积极促进我国直接还原铁产业的发展

1积极促进我国直接还原铁产业的发展韦俊贤原冶金部科技司摘要：电炉钢发展是钢铁工业发展的必然规律，我国钢的蓄积量正在快速增长，自产废钢和进口废钢量的增长必然使错杂元素量难以控制，我国需要优质直接还原铁，应积极促进直接还原铁产业的发展。关键词：促进直接还原铁产业化ActivelypromotethedevelopmentoftheourcountryDRIindustrializationWeijunxianOriginalDevelopmentSic.＆Tech.MMI.P.R.CAbstract:electricfurnacesteeldevelopmentisthenecessityofthedevelopmentofsteelindustryrules,China'ssteelvolumeofincreasingrapidlysellscrapsteelandsteelscrapconfusedlyamountofgrowthnecessarilymakeduisdifficulttocontrolelements,thecountryneedshighqualityDRI,shouldactivelypromotethedevelopmentofDRIindustry.Keyword:promoteDRIindustrialization一、2011年世界直接还原铁生产概况根据Midrex公司2011年的统计资料[1]，世界直接还原铁生产情况可总结为：1、2011年世界直接还原铁产量创历史新高，年产量达到7332万吨，其中，气基法占76.2%，煤基占23.6%。直接还原铁的产量仍然是以气基法为主。2、竖炉法产量5550万吨，其中，Midrex占80%，HYL占20%。3、还原铁产量的地区分布：亚洲/大洋洲25.45Mt；中东/北非25.05Mt；拉美15.12Mt；前苏联/东欧5.2Mt；沙哈拉非洲1.41Mt；北美0.7Mt；西欧0.38Mt。4、还原铁产品分类：HDRI6.22Mt(估计值)；HBI7.6Mt；CDRI59.5Mt；合计73.32Mt。5、产能（含运行和闲置）和产量：Midrex法产能46.8Mt，产量44.4Mt；HYL法产能17.3Mt，产量11.1Mt；煤基法产能26Mt，产量17.3Mt。全部产能86.7Mt。6、至2011年年底，在建产能21.1Mt，其中，Midrex法11.4Mt,HYL9.7Mt。从1970年直接还原铁商品化以来，直至2011年，直接还原铁的产量不断上升（见图1），这说明直接还原铁是钢铁工业发展必然的需求。2二、中国是钢铁生产大国，是直接还原铁生产的弱国在国际钢铁协会钢铁生产统计数据中，2011年世界钢产量149006万吨，中国钢产量68327万吨，中国钢产量占世界钢产量的45.9%，中国的钢产量比日本、美国、印度、俄罗斯、韩国、德国、乌克兰、巴西、土耳其、意大利、墨西哥、法国、西班牙、加拿大、英国、波兰、比利时和奥地利18个国家钢产量加起来的总量还多，中国的确是世界钢铁生产的大国。然而，在直接还原铁生产统计中，却没有中国的生产数据，这说明我国直接还原铁的产业尚未形成，在世界直接还原铁生产中尚无一席之地，这是世界钢铁发展史中不正常的现象。三、中国需要优质废钢和还原铁2011年我国钢产量68327万吨，废钢铁消耗9100万吨，废钢综合单耗133千克/吨钢。全球除中国以外炼钢耗废钢约占总金属量的50%，中国不足13%。我国每年进口废钢占全球废钢贸易量的比例不到10%。国外一些国家如土耳其、韩国的钢产量远远低于我国，但废钢进口量超过我国。比如，2010年中国进口废钢595万吨，占钢产量比例极小；土耳其进口1920万吨，相当于中国的三倍，土耳其生产钢2510万吨，进口废钢占了钢产量的76%。韩国进口废钢810万吨，韩国产钢量5845万吨，废钢占钢产量的13.85%[2]。废钢是载能的原料，对节能降耗和减少环境污染是有利的。