廢鋼鐵資源的有效利用是鋼鐵工業(yè)綠色發(fā)展的關鍵

2019-08-14 作者：佚名網(wǎng)友評論 0 條

　　都興亞

　　中國廢鋼鐵應用協(xié)會

前言

　　總結我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展的歷程可以看出，鐵礦石一直作為我國鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)的主要原料。其原料結構和生產(chǎn)工藝：鐵礦石-- 燒結-- 煉鐵-- 煉鋼-- 軋鋼的長流程為主。積極發(fā)展電爐煉鋼的短流程，即可減少我國鋼鐵工業(yè)對進口鐵礦石的過度依賴，又能減少對環(huán)境的污染。

　　廢鋼鐵通常可分為三類：

　　自產(chǎn)廢鋼：指鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)在冶煉、軋鋼等生產(chǎn)工藝過程中，鋼鐵企業(yè)內(nèi)部產(chǎn)生的廢鋼鐵。

　　加工廢鋼：指制造加工業(yè)對鋼鐵產(chǎn)品進行機械加工時產(chǎn)生的廢鋼鐵。

　　折舊廢鋼：指各種鋼鐵制品使用一定年限后報廢形成的廢鋼鐵。

　　加工廢鋼和折舊廢鋼統(tǒng)稱為社會廢鋼。

　　希望通過本次“冶金還原創(chuàng)新發(fā)展與資源循環(huán)利用”為主題的高峰論壇，更好的推進我國廢鋼鐵（含還原鐵）資源合理開發(fā)高效利用，提高產(chǎn)業(yè)集中度，加強產(chǎn)業(yè)上下游之間的深度融合。

　　1 簡述還原鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展的概況

　　1.1 還原鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展的概況

　　由碳冶金轉為氫冶金是鋼鐵工業(yè)的一場革命，它必將推動鋼鐵工業(yè)轉型升級，氫還原煉鐵首先要解決氫資源問題。氣基豎爐直接還原煉鐵普遍采用天然氣經(jīng)轉化、重整、裂解生成H2+CO作為還原劑，完成煉鐵工藝。

　　在天然氣短缺，長流程為主導的鋼鐵企業(yè)中，采用焦爐煤氣為還原劑實現(xiàn)短流程工藝是最佳的選擇。其原因有二：

　　1)長流程中自產(chǎn)焦爐煤氣，不需要外購天然氣，質量和數(shù)量上均滿足直接還原工藝的需要;

　　2)焦爐煤氣中含氫60%以上，大大優(yōu)于天然氣，是節(jié)能高效的還原劑。

　　直接還原煉鐵技術是成熟的，被鋼鐵工業(yè)普遍認可。氣基豎爐單模塊產(chǎn)能不斷擴大，由年產(chǎn)20萬噸逐漸擴大到年產(chǎn)300萬噸;

　　2018年全球直接還原鐵產(chǎn)量達9980萬噸，比2017年同期增長了12.5%。而我國直接還原鐵的產(chǎn)量不到世界總產(chǎn)量的1%，我國還原鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間非常巨大，因此，“十三五”及未來一段時間將是我國直接還原鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要時期。

　　1.2我國直接還原鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

　　我國的天然氣資源短缺，因而直接還原鐵開發(fā)研究主要集中在煤基直接還原鐵工藝（回轉窯、隧道窯、轉底爐、煤基豎爐等）?；剞D窯工藝技術在回收鐵、鋅和利用紅土鎳礦生產(chǎn)鎳鐵、鈦精礦生產(chǎn)鈦白粉工藝已有成功的案例；轉底爐處理含鐵塵泥等冶金固廢的工藝技術已在國內(nèi)多家企業(yè)運用，如寶鋼湛江項目采用轉底爐處理含鐵塵泥、奠定了轉底爐工藝技術在固廢利用上的發(fā)展定位；隧道窯多用于生產(chǎn)規(guī)模較小的粉末冶金用高品質還原鐵塊；煤基豎爐萬噸中試工廠的穩(wěn)定運行。

