低成本炼铁的工艺路线怎么走

低成本炼铁的工艺路线怎么走？在过去的10多年里，我国钢铁生产实现了高速发展。然而，产能过剩导致行业整体经济形势越来越严峻，降低生产成本成为各企业谋求生存的重中之重，而占总成本70%以上的炼铁成本正是工作的核心。高炉工艺仍是低成本炼铁“主力”当前，已实现工业化的炼铁工艺分为直接还原工艺、熔融还原工艺和高炉炼铁工艺。直接还原工艺。近年来，直接还原工艺一直在发展中。据Midrex公司统计，2011年，全球直接还原铁的产量达到7330万吨。其中，气基直接还原铁占76.4%，煤基直接还原铁占23.6%。气基直接还原铁的生产主要集中在天然气资源丰富的国家和地区，而煤基则是在印度等缺乏焦煤资源的地区。我国直接还原铁的技术开发已有很长的历史，但受资源条件的限制，尚未建成气基直接还原铁工业生产装置。煤基直接还原有多个工艺，但工艺能耗高、规模小、产品质量差的缺陷，限制了其在我国的发展。熔融还原工艺。经过长期的研究开发，熔融还原工艺中的Corex工艺、Hismelt工艺以及Finex工艺已实现了工业化生产，但在炼铁产能过剩的情况下，该工艺在生产成本上难以取胜高炉工艺，而且技术成熟度和技术拥有的垄断性也限制了其工艺的推广应用。高炉工艺。历经百余年的发展，高炉工艺已是非常成熟和高效的炼铁生产工艺，拥有绝对的生产成本竞争优势。我国已建成上千座高炉，完全掌握了从设计、制造到生产操作的全部技术。国内的煤炭资源也为我国的高炉炼铁提供了保障。因此，在炼铁产能已严重过剩的情况下，我国未来的炼铁生产将长期主要以高炉生产工艺为主。降低高炉炼铁原燃料成本铁矿石、焦炭和喷吹煤等主要原燃料是构成生铁成本的主体，其降成本的重点在于技术理念的更新。发挥炼铁装备大型化和现代化的优势，努力实现高炉“吃”经济料。随着铁矿品质的不断劣化以及铁矿价格的飙升，高炉使用低品位矿的比例不断增加。而在这方面，一些大高炉并没有显示出足够的主动性和灵活性。事实上，大型炼铁设备所拥有的大型综合料场、大型烧结和球团设备以及大型高炉的充足反应空间和充沛炉缸热储备，加之完善的工艺控制手段和先进的操作水平，为大型高炉合理有效使用较低品位合格矿创造了条件。建立经济合理的炉料结构。在当前和今后相当一段时期，合理炉料结构应更侧重于经济的合理性，以期最大限度地降低炼铁成本。国外高炉在炉料结构上体现了分散的特点，各厂根据可获得的原料经济性来搭配入炉原料组成。在过去的10余年中，我国高炉炉料结构中球团矿比例提高到20%以上，为高炉指标的改善作出了贡献。值得注意的是，由于我国注重熟料比，高炉炉料中的块矿比例不足10%，块矿的经济性未得到很好的体现。考虑到省去造块的加工费用以及越来越高的造块工艺环保处理费用，块矿的经济价值将不断提高，应当充分利用。降低焦炭成本。焦炭的费用在生铁成本中占有较大的比重。降低焦炭成本的主要方法是通过合理配煤，增加非焦煤的使用比例。捣固焦比顶装焦具有价格优势，在中小高炉上得到很好的应用。但企业普遍对在大高炉上应用捣固焦存在疑虑，担心给高炉带来较大负面影响。捣固焦的生产技术标准也缺乏严格的监督。这些问题需要钢铁厂和捣固焦生产企业密切合作并加以解决。降低喷煤采购成本。从安全性和提高置换比的角度出发，我国的喷吹用煤是以无烟煤为主，烟煤为辅，甚至形成了“喷吹煤”专用名词和产品价格。许多企业以控制挥发分含量为标准来配煤，使喷煤的效益未得到最大化。笔者认为，高炉喷煤不必设定煤种和配比，更没必要单从所谓生产“喷吹煤”的煤炭企业购买。高炉喷煤选用煤种的标准是：根据当地资源状况，选择可获得最大喷吹经济效益的煤。只要高炉的喷煤系统符合安全设计标准，无论喷吹何种煤，安全都是可以保障的。考虑喷煤置换比等影响因素后，降低喷煤采购成本的空间较大。