钢铁生产新技术

钢铁生产新技术

摘要：无论是长流程钢厂还是短流程钢厂，其消耗大量原燃辅料生产出钢铁产品的特点，决定了其必须把节能减排作为实现“绿色钢铁”和可持续发展的重要内容。钢铁工业做好节能减排工作，除了要拥有先进的管理理念，不断采用节能减排新技术设备、优化现有工艺设备也是重要的方面。钢铁生产流程复杂，生产工序比较多，包括烧结、焦化、炼铁、炼钢、连铸、热轧和冷轧等，只有做好每个工序的节能减排工作以及工序之间的科学衔接，才能真正实现钢铁生产的节能减排。

关键词：钢铁，生产流程，节能减排，科学衔接

正文：从广义的角度来看，炼铁生产分为三个工序：烧结、焦化和炼铁。在钢铁企业中，炼铁系统的能耗约占70%左右，单是高炉就占了总能耗的50%左右。另外，烧结、焦化系统生产过程中产生的排放物对环境也会造成较大的影响。因此，做好炼铁生产的节能减排工作，对降低吨铁成本、提高钢铁企业的竞争力、建设节约型企业、改善环境均具有非常重要的意义。

1、烧结工序

对于烧结过程来说，除尘和废气处理是比较重要的两个方面。其中，废气处理是目前钢铁行业面临的一个重大课题。除一氧化碳、二氧化碳、硫氧化物和氮氧化物这类典型的燃烧产物外，烧结过程中还会产生二口恶英、呋喃等产物，其回收处理需要安装综合气体净化设备。近年来，有关方面不断进行工艺技术创新，谋求先进适用的解决方案，并取得一系列进展。 [1]

MEROS工艺。MEROS（Maximized Emission Reduction of Sintering）通过一系列处理工艺，能将烧结废气中的粉尘、酸性气体、有害金属元素和有机复合物等脱除到令企业满意的水平。MEROS工艺由下述工序组成：吸收剂喷入烧结废气流当中，在调节反应器内进行废气调节，在布袋除尘器内进行废气除尘，粉尘循环返回废气流中，用增压风机从MEROS系统中抽取烧结废气。2005年～2006年，经过在建成的示范工厂进行的大量试验，验证了MEROS工艺在技术和经济上的可行性。随着工业规模的MEROS装置的运行，工厂的排放不仅可以满足今天的环保标准，而且还可以满足将来的环保标准。

eposint系统。在eposint工艺中，从选定风箱中抽出烟气用于再循环。该工艺可以灵活应对各种不同运行工况，并可极大地减少从烟囱外排废气中的粉尘和污染物单位排放量。

EOS系统。EOS是一种回收利用烧结工序废气的优化排放的烧结技术系统，在有关钢厂应用后表明，可明显减少废气排放量。 [2]

此外，日本有关钢厂还开发成功高温还原性能好的低二氧化硅、低氧化镁和低氧化铝的烧结矿技术，保证了高炉的顺行和节能。同时，利用环形炉对高炉不便利用的含锌高的粒尘，在脱锌处理的同时制成直接还原球团矿，加入高炉后比烧结矿的节焦效果更好。

2、焦化工序

对于焦化工序来说，近年来比较成熟的先进技术有：

干熄焦。干熄焦是干法熄灭炽热焦炭的简称，英文缩写为CDQ。干法就是不用水熄红焦，其原理是用冷惰性气体在专有的容器内与炽热的红焦进行热交换。焦炭冷却后，循环的惰性气体将焦炭热量带出并进行回收，对钢铁企业有较大的节能和环保效益。

煤干燥和预成型技术。该技术可以实现节能和扩大廉价非黏结煤的利用。

SCOPE21焦炉。该新型焦炉是为了提高焦炉生产效率而开发的新一代焦炉设备，该焦炉设备可以大幅缩短生产时间，生产效率较一般焦炉提高2.4倍，能源消耗降低20%。[3]

