煉鐵專家楊天鈞分析我國高爐煉鐵生產(chǎn)現(xiàn)狀
2016年下半年，煤炭、焦炭價(jià)格連續(xù)上升，焦炭質(zhì)量下降，影響高爐生產(chǎn)的穩(wěn)定，導(dǎo)致2016年鋼協(xié)會(huì)員單位煉鐵技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)下滑。另外，由于我國高爐生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)條件差異較大，因此先進(jìn)值與落后值的差異較大。
2016年我國生鐵產(chǎn)量略有增加，由于煤炭、焦炭價(jià)格連續(xù)上升，高爐煉鐵用焦炭質(zhì)量下降，高爐生產(chǎn)不穩(wěn)定，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有所下滑，應(yīng)該引起足夠重視……6月8日，2017年全國高爐煉鐵學(xué)術(shù)年會(huì)在昆明舉行，中國金屬學(xué)會(huì)煉鐵分會(huì)主任委員、北京科技大學(xué)原校長楊天鈞在大會(huì)報(bào)告中對(duì)2016年高爐煉鐵生產(chǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并對(duì)今后高爐煉鐵技術(shù)持續(xù)發(fā)展的路徑提出了建議。
技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)下滑值得重視
據(jù)楊天鈞介紹，2016年，伴隨著我國生鐵價(jià)格上升和企業(yè)利潤增加，一些已停產(chǎn)的高爐恢復(fù)生產(chǎn)，生鐵產(chǎn)量略有增長。2016年，我國生鐵產(chǎn)量為70073.66萬噸，比2015年增加0.74%；鋼協(xié)會(huì)員單位2016年生鐵產(chǎn)量為61827.57萬噸，比2015年下降0.03%；其他單位生鐵產(chǎn)量為8246.03萬噸，比2015年增加6.90%。2016年，鋼協(xié)會(huì)員單位生鐵產(chǎn)量占全國生鐵產(chǎn)量的88.23%，比2015年下降2.13%。我國2016年高爐生鐵產(chǎn)量占世界高爐生鐵產(chǎn)量（115933萬噸）的60.44%。2016年世界直接還原鐵產(chǎn)量為5402.6萬噸，我國也有少量直接還原鐵生產(chǎn)。
不過，2016年下半年，煤炭、焦炭價(jià)格連續(xù)上升，焦炭質(zhì)量下降，影響高爐生產(chǎn)的穩(wěn)定，導(dǎo)致2016年鋼協(xié)會(huì)員單位煉鐵技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)下滑。與2015年相比，2016年焦比上升4.35kg/t，煤比下降0.92kg/t，燃料比上升3.86kg/t，熱風(fēng)溫度下降27.11℃，休風(fēng)率上升0.60個(gè)百分點(diǎn)。
2016年，鋼協(xié)會(huì)員單位高爐燃料比為539.72kg/t-HM，比2015年增加3.86kg/t-HM。目前，國際先進(jìn)水平的燃料比低于500kg/t-HM，而我國只有寶鋼等少數(shù)企業(yè)的高爐燃料比低于500kg/t-HM。
2016年，鋼協(xié)會(huì)員單位高爐焦比為361.02kg/t-HM。2016年，有41家企業(yè)焦比上升，有25家企業(yè)焦比下降。2016年，鋼協(xié)會(huì)員單位噴煤比為141.72kg/t-HM，比2015年下降0.92kg/t-HM，有35家企業(yè)噴煤比下降，有29家企業(yè)噴煤比提高。
另外，由于我國高爐生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)條件差異較大，因此先進(jìn)值與落后值的差異較大。
我國高爐煉鐵存在若干問題
我國高爐煉鐵精料方針尚未深入貫徹，高爐長壽問題依然嚴(yán)峻，熱風(fēng)溫度尚有提升的空間，燃料比較國際先進(jìn)水平還有較大差距等……在報(bào)告中，楊天鈞對(duì)我國高爐煉鐵存在的若干問題進(jìn)行了分析總結(jié)。
在精料工作方面
楊天鈞針對(duì)燒結(jié)礦、塊礦和焦炭的問題進(jìn)行了分析。
