沈建明 艾中路 林贤文 彭厅
宝武集团广东韶关钢铁有限公司 广东韶关 512123
摘要：随着经济和科技水平的快速发展，中国的钢铁产能占据世界钢铁的一半，主要以焦化－烧结－高炉－转炉的长流程冶炼为主。2014年国家统计局数据表明:钢铁工业GDP增加值占全国工业总产值的3．01%，而污染物排放在工业总污染物中占比较高，其中SO2占12．8%，NOX占6．5%，烟粉尘占17．7%。近几年，国家提出钢铁工业要实现供给侧结构性改革，淘汰落后产能，取缔不规范钢铁企业，实现钢铁工业的良性可持续发展。尤其对京津冀、长三角、珠三角经济协同发展经济圈，提出了严格的环保和限制产能措施。以焦化－烧结－高炉生产构成的炼铁流程更是集中治理的重点。因环保限产造成炼铁能耗升高、碳排放增加、生铁成本上升，促使了现有高炉炼铁流程进行结构性改革。
关键词:高炉;炼铁流程;炉料结构;污染物;问题;对策
引言
我国钢铁生产工艺流程以焦化－烧结－高炉－转炉的长流程为主，以焦化－烧结－高炉为主的炼铁流程的能耗占总能耗的60%，生产成本占70%的吨钢成本，污染物排放占总量的90%。其中，烧结工序的污染物排放总量大，工序能耗高。按照淘汰落后产能、减少环境污染、结构性改革的要求，国内钢铁企业应借鉴欧美国家炼铁经验，调整高炉炉料结构、发展低碳炼铁技术、新工艺，实现炼铁生产工艺流程的可持续发展。
1高炉炼铁技术
高炉炼铁技术适用于钢材生产初级，适用于工业化发展起步的国家，而在发达国家正面临被淘汰的市场环境。但总得来说，应用高炉技术进行炼钢仍是世界范围内的主要趋势。据统计，高炉炼钢不仅能够提升钢材的质量与特殊性能，还能降低电力以及原材料的浪费。在当前的订单经济时代下，生产建设需要根据市场环境的变化来进行调整，但高炉炼铁技术具有生产产品级别低、周期长以及冗长的加工链条，这就与我国进行现代化经济发展的目标相悖。因此，无论是从市场环境来看，还是从生产附加值来看，高炉炼铁技术的生存空间正在缩小。由此可以看出，高炉炼铁技术已经迈入死胡同的进程。
2我国高炉炼铁流程的调整
2.1高炉炉料结构调整
我国高炉炉料结构以高比例烧结矿配加少量酸性球团矿或天然块矿为主，烧结矿平均配比在75%左右。很多钢铁企业对外矿石依存度达到甚至超过80%，大部分进口矿石以粉状料为主，通过配加石灰石或白云石等熔剂进行烧结造块。高碱度烧结矿还原性能好，冶金性能优良，有利于高炉冶炼。高品位天然块矿可以直接入炉使用，因天然块矿的热爆性能差，还原性能不足，造成配加比例较低，国内高炉块矿平均配比在10%左右。目前对于国内操作最好的高炉，块矿比例能够长期配加到25%左右，无法实现更大比例的配加。由于我国是以贫矿为主的国家，高品位矿石缺乏。近几年进口矿石也呈现出质量和矿石品位下降的现象，导致块矿资源冶炼经济性降低。目前，使用球团矿较多的主要钢铁公司有首迁、京唐、太钢等，配加比例接近30%，河钢高炉球团配加比例在10%-25%。大量烧结矿入炉造成入炉料品位低，小高炉为52%-53%，渣比接近500kg/t;大高炉则整体较高，2000m3以上高炉入炉料品位平均在57%左右，4000m3以上高炉平均在59%左右。高比例球团的使用有利于降低燃料比，增加产量，改善高炉的技术经济指标。
2.2国内高炉指标的调整
高炉的炉容涵盖范围广，其技术经济指标差异较大，尤其是2016年以来受环保限产和焦炭市场影响较大的地区更为突出。据中钢协统计数据表明，2016年中钢协会员单位整体技术经济指标呈下滑趋势，燃料比升高3．86kg/t，热风温度降低27．12℃，休风率增加0．6%。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆2016年上半年河钢唐钢公司烧结机作业率仅为62．38%，造成烧结固体燃料消耗增加，烧结矿产能严重不足，烧结矿质量下降，对高炉指标影响较大。3200m3高炉炉型比较接近，有很大的可比性。2016年高炉入炉料品位比2015年提高0．32%，而利用系数降低0．07%，入炉焦比升高14kg/t，燃料比升高10kg/t，工序能耗增加20kgce/t。按照国家工业企业供给侧结构性改革的要求，传统高炉炼铁流程自身进行结构性改革是当务之急。