　　寶鋼C-3000大型C OREX熔融還原裝置的順利投產(chǎn)，為我國非高爐煉鐵的發(fā)展開創(chuàng)了新的局面；山東墨龍HIsmelt熔融還原裝置投入生產(chǎn)后，主要指標已明顯優(yōu)于力拓Hismelt的還原工廠指標，所生產(chǎn)的特種鑄造生鐵磷含量低，基本不含硅、錳等元素，其他5種有害元素(鉛、錫、砷、銻、鉍)含量非常低，基本滿足了我國高端制造業(yè)的需求，目前兩個項目的生產(chǎn)運行情況良好。

　　近年來我國對煤制氣、豎爐直接還原開展的調(diào)研工作，取得了許多可喜的研究成果，為我國發(fā)展煤制氣、豎爐直接還原技術奠定了良好的基礎。

　　1.3 發(fā)展非高爐煉鐵的技術優(yōu)勢

　　歐美國家近年來新上的鋼鐵項目大多是以非高爐為主的短流程生產(chǎn)線，高功率電爐冶煉時爐料中添加30~50%直接還原鐵，可提高生產(chǎn)率10~25%，與傳統(tǒng)長流程相比，減排CO2，SO2效果顯著，可減少CO2排放40~65%，減少SO2排放約30%。與傳統(tǒng)長流程相比，豎爐DRI-電爐冶煉具有流程短，產(chǎn)能高的優(yōu)點。單套設備產(chǎn)能可達250萬噸/年，鋼材的物理性能明顯提高。

　　經(jīng)業(yè)內(nèi)專家多年的研究和實踐證明，鋼鐵企業(yè)中實現(xiàn)直接還原-電爐煉鋼短流程工藝，具備以下特點和優(yōu)勢。

　　1)高爐鐵噸鐵CO2排放量為1600kg，直接還原鐵噸鐵CO2排放量為800kg。

　　2)直接還原鐵-電爐鋼噸鋼的生產(chǎn)成本比高爐-轉爐煉鋼噸鋼成本低。

　　3)根據(jù)工廠實際運行統(tǒng)計，焦爐煤氣生產(chǎn)直接還原鐵是焦爐煤氣發(fā)電產(chǎn)生經(jīng)濟效益的2.6倍。

　　4)焦爐煤氣中含氫氣為60%，而天然氣中不氫氣，用焦爐煤氣生產(chǎn)直接還原鐵可以大大降低能耗，并降低純氧消耗。

　　5)在鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中，用“五聯(lián)供”的辦法(焦爐煤氣、高爐煤氣、轉爐氣、煤制氣、天然氣)可以做到焦爐煤氣供應量的平衡，用頂替出的大量焦爐煤氣生產(chǎn)直接還原鐵，可謂是一次能源的革命。

　　6)直接還原鐵是純凈鐵，最適合于在電爐中生產(chǎn)純凈鋼，明顯增加鋼材的附加值。

　　7)用100%的球團礦作為直接還原的原料，用100%的直接還原鐵作為電爐煉鋼的原料，這是當今世界鋼鐵工業(yè)發(fā)展的新趨勢。

　　單模塊的直接還原裝置生產(chǎn)能力已達250萬噸/年左右，由此不難看出，直接還原-電爐煉鋼短流程具有極大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

　　8)直接還原與大型鑄鋼的對接或直接還原-電爐煉鋼短流程工藝的復制，項目的落地，成為直接還原電爐煉鋼短流程的工業(yè)實驗廠，將為大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的轉型升級取得技術和生產(chǎn)經(jīng)驗的有力支持。

　　長流程與短流程的融合，將構成中國特色鋼鐵工業(yè)發(fā)展的方式。大力推進直接還原鐵的全面發(fā)展，實現(xiàn)我國鋼鐵工業(yè)的綠色發(fā)展和轉型升級。