提高煤气利用率，降低高炉燃料比。提高煤气利用率能够直接降低高炉燃料比，达到降低生铁成本的目的。有的企业对煤气利用率的认识有偏差，认为只有大型高炉才能获得高的煤气利用率。从已有的一些高炉操作数据分析发现，在原燃料条件相同的条件下，2000m3级~5000m3级高炉的煤气利用率没差别，燃料比相同。低成本炼铁工艺技术值得关注围绕高炉炼铁工艺，企业要积极采取经实践证明有效的各种工艺技术，以综合效益的最大化来改进每个工艺生产环节，最终实现低成本炼铁。废气循环烧结工艺。废气循环烧结工艺是选择部分风箱的烟气收集、返回到烧结料层的循环烧结环保工艺。其作用包括：一是废气中的有害成分将再进入烧结层中被热分解或转化，二口恶英和NOx会部分被消除，粉尘和SOx会被烧结层捕获；二是烟气中的CO作为燃料使用，可降低固体燃耗；三是循环减少了烟囱处排放的烟气量，降低了终端处理的负荷。该工艺已有不同的流程在欧洲和日本等国应用，据报道污染物减少45%~80%，烧结固体燃耗降低6%~15%；欧洲某些烧结厂甚至用此工艺而未上烟气末端处理系统。高炉混合喷吹焦炉煤气。高炉混合喷吹是指高炉同时喷吹两种以上的燃料，以期获得最大的经济效益。对于我国有自产焦炭的钢铁企业来说，最适宜的混喷方式是以喷煤为基础，混喷部分焦炉煤气。将焦炉煤气用于高炉喷吹，具有充分发挥H2的还原价值、替代的焦炭和喷吹煤粉价值高、焦炉煤气的能量利用率高、高炉的消化能力大和灵活性强（与喷煤结合）以及工艺简便、投资和运行成本低的特点。高炉恒湿鼓风。高炉恒湿鼓风是通过脱湿或加湿的方式，维持鼓风中湿分恒定，保持炉况稳定顺行，实现节能降耗和降低炼铁成本。恒湿鼓风是现代高炉操作的技术发展方向之一。脱湿恒湿在实际应用中存在着设备投资大、脱除运行费用高、鼓风机节电效果缺乏证据、实际脱湿效果波动大、脱湿鼓风仅适合于高湿分地区的高湿分月份等问题，国内一些上了鼓风脱湿系统的高炉未获得明显的节焦效果。相比之下，加湿恒湿具有设备投资少、运行成本低、使用灵活方便、高炉全年实现恒湿等特点。虽然加湿会增加高炉风口回旋区的分解耗热，但能够稳定风口燃烧温度，改善炉缸煤气流分布；增加煤气中氢含量，提高间接还原和煤气利用率；有助于全风温的操作；替代煤调炉温，有助于提高煤比，这些作用的综合效果是实现低成本炼铁。高炉喷钛护炉。高炉长寿是实现低成本炼铁的基础。近年来，国外开发了钛煤混喷护炉和风口喷钛处理局部热点的技术，并在多座高炉上应用成功。高炉煤钛混喷护炉是在喷吹煤中混入一定比例的含钛物料，随煤粉一起喷入高炉，进行炉缸的保护。其特点如下：距离侵蚀部位近，用很少的TiO2取得同样的护炉效果；侵蚀修复起效时间大大缩短；在炉身没有含TiO2物料堆积黏结；所有反应发生在风口带和炉缸，而不是在炉身和软熔带，由此对高炉顺行的影响大大减小；量少高效，对高炉燃料比的影响大大降低，对炉渣的性能影响小。风口喷钛处理局部热点则是针对炉缸出现的局部侵蚀、温度升高现象，采用单独的喷吹装置，将特殊含钛物料通过局部风口进行直接喷吹，从而控制侵蚀区域的温度升高。目前，国内正在进行此项技术的开发，已成功完成试验室试验和工业初步试验。采用DK工艺处理钢铁粉尘。为降低生产成本，钢铁企业尽可能地将产生的各种粉尘通过烧结返回炼铁使用。实践证明，由于一些粉尘含有锌、钾、钠等有害元素，循环使用的结果是这些有害元素在高炉内富集，给高炉顺行和长寿带来严重的影响。因此，为保证高炉长期稳定低成本运行，必须将含有害元素的粉尘单独处理。在钢铁粉尘的多种处理工艺中，DK工艺是一种行之有效和适应我国条件的方法。该工艺是利用成熟的烧结机和高炉设备来处理各种钢铁粉尘。除了成熟可靠外，该工艺可利用企业淘汰的小烧结机和小高炉进行处理，无需新的设备投资。