3积极采用炼铁新技术
3.1发展非高炉炼铁技术
近些年非高炉炼铁技术发展很快，尤其是气基直接还原工艺，依托廉价的天然气资源和直接使用高品位块矿资源，在印度和美国呈现增加趋势。熔融还原炼铁技术在浦项也有很大进步。由于非高炉炼铁技术能够取消炼焦和造块工艺，简化工艺流程，减少污染物排放，必然会逐渐发展起来。
3.2调整炉料结构
我国高炉炼铁流程的结构性改革不能仅靠末端治理，首先需要对高炉炉料结构进行调整，实现炼铁流程的源头和过程减排。在减少污染物排放总量的同时，不能过多占用社会资源和能源，避免把气体污染物转变成固体污染物，实现固废资源的综合利用。从国家环保政策对现有炼铁流程的影响来看，减少烧结矿使用比例，实现高比例球团矿冶炼将是今后炼铁工作的重点。
3.3应用低碳炼铁技术
对低碳炼铁技术研究投入较多，虽然也使用高比例烧结矿的炉料结构，但烧结优化配矿、烧结烟气循环、节能减排、新型炉料、能源回收等技术应用很多。对于长流程的钢铁生产而言，CO2排放量巨大，主要集中在炼铁工序。近年来我国炼铁技术取得长足进步，对低碳炼铁技术的应用不多，仍停留在粗放式炼铁阶段，需要开展相关技术研究。
3.4高炉大修降料线停炉过程的煤气零排放
高炉大中修要停炉降料面，大修还要出残铁，怎么进行炉顶打水、回收煤气、将料面降到风口水平面，其操作是同时进行的，安全难度大，怎么做到煤气100%回收。近三年几座炉子降料面的成功作法供参考。（1）盖面焦，过去加得较多，一般按正常焦批的3批即为合适，多了即浪费资源也延长了降料面时间。（2）液面控制和出最后一次铁时间掌握，其要求是开始降料面时尽量减少出铁次数，算好铁口至风口下沿的渣铁安全赌量，利用渣铁液面来抬高焦炭料柱，在风口前多燃烧掉一些，待最后一次铁出得多则料面下得多。（3）滴落带以下焦炭中基本上不含渣铁，正常生产时炉腰中下部就是滴落带，当煤气中H2含量达到10%~12%水平，（料面也降到炉腹中部），此时可停止回收煤气并休风。待出完最后一次铁，再出残铁后，料面必能风口水面以下。这样就做到了零放散煤气。（4）中修不出残铁怎么做到煤气零排放，此时最关健的也是控制好渣铁液面和出铁次数尽量少，H2达到规定值就可休风，带压出最后一次铁，最后即使风口水平面上稍有点焦炭也极易从风口扒出，焦炭还可重新使用。这样也做到高炉煤气的零排放。
4 结语
按照国家钢铁工业供给侧结构性改革的要求，从环保限产对烧结、高炉工序的影响看，钢铁企业应该在依托于现有高炉炼铁流程的基础上，发展低碳、环保、长寿、经济的高炉炼铁模式。
参考文献：
［1］杨晓东，张玲，姜德旺，等．钢铁工业废气及PM2．5排放特性与污染控制对策［J］．工程研究，2013，(9):240～251．
［2］沙永志．国外炼铁生产及技术发展［N］．中国冶金报，2013－11－(第5版)．
［3］沙永志，腾飞，曹军．我国炼铁工艺技术的进步［J］．炼铁，2012，(2):7～11．
［4］叶匡吾．欧盟高炉炉料结构述评和我国球团生产的进展［J］．烧结球团，2004，(7):1～3．
［5］许满兴．新世纪我国球团矿生产技术现状和及发展趋势［C］．2016年高炉炼铁学术年会论文集，2016，376
论文作者:沈建明,艾中路,林贤文,彭厅
论文发表刊物:《防护工程》2018年第11期
论文发表时间:2018/10/15
标签：高炉论文; 炉料论文; 流程论文; 技术论文; 结构性论文; 比例论文; 煤气论文; 《防护工程》2018年第11期论文;