積極促進我國直接還原鐵產業(yè)的發(fā)展

1、積極促進我國直接還原鐵產業(yè)的發(fā)展韋俊賢原冶金部科技司摘要：電爐鋼發(fā)展是鋼鐵工業(yè)發(fā)展的必然規(guī)律，我國鋼的蓄積量正在快速增長，自產廢鋼和進口廢鋼量的增長必然使錯雜元素量難以控制，我國需要優(yōu)質直接還原鐵，應積極促進直接還原鐵產業(yè)的發(fā)展。關鍵詞：促進 直接還原鐵 產業(yè)化Actively promote the developmentof the our country DRI industrializationWei jun xianOriginal Development Sic.Tech. MMI. P.R.CAbstract: electric furnace steel development

2、 is the necessity of the development of steel industry rules, Chinas steel volume of increasing rapidly sell scrap steel and steel scrap confusedly amount of growth necessarily make du is difficult to control elements, the country needs high quality DRI, should actively promote the development of DR

3、I industry.Keyword: promote DRI industrialization一、2011年世界直接還原鐵生產概況根據Midrex公司2011年的統(tǒng)計資料1，世界直接還原鐵生產情況可總結為：1、2011年世界直接還原鐵產量創(chuàng)歷史新高，年產量達到7332萬噸，其中，氣基法占76.2%，煤基占23.6%。直接還原鐵的產量仍然是以氣基法為主。2、豎爐法產量5550萬噸，其中，Midrex占80%，HYL占20%。3、還原鐵產量的地區(qū)分布：亞洲/大洋洲25.45Mt；中東/北非25.05 Mt；拉美15.12 Mt；前蘇聯/東歐5.2 Mt；沙哈拉非洲1.41 Mt；北美0.7 M

4、t；西歐0.38 Mt。4、還原鐵產品分類：HDR I6.22 Mt(估計值)；HBI 7.6 Mt；CDRI 59.5 Mt；合計73.32 Mt。5、 產能（含運行和閑置）和產量：Midrex法產能46.8Mt，產量44.4Mt；HYL法產能17.3Mt，產量11.1Mt；煤基法產能26Mt，產量17.3Mt。全部產能86.7Mt。6、至2011年年底，在建產能21.1 Mt，其中，Midrex法11.4 Mt, HYL 9.7 Mt。從1970年直接還原鐵商品化以來，直至2011年，直接還原鐵的產量不斷上升（見圖1），這說明直接還原鐵是鋼鐵工業(yè)發(fā)展必然的需求。 二、中國是鋼鐵生產大國，是

5、直接還原鐵生產的弱國在國際鋼鐵協會鋼鐵生產統(tǒng)計數據中，2011年世界鋼產量萬噸，中國鋼產量68327萬噸，中國鋼產量占世界鋼產量的45.9%，中國的鋼產量比日本、美國、印度、俄羅斯、韓國、德國、烏克蘭、巴西、土耳其、意大利、墨西哥、法國、西班牙、加拿大、英國、波蘭、比利時和奧地利18個國家鋼產量加起來的總量還多，中國的確是世界鋼鐵生產的大國。然而，在直接還原鐵生產統(tǒng)計中，卻沒有中國的生產數據，這說明我國直接還原鐵的產業(yè)尚未形成，在世界直接還原鐵生產中尚無一席之地，這是世界鋼鐵發(fā)展史中不正常的現象。三、中國需要優(yōu)質廢鋼和還原鐵2011年我國鋼產量68327萬噸，廢鋼鐵消耗9100萬噸，廢鋼綜合單

6、耗133千克/噸鋼。全球除中國以外煉鋼耗廢鋼約占總金屬量的50%，中國不足13%。我國每年進口廢鋼占全球廢鋼貿易量的比例不到10%。國外一些國家如土耳其、韓國的鋼產量遠遠低于我國，但廢鋼進口量超過我國。比如，2010年中國進口廢鋼595萬噸，占鋼產量比例極??；土耳其進口1920萬噸，相當于中國的三倍，土耳其生產鋼2510萬噸，進口廢鋼占了鋼產量的76%。韓國進口廢鋼810萬噸，韓國產鋼量5845萬噸，廢鋼占鋼產量的13.85%2。廢鋼是載能的原料，對節(jié)能降耗和減少環(huán)境污染是有利的。由于我國目前的鋼鐵生產流程是以長流程為主，消耗大量的鐵礦石和焦炭。我國進口鐵礦石占全球進口鐵礦石貿易總量的60%以

7、上。中國鋼鐵生產的鐵鋼比很高，煉鋼大量使用鐵水，焦炭消耗很多，所以能耗高、污染大。由于冶煉特殊鋼、優(yōu)質鋼和優(yōu)質鑄件的要求，我國每年進口一些重廢鋼和直接還原鐵，近10年廢鋼和直接還原鐵進口情況見圖2、圖3。圖2 2000-2011年進口廢鋼情況如圖圖3、 2000-2011年進口還原鐵情況圖從圖2、圖3可見，我國廢鋼進口最多的2009年，進口量為1369.14；進口還原鐵最多的2009年為177.31萬噸，進口量不算多。主要原因是我國電爐煉鋼大量吃熱鐵水。四、我國人均占有鋼量在快速增加電爐鋼的發(fā)展與人均占有鋼量相關，國外一般是人均占有鋼量超過5噸，電爐鋼就會快速發(fā)展。18712008年，幾個國家