　　2 2018年及今年1-5月份全國廢鋼鐵資源利用情況

　　2.1 廢鋼鐵消耗總量和廢鋼綜合單耗均創(chuàng)歷史新高

　　2018年，我國生鐵、粗鋼、鋼材（含重復材）產(chǎn)量分別為7.71億噸、9.28億噸和11.06億噸，同比分別增長3%、6.6%和8.5%，粗鋼產(chǎn)量再創(chuàng)歷史新高。國內(nèi)表觀消費量8.7億噸，同比增長14.8%，達到歷史最高水平，其中國產(chǎn)自給率超過98%。鋼鐵行業(yè)主營業(yè)務收入7.65萬億元，同比增長13.8%；實現(xiàn)利潤4704億元，同比增長39.3%。

　　全國廢鋼鐵消耗總量1.88億噸，同比增加0.39億噸，增幅26.9%；廢鋼單耗202.3kg/t，同比增加24.5kg/t，增幅13.8%。廢鋼比20.2%，同比增加2.45個百分點。電爐鋼比9.8%，同比提高0.5個百分點。

從以上數(shù)據(jù)表明，我國廢鋼鐵資源利用水平實現(xiàn)了新的突破，到2018年9月已經(jīng)提前兩年三個月完成了“廢鋼鐵產(chǎn)業(yè)十三五規(guī)劃”提出的廢鋼比達到20%的預期目標，廢鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展已進入重要轉折期，鋼鐵工業(yè)大批量應用廢鋼鐵已進入新的時代。

圖表1 2018年全國廢鋼鐵消耗情況

2019年1-5月，我國生鐵產(chǎn)量33535萬噸，同比增長8.9%；粗鋼產(chǎn)量40488萬噸，同比增長10.2%。全國廢鋼鐵消耗總量8093萬噸，同比增加956萬噸，增幅13.4%；廢鋼單耗199.8KG/T，同比增加6.8KG/T，增幅3.5%，其中轉爐廢鋼單耗156.2KG/T，同比提高16KG/T，增幅11.4%；電爐廢鋼單耗602.1KG/T，同比下降66.5KG/T，降幅9.9%；廢鋼比19.9%，同比增加0.6個百分點。電爐鋼比9.7%，同比下降0.3個百分點。

2018年，Mysteel調(diào)研全國244座電弧爐，產(chǎn)能為1.31億噸。（按照工信部最新電爐產(chǎn)能核定）從省份來看，江蘇、廣東、山東、四川、湖北等地電弧爐產(chǎn)能較多。電弧爐主要分布在廢鋼資源豐富或電力資源豐富的區(qū)域。數(shù)據(jù)同時顯示，全國53家獨立電弧爐鋼廠產(chǎn)能4396萬，實際產(chǎn)量2971.85萬，全年產(chǎn)能利用率67.6%。

2019年上半年，電弧爐開工率、產(chǎn)能利用率持續(xù)走高，春節(jié)期間降至低點，開工率為6.58%，產(chǎn)能利用率為3.34%，之后逐漸攀升，截止6月20日，Mysteel調(diào)研全國53家獨立電弧爐鋼廠，平均開工率為77.73%，年同比增加13.8%；產(chǎn)能利用率為66.46%，同比增加6.25%。除長期停產(chǎn)或鋼廠電爐改造等原因未開工的，其余鋼廠基本復產(chǎn)，電弧爐開工率已經(jīng)處于正常水平。

數(shù)據(jù)同時顯示，截止2019年6月，Mysteel調(diào)研全國275座電弧爐，產(chǎn)能為1.65億噸，計劃全年新增投產(chǎn)2101萬噸，其中已投產(chǎn)642萬噸，未投產(chǎn)1459萬噸。其中，華東、華南、華中地區(qū)是目前電弧爐較為集中的區(qū)域，產(chǎn)能占比合計73%。西南地區(qū)占樣本統(tǒng)計的12%，未來西南地區(qū)也是電弧爐產(chǎn)能較為集中的區(qū)域。