一是要重視燒結(jié)礦強(qiáng)度，更要重視其冶金性能。作為我國高爐的主要含鐵原料——燒結(jié)礦，其質(zhì)量不僅僅包括強(qiáng)度、粒度、品位等宏觀物理化學(xué)性能，更須要關(guān)注燒結(jié)礦在高爐冶煉過程中，所表現(xiàn)的高溫物理化學(xué)性能即燒結(jié)礦的冶金性能，如還原性、軟化熔融性能等。
二是要全面評(píng)價(jià)和考核塊礦的性能，尤其是冶金性能。目前塊礦在使用過程中暴露出的主要問題包括：含粉率高，還原性及高溫軟化熔融性能不理想，熱裂性能及檢測不具備代表性，有害元素及含量超標(biāo)等。這些問題都對(duì)塊礦的使用及高爐冶煉過程造成影響，塊礦的性能評(píng)價(jià)體系有必要進(jìn)一步完善。
三是原燃料市場價(jià)格畸變，更要重視焦炭質(zhì)量。煤與焦炭的價(jià)格上漲，導(dǎo)致部分企業(yè)為了降低成本不惜犧牲焦炭質(zhì)量，造成煉鐵技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)下滑。這種現(xiàn)象也足以說明焦炭質(zhì)量對(duì)于高爐冶煉的重要性。
在高效長壽高爐方面
高爐長壽技術(shù)是個(gè)系統(tǒng)工程，要采取綜合技術(shù)措施。我國高爐長壽發(fā)展很不均衡，平均壽命僅為5年~10年，與國外高爐相比還存在較大差距。近些年高爐爐缸側(cè)壁溫度異常升高甚至爐缸燒穿的案例明顯增加，說明我國高爐爐缸長壽還存在著較大問題。值得注意的是，2010年以來，隨著高爐冶煉的強(qiáng)化，有些鋼鐵企業(yè)出現(xiàn)了銅冷卻壁損壞的問題，值得進(jìn)一步研究和改進(jìn)。
在提高熱風(fēng)溫度方面
提高風(fēng)溫能有效降低焦比和燃料比、降低生產(chǎn)成本，是當(dāng)前鋼鐵行業(yè)可持續(xù)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)低碳冶煉的關(guān)鍵技術(shù)。2016年鋼協(xié)會(huì)員單位有36家企業(yè)熱風(fēng)溫度下降，有27家企業(yè)熱風(fēng)溫度提高。目前尚有5家企業(yè)熱風(fēng)溫度低于1100℃，距離比較理想的1280℃±20℃高風(fēng)溫還有很長的路要走，須要繼續(xù)推廣高風(fēng)溫技術(shù)。
在降低燃料比、實(shí)現(xiàn)低碳煉鐵方面
楊天鈞分析道，一方面，我國中小高爐過度強(qiáng)化是其燃料比高的主要原因之一，客觀分析，所謂小高爐效率高只是一種假象。建議使用爐缸面積利用系數(shù)來評(píng)價(jià)高爐生產(chǎn)效率，這樣有利于適當(dāng)控制產(chǎn)能，避免盲目強(qiáng)化、盲目高產(chǎn)、盲目競爭，從而實(shí)現(xiàn)煉鐵節(jié)能減排，降低燃料消耗，符合低碳、節(jié)能、環(huán)保的要求。另一方面，我國高爐燃料比較國外先進(jìn)水平高出50kg/tHM~100kg/tHM，最重要的原因之一是煤氣沒有得到充分利用。因此，提高煤氣利用率，可以有效降低噸鐵燃料比，其中，控制好煤氣流的三次分配是提高煤氣利用率的關(guān)鍵。
高爐煉鐵技術(shù)發(fā)展路徑展望
在分析、總結(jié)我國高爐煉鐵存在的問題后，楊天鈞對(duì)今后我國高爐煉鐵技術(shù)持續(xù)發(fā)展的路徑提出了一些建議。
一是全面實(shí)現(xiàn)精料。精料不僅僅是原燃料高強(qiáng)度、高品位的問題，同時(shí)包括高溫冶金性能、成分及性能的穩(wěn)定、有害元素的含量、粒度均勻等諸多方面。
二是穩(wěn)定高爐操作，努力提高煤氣利用率，提高風(fēng)溫，富氧噴吹，大幅度降低燃料比。目前，用國產(chǎn)煤生產(chǎn)的頂裝焦炭，灰分在12.5%左右，S在0.7%左右，M40在78%左右，CRI在28%左右，CSR為56%~60%。最適宜的爐容正是中小高爐范圍內(nèi)的1000m3~2000m3，要建更大型的高爐，一定要采取必要的措施改善焦炭的質(zhì)量。尤其要考慮到噴吹煤粉以后，煤粉置換了部分焦炭，負(fù)荷增加，料柱中焦炭數(shù)量減少，焦炭在爐內(nèi)停留時(shí)間延長，經(jīng)受的劣化作用更大。