由于我国目前的钢铁生产流程是以长流程为主，消耗大量的铁矿石和焦炭。我国进口铁矿石占全球进口铁矿石贸易总量的60%以上。中国钢铁生产的铁钢比很高，炼钢大量使用铁水，焦炭消耗很多，所以能耗高、污染大。由于冶炼特殊钢、优质钢和优质铸件的要求，我国每年进口一些重废钢和直接还原铁，近10年废钢和直接还原铁进口情况见图2、图3。图22000-2011年进口废钢情况如图02004006008001000120014001600废钢量（万吨）价格（$/t)年份2000-2011年进口废钢量和价格进口废钢量（万吨）单价（$/t)01020304050607080产量Mt年份图11970-2011年世界还原铁产量图3图3、2000-2011年进口还原铁情况图从图2、图3可见，我国废钢进口最多的2009年，进口量为1369.14；进口还原铁最多的2009年为177.31万吨，进口量不算多。主要原因是我国电炉炼钢大量吃热铁水。四、我国人均占有钢量在快速增加电炉钢的发展与人均占有钢量相关，国外一般是人均占有钢量超过5吨，电炉钢就会快速发展。1871～2008年，几个国家钢蓄积量情况如表1.表11871～2008年世界几个国家的钢蓄积量期间世界日本中国德国独联体美国1871年至2008年累计(Mt)4237447394548284664567856人均占有钢量（吨/人）6.637.13.534.534.026.5电炉钢比%31.22610.531.118.456.9把2009～2011年的统计数据和以后10年钢的增长量加入进行估算，我国的人均占有钢量如表2。表2未来10年我国钢蓄积量估算期间中国蓄积钢量（吨）2009年5678400002010年6266500002011年683265000合计64257550002011年人口（人）1370536900人均占有钢量（吨/人）4.6910年后钢蓄积量（亿吨）*105.4810年后人口（亿人）*14.03910年后钢铁蓄积量（吨/人）*7.51*估算值050100150200250300350400进口量（万吨）价格($/t)年份2000-2011年进口还原铁量和价格数量，万吨单价，美元/吨4计算说明，10年后我国电炉钢产量和比例将会快速增长。再加上从节能和减少环境污染的考虑，可能会加大废钢的进口量。进口废钢的增加，会带来错杂元素含量的增加，从而对优质直接还原铁的需求一定会增加。这就要求我国要加快发展直接还原铁产业。五、对发展我国直接还原铁产业的技术抉择和建议1、积极促进气基竖炉在我国建厂纵观世界直接还原法的发展，气基竖炉是当今直接还原铁的主流生产装置。不管是单炉产能、生产效率、能耗、产品质量都占优势。为了解决优质钢、特殊钢、特殊铸件的需求，积极促进气基竖炉的建设是我国钢铁工业发展的一项重要任务。但是，要想发展此法，必须具有两个基本资源条件：一要有高品位的铁矿石或铁精矿，用高品位铁精矿生产出的球团矿的品质要符合竖炉生产的要求。根据我国科技工作者的努力，我国已经具有可以生产优质球团的铁精矿资源；二要有天然气、焦炉煤气或煤气化气源作为气基竖炉的还原剂。用天然气为能源的直接还原生产厂已屡见不鲜。但用煤制气的竖炉刚起步。无论是Midrex，还是HYL技术，都已经宣称可以使用焦炉煤气、煤气化气来生产直接还原铁，鲁奇煤气化已在印度获得了工业化应用。我国化工行业已经引进各种大型煤气化工艺技术并积累了丰富的生产经验。在已大型工业化的煤制气技术中，应用最广和最具发展潜力的有Lurgi、Texaco、Undok和shell煤气化技术。Lurgi法制得的气经过脱C02后可直接用于Midrex和HYL竖炉。Texaco和Undok法煤制气经脱CO2处理后可用于Midrex。对于HYL竖炉，用Texaco、Undok和Shell技术制得的气体都需经过处理和转换才可使用。这几种煤制气法比较来说，Texaco、Undok在投资上具有优势，Shell具有发展潜力。