.12 |
0.14 |
0.16 |
0.11 |
0.099 |
0.12 |
0.0003 |
年 |
2009 |
2010 |
2011 |
2012 |
2013 |
2014 |
世界鐵產(chǎn)量,萬噸 |
93362.5 |
103512.0 |
110474.6 |
112457.7 |
116410.6 |
117952.2 |
世界直接還原鐵產(chǎn)量,萬噸 |
6445.2 |
7037 |
7332 |
7402 |
7719 |
6051.9 |
世界直還貼占總鐵量比例% |
6.903 |
6.798 |
6.636 |
6.582 |
6.63 |
5.13 |
中國鐵產(chǎn)量,萬噸 |
56863.42 |
59560.10 |
64542.93 |
67010.17 |
70987.07 |
71159.97 |
中國直接還原鐵產(chǎn)量,萬噸 |
0.08 |
|
|
35 |
32 |
|
中國直還貼占總鐵量比例% |
0.000001 |
|
|
0.052 |
0.045 |
|
表1說明,近年來世界直接還原鐵占世界鐵總產(chǎn)量的比例在7%以下,變化不大;中國直接還原鐵產(chǎn)量在降低;與高爐煉鐵發(fā)展比較,直接還原鐵的發(fā)展是緩慢的;其主要原因是,鐵的直接還原理論上沒有取得新的重大進(jìn)展;所需的生產(chǎn)條件還是比高爐高,供應(yīng)的鐵礦石質(zhì)量不斷下降,特別是鐵品位的下降幅度大,含有害雜質(zhì)升高,滿足不了直接還原鐵生產(chǎn)對原料質(zhì)量的需求;目前雖然煉鐵原燃料價(jià)格降了,但直接還原生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性尚不理想。我國天然氣資源缺乏,高品位鐵礦也缺乏、且價(jià)格高,不利于發(fā)展非高爐煉鐵;已建成的5座回轉(zhuǎn)窯直接還原廠,因虧損都停產(chǎn)了。目前,我國直接還原鐵主要是隧道窯生產(chǎn)的。其能源和環(huán)保都存在不同程度問題。
目前,直接還原鐵生產(chǎn)發(fā)達(dá)的國家(如2014年伊朗1455.1萬噸、印度1806.7萬噸、阿聯(lián)酋240.9萬噸、沙特550.8萬噸、墨西哥594萬噸、埃及288.2萬噸,卡塔爾251.5萬噸等)是具有特殊條件:鐵礦資源好,有豐富低價(jià)的天然氣等。2012年世界氣基豎爐直接還原裝置的產(chǎn)量占全部直接還原鐵產(chǎn)量的77%,居主導(dǎo)地位。近三年新投產(chǎn)的氣基豎爐直接還原裝置幾乎全為用天然氣為還原劑。美國、歐洲、日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國家不具備生產(chǎn)直接還原鐵的優(yōu)良條件,他們也沒有去追求過度發(fā)展直接還原鐵,是理智的表現(xiàn)。我國是缺乏生產(chǎn)直接還原鐵生產(chǎn)所需的良好條件,我們應(yīng)理性地對待這個(gè)問題,特別是要注意其經(jīng)濟(jì)性。但是,我國應(yīng)十分關(guān)注這個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展動向,進(jìn)行深入研究分析,及時(shí)促進(jìn)我國直接還原鐵生產(chǎn)的發(fā)展,優(yōu)化鋼鐵生產(chǎn)流程。
1. 直接還原鐵生產(chǎn)要求原料的質(zhì)量要求
直接還原鐵是電爐煉鋼的好原料,要求的質(zhì)量很高(化學(xué)成份和物理性能),國家有具體產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)《YB/T4170-2008煉鋼用直接還原鐵標(biāo)準(zhǔn)》,對含鐵量、硫含量、酸性脈石含量、金屬化率、堆比重、粒度,要分四個(gè)等級有具體要求;還對產(chǎn)品質(zhì)量均勻性、穩(wěn)定性有要求。
1) 化學(xué)成份
直接還原鐵的質(zhì)量要求:H88級含鐵品位>88%~90%,H90級含鐵品位應(yīng)大于90%~92%,H94級要求含鐵>94%;金屬化率1級要求>94%,2級>92%,3級>90%,4級>88%;SiO2含量<3%~7.5%。含SiO2每升高1%,電爐煉鋼要多加2%的石灰,渣量增加30Kg/t,電爐多耗電18.5kwh/t。
直接還原鐵所用原料含鐵品位要求:赤鐵礦應(yīng)>66.5%,磁鐵礦>67.5%,脈石(SiO2+Al2O3)含量<3%~5%。
我國選礦技術(shù)先進(jìn),可以將低品位礦石進(jìn)行特殊處理,達(dá)到直接還原鐵生產(chǎn)質(zhì)量的要求,但經(jīng)濟(jì)上和礦石的金屬收得率要進(jìn)行深入技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究。
直接還原鐵的金屬化率每提高1%,電爐可以節(jié)約能耗8~10度電/t。直接還原鐵含量要求:C<0.3%,P<0.03%,S<0.03%,Pb、Sn、As、Sb、Bi等有害元素是微量(<0.002%)。并且要求FeO要含量低,否則侵蝕電爐爐襯嚴(yán)重,壽命低。
轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)工藝的缺陷,造成其產(chǎn)品質(zhì)量(金屬化率低、含F(xiàn)eO高)滿足不了電爐的需求,其產(chǎn)品只能供給高爐用;其能源利用效率低下,在生產(chǎn)成本上也無優(yōu)勢。
2) 物理性能
直接還原鐵是以球團(tuán)礦為原料,要求粒度在5~20mm。隧道窯工藝生產(chǎn)的還原鐵產(chǎn)品大多數(shù)是呈瓦片狀或棒狀,長度為250~380mm,堆密度在1.7~2.0t/m³。
生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的3~5mm磁性粉料,必須進(jìn)行壓塊,才能用于煉鋼。要求堆比重1級>2.80,2級>2.80~2.50,3級>2.50~2.00.
產(chǎn)品強(qiáng)度一般>500N/cm²。
高品位鐵精礦主要分為兩類:一是指鐵品位大于69.5%,二氧化硅及其它雜質(zhì)含量小于2.5%的磁鐵精礦,主要用于生產(chǎn)海綿鐵;二是指鐵品位大于71.5%,二氧化硅及其它雜質(zhì)(酸不溶物)含量小于0.2%~0.3%的磁鐵精礦,主要用于粉末冶金、磁性材料等領(lǐng)域。
3)高品位鐵精粉的標(biāo)準(zhǔn)和生產(chǎn)技術(shù)高品位鐵精礦的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
目前,國家尚沒有統(tǒng)一的高品位磁鐵礦精礦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。高品位鐵精礦的用途不同,其要求鐵的品位不同,而且對主要雜質(zhì)(二氧化硅或酸不溶物)含量要求也不同。表2是不同領(lǐng)域?qū)Ω咂肺淮盆F礦精礦的質(zhì)量要求 。
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