利用高爐煤氣燒爐，提供1280℃~1300℃風(fēng)溫，以用熱風(fēng)帶來的熱量置換焦炭，是實(shí)現(xiàn)低碳、低成本煉鐵的重要措施。對(duì)目前我國大多數(shù)高爐來說，3%~5%的富氧率比較合適；如果氧氣價(jià)格降到0.3元/立方米，高爐富氧率可望提高到10%左右。我國沿海地區(qū)、南方濕度大而且波動(dòng)大的地區(qū)，以及晝夜溫差大的地區(qū)，應(yīng)該采用鼓風(fēng)脫濕技術(shù)。當(dāng)前，應(yīng)該提倡噴吹混合煤，維持與冶煉條件相適應(yīng)的煤比在130kg/t-HM±20kg/t-HM，并創(chuàng)造條件逐步提高噴煤量到150kg/t-HM~170kg/t-HM。與此同時(shí)，可以擴(kuò)展高爐噴吹煤資源，將我國豐富的蘭炭和提質(zhì)煤資源替代優(yōu)質(zhì)無煙煤進(jìn)行高爐噴吹。富氫煤氣，例如焦?fàn)t煤氣，作為高爐噴吹燃料也值得進(jìn)一步研究。
三是重視高爐安全長壽與環(huán)境保護(hù)。高爐長壽技術(shù)的主要限制環(huán)節(jié)是爐缸炭磚的侵蝕，以及爐腹、爐腰和爐身下部冷卻壁的破損。解決好這兩大環(huán)節(jié)的問題，可基本實(shí)現(xiàn)高爐長壽的目標(biāo)。通過優(yōu)化操作制度調(diào)控高爐內(nèi)部狀態(tài)，促進(jìn)高爐爐缸炭磚熱面形成穩(wěn)固的保護(hù)層，是延長爐缸壽命的關(guān)鍵。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐分析和研究得出，造成銅冷卻壁破損的主要原因之一是高爐爐腹角過大，渣皮難以穩(wěn)定，容易脫落。對(duì)比歐洲和我國爐腹角，歐洲高爐爐腹角一般在72°~74°，我國是76°~78°，值得我們認(rèn)真研究。在環(huán)保技術(shù)方面，目前燒結(jié)煙氣的脫硝更多依靠源頭減量和過程控制，今后應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展高度環(huán)保、工藝擴(kuò)展性強(qiáng)、脫硫脫硝脫二英一體化協(xié)同控制的集成深度凈化技術(shù)，取代現(xiàn)有的單組分脫硫技術(shù)，尤其是低溫?zé)煔饷撓跫夹g(shù)的研發(fā)。此外，應(yīng)優(yōu)先發(fā)展深度節(jié)水、硫資源回收和副產(chǎn)物綜合利用的技術(shù)。
四是探索高爐智能技術(shù)。今后，隨著以智能制造為主導(dǎo)的工業(yè)4.0計(jì)劃的實(shí)施，通過物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算平臺(tái)、大數(shù)據(jù)，構(gòu)建深度學(xué)習(xí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)高爐專家系統(tǒng)，以及各種技術(shù)的集成應(yīng)用，對(duì)優(yōu)化高爐工藝乃至于全周期全流程的煉鐵工序技術(shù)進(jìn)步大有裨益。
五是注重基礎(chǔ)理論研究，不斷研發(fā)新工藝和新技術(shù)。我國是鋼鐵大國，但在煉鐵乃至整個(gè)鋼鐵冶金領(lǐng)域，缺少具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，常常處于跟跑狀態(tài)，這在極大程度上制約了我國鋼鐵工業(yè)的競爭力。因此，我們應(yīng)該由企業(yè)主導(dǎo)，發(fā)揮高校和科研院所的技術(shù)優(yōu)勢，結(jié)合企業(yè)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，聯(lián)合攻關(guān)。建議優(yōu)先開展高比例球團(tuán)高爐冶煉技術(shù)、提高焦炭質(zhì)量及科學(xué)評(píng)價(jià)的技術(shù)、基于大數(shù)據(jù)的高爐專家系統(tǒng)、燒結(jié)過程煙氣污染物協(xié)同減排等關(guān)鍵煉鐵技術(shù)的基礎(chǔ)研究，切實(shí)促進(jìn)我國煉鐵技術(shù)水平提升。
來源：中國冶金報(bào)
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