8、鋼蓄積量情況如表1.表1 18712008年世界幾個國家的鋼蓄積量期 間世界日本中國德國獨聯體美國1871年至2008年累計(Mt)4237447394548284664567856人均占有鋼量（噸/人）6.6 37.1 3.5 34.5 34.0 26.5 電爐鋼比%31.22610.531.118.456.9 把20092011年的統(tǒng)計數據和以后10年鋼的增長量加入進行估算，我國的人均占有鋼量如表2。表2 未來10年我國鋼蓄積量估算期 間中國蓄積鋼量（噸）2009年2010年2011年合計2011年人口（人）人均占有鋼量（噸/人）4.69 10年后鋼蓄積量（億噸）*105.4810年后人口

9、（億人）*14.03910年后鋼鐵蓄積量（噸/人）*7.51 *估算值計算說明，10年后我國電爐鋼產量和比例將會快速增長。再加上從節(jié)能和減少環(huán)境污染的考慮，可能會加大廢鋼的進口量。進口廢鋼的增加，會帶來錯雜元素含量的增加，從而對優(yōu)質直接還原鐵的需求一定會增加。這就要求我國要加快發(fā)展直接還原鐵產業(yè)。五、對發(fā)展我國直接還原鐵產業(yè)的技術抉擇和建議1、積極促進氣基豎爐在我國建廠 縱觀世界直接還原法的發(fā)展，氣基豎爐是當今直接還原鐵的主流生產裝置。不管是單爐產能、生產效率、能耗、產品質量都占優(yōu)勢。為了解決優(yōu)質鋼、特殊鋼、特殊鑄件的需求，積極促進氣基豎爐的建設是我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展的一項重要任務。但是，要想發(fā)展

10、此法，必須具有兩個基本資源條件：一要有高品位的鐵礦石或鐵精礦，用高品位鐵精礦生產出的球團礦的品質要符合豎爐生產的要求。根據我國科技工作者的努力，我國已經具有可以生產優(yōu)質球團的鐵精礦資源；二要有天然氣、焦爐煤氣或煤氣化氣源作為氣基豎爐的還原劑。用天然氣為能源的直接還原生產廠已屢見不鮮。但用煤制氣的豎爐剛起步。無論是Midrex，還是HYL技術，都已經宣稱可以使用焦爐煤氣、煤氣化氣來生產直接還原鐵，魯奇煤氣化已在印度獲得了工業(yè)化應用。我國化工行業(yè)已經引進各種大型煤氣化工藝技術并積累了豐富的生產經驗。在已大型工業(yè)化的煤制氣技術中，應用最廣和最具發(fā)展?jié)摿Φ挠蠰urgi、Texaco、Undok和she

11、ll煤氣化技術。Lurgi法制得的氣經過脫C02后可直接用于Midrex和HYL豎爐。Texaco和Undok法煤制氣經脫CO2處理后可用于Midrex。對于HYL豎爐，用Texaco、Undok和Shell技術制得的氣體都需經過處理和轉換才可使用。這幾種煤制氣法比較來說，Texaco、Undok在投資上具有優(yōu)勢，Shell具有發(fā)展?jié)摿Α募夹g上講，煤氣化-豎爐工藝技術上是可行的，但經濟性上應該做深入細致的計算比較。 我國許多企業(yè)都進行過建設氣基豎爐的可行性研究，但結果總是議而不決。究其原因，有的是資源條件不具備，有的是因為“氧化球團-煤氣化-氣基豎爐”全工序的投資太高，有的是對生產出來的直接

12、還原鐵產品供給哪種附加值高的產品使用并不明確?！笆濉逼陂g，我國的鋼鐵工業(yè)強調提高鋼材質量。鋼鐵工業(yè)“十二五”規(guī)劃提出要提高產品質量、增強穩(wěn)定性、滿足下游需求，并分別從三個方面提出品種質量的具體發(fā)展目標。一是對于高強高韌汽車用鋼、硅鋼片等國內已基本能研發(fā)生產，但仍無法滿足國內需求的產品，應加強上下游產業(yè)鏈的建設，強化共同推進應用機制，提高質量一貫性，實現商業(yè)化、批量化生產，自給率由目前的4060%提高到90%以上。二是對于船用耐蝕鋼，低溫壓力容器板等國內研發(fā)生產仍存在一定困難或產業(yè)化應用存在問題的產品，應推進上下游合作，加強生產和應用的銜接，以快速推進在首臺、首套上的應用，自給率由目前的30

13、%以下提高到80%以上。三是對于消費量大、國內生產成熟、產品亟待升級換代的400MPa級及以上高強螺紋鋼筋等產品，應加大生產和推廣應用力度，將生產比例由目前的40%提高到80%以上。鋼材的提質為直接還原鐵產品提供了廣闊的發(fā)展空間，是直接還原鐵產業(yè)發(fā)展的機遇。因此，想搞氣基豎爐的企業(yè)，首先應當研究直接還原鐵供應的對象是誰？如果使用直接還原鐵的企業(yè)生產的是高附加值的產品，直接還原鐵優(yōu)質優(yōu)價的原則就容易實現。建設直接還原鐵廠的可行性研究應該把研究的重點放在直接還原鐵生產成本和后續(xù)生產什么高附加值鋼種或高級鑄件上。有了高附加值產品的用戶，直接還原鐵廠才能長久的生存。2、建議恢復大型回轉窯生產 印度是世

14、界上用回轉窯生產直接還原鐵最多的國家。我國天津鋼管廠曾引進了兩條合計年產30萬噸直接還原