3、高炉炼铁

对于高炉生产而言，近年来有以下几个趋势值得关注：

大型化、高效化。这是近年来以及未来高炉设备的主要发展趋势。目前，世界上5000

立方米以上的大型高炉主要集中在日本。其中，新日铁大分制铁所拥有世界上最大的高炉，容积为5775立方米，日均产铁13500吨。

缩短大修时间、长寿化和自动化。为了进一步提高产量和效率，日本各大钢厂不断进行技术创新，使高炉寿命、大修时间、开炉操作以及稳定顺行都得到全方位的优化：结合高炉大修扩容和缩短大修时间以增产；采取了不停炉及时更换铜冷却壁和更新装料设备等措施，延长高炉使用寿命；对高炉内部采用IT技术和特殊测头进行及时测知和控制，保证了高炉的顺行和增产。

提高喷煤比。目前，钢铁市场竞争日益激烈。随着钢铁市场的供大于求，钢铁企业之间的竞争逐渐演化为降低生产成本技术的竞争。而铁前成本占钢铁生产成本的很大部分，高炉喷煤是降低炼铁生产成本的重要一环。随着炼焦煤资源的日益短缺及环保要求的日益严格，高炉喷煤愈加显得重要，高炉喷煤力求大幅度地降低焦比成为钢铁企业不断追求的重要目标。高炉喷煤的发展趋势：向长期高喷煤比、高利用系数和长寿化方向发展；开发进一步减排二氧化碳的技术；从经济角度选择适宜的喷煤比。 [4]

循环利用废弃物。在高炉渣利用方面，成功开发用于城市路面材料以解决城市热岛效应的技术，目前在进一步试验当中。在利用废塑料方面，JFE钢铁的京滨制铁所、福山制铁所和神户制钢的加古川制铁所2007年共利用废塑料20万吨。此外，由新日铁开发成功的将废塑料掺入炼焦煤中的炼焦技术后来居上，由于能量利用率高达94%和含氯废塑料使用量放宽到5%，所以很快在所属的君津制铁所、名古屋制铁所、八幡制铁所、室兰制铁所和大分制铁所推广。JFE钢铁的京滨制铁所也于2007年试用1万吨。由于技术成熟和节能减排效果好，企业还可收到一定数量的委托处理费，故企业的积极性很高。只要废塑料能保证供应，2010年日本钢铁也可完成利用废塑料100万吨的目标。

4、非高炉炼铁

2007年全球炼铁领域的一系列事件，使得非高炉炼铁成为业界关注的一个热点。

FINEX工艺。2007年5月30日，投入7亿美元研发费用、经过15年的研究开发，韩国浦项制铁（POSCO）举行了年产150万吨规模的FINEX商用化工厂竣工仪式。这是世界上第一家运用了FINEX这一替代传统高炉炼铁的新技术的商用化工厂，标志着世界钢铁冶炼技术从此翻开了新的篇章。FINEX工艺可以在原工序流程中省略烧结和焦化等事先加工原、燃料的工序，使钢铁生产流程的总工序减少到4个。工序简化将直接带来投资费用和生产成本的降低。FINEX工艺可以使用一直以来在高炉中无法使用的含有大量Al2O3和Zn成分的铁矿石作为原料。

HISmelt工艺。作为澳大利亚能源资源行业的重点专利成果，由力拓矿业集团主导研发的HIsmelt工艺采用铁矿粉（及钢厂废料）和非焦煤直接熔融还原技术生产高质量的铁产品，其产品可直接用于炼钢或铸成生铁，还可以循环使用热能，从而降低成本、减少污染。

COREX工艺。2007年11月24日，世界首座COREX－C3000炼铁炉打开炉口，成功出铁。宝钢集团浦钢搬迁工程热负荷试车暨COREX出铁的成功，开创了中国非高炉炼铁技术的先河。

目前在技术上成熟并已成功地获得工业应用的煤基炼铁法有COREX工艺，FINEX工艺、REDSMELT工艺及ITMK3工艺的竞争力较强，有良好的应用前景；其他煤基熔融还原炼铁工艺目前均处于中间试验或开发阶段。这些新工艺都有先进的技术思想，存在的问题主要是工程问题，其次是产品质量或生产成本是否具有市场竞争力。

钢铁产业是消耗包括电能在内多种形式能源的高耗能产业，根据钢铁产业发展政策，随着产业布局的调整在既有钢铁基地更新、改造的同时亦会在沿海建设大型现代化钢铁基地，如首钢与唐钢合资的京唐钢铁公司曹妃甸钢铁基地、宝钢的湛江钢铁基地、武钢与柳钢合作的防城钢铁基地等未来沿海大型钢铁基地。由于电能占整个钢铁厂全部能源的30%以上，公道