从技术上讲，煤气化-竖炉工艺技术上是可行的，但经济性上应该做深入细致的计算比较。我国许多企业都进行过建设气基竖炉的可行性研究，但结果总是议而不决。究其原因，有的是资源条件不具备，有的是因为“氧化球团-煤气化-气基竖炉”全工序的投资太高，有的是对生产出来的直接还原铁产品供给哪种附加值高的产品使用并不明确。“十二五”期间，我国的钢铁工业强调提高钢材质量。《钢铁工业“十二五”规划》提出要提高产品质量、增强稳定性、满足下游需求，并分别从三个方面提出品种质量的具体发展目标。一是对于高强高韧汽车用钢、硅钢片等国内已基本能研发生产，但仍无法满足国内需求的产品，应加强上下游产业链的建设，强化共同推进应用机制，提高质量一贯性，实现商业化、批量化生产，自给率由目前的40~60%提高到90%以上。二是对于船用耐蚀钢，低温压力容器板等国内研发生产仍存在一定困难或产业化应用存在问题的产品，应推进上下游合作，加强生产和应用的衔接，以快速推进在首台、首套上的应用，自给率由目前的30%以下提高到80%以上。三是对于消费量大、国内生产成熟、产品亟待升级换代的400MPa级及以上高强螺纹钢筋等产品，应加大生产和推广应用力度，将生产比例由目前的40%提高到80%以上。钢材的提质为直接还原铁产品提供了广阔的发展空间，是直接还原铁产业发展的机遇。因此，想搞气基竖炉的企业，首先应当研究直接还原铁供应的对象是谁？如果使用直接还原铁的企业生产的是高附加值的产品，直接还原铁优质优价的原则就容易实现。建设直接还原铁厂的可行性研究应该把研究的重点放在直接还原铁生产成本和后续生产什么高附加值钢种或高级铸件上。有了高附加值产品的用户，直接还原铁厂才能长久的生存。2、建议恢复大型回转窑生产印度是世界上用回转窑生产直接还原铁最多的国家。我国天津钢管厂曾引进了两条合计年产30万吨直接还原铁的回转窑生产装置，两条回转窑曾经取得过很好的成绩。只是因为进口美洲球团使生产成本太贵而停产，后改为吃热铁水。5我们花了许多钱引进的设备让其闲置很是可惜。建议是否可以研究用国产铁精矿生产直接还原用的氧化球团与之配套，把这套装置重新利用起来。3、转底炉的技术进步近几年，我国建设了多座转底炉装置，用于处理钒钛磁铁矿、含钛海砂、钢铁厂含锌粉尘、难选低品位铁矿、红土矿、普通铁精矿等原料。从发表的资料看，沙钢转底炉处理含锌粉尘得到如下指标[3]表3沙钢金属化球团的主要成份项目TFeMFeC金属化率最高67.263.94.395最低64392.161平均值65.355.82.885.4表4ZnO粉锌含量和脱锌率项目ZnFePb脱锌率最高700.792.8595最低558.656.1578平均值620.94.285龙蟒公司年处理7万吨钒钛磁铁矿的转底炉得到如下指标[4]:铁精矿TFe55.75%、TiO212.67%、V2O50.60%，经转底炉还原和电炉熔分后得到：铁水含钒平均0.388%、炉渣含TiO2平均52.99%，铁、钒、钛得到综合利用。在神雾集团在年产2.2万吨转底炉中试装置试验中处理国外钒钛磁铁矿得到如下指标[5]钒钛矿主要成分：TFe54.33%TiO29.43%V2O50.46%。钒钛磁铁矿经过还原、熔分后得到全铁品位95%、含钒0.04%磷0.011%、硫0.032%、Ti0.19%的铁水；钒渣V2O57.93%；钛渣TiO257.39%。铁回收率96.91%、钒总回收率76.01%、钛总回收率92.86%。铁、钒、钛得到了较好的综合利用。该中试装置处理红土矿TFe21.32%、Ni1.31%得到镍铁品位镍7.15%，镍回收率95.83%，铁回收率77.53%。总之，近几年用转底炉处理复合矿、低品位难选铁矿、钢铁厂含铁粉尘、红土矿等特殊含铁物料取得了较好的结果。4、珠铁新产品的开发自从日本神户制钢“ITmk3”珠铁生产新工艺问世，特别是在美国明尼苏达州的霍伊特湖建立世界上第一座年产50万吨珠铁的工厂于2010年1月投产以来，引起了我国钢铁界的重视。我们一直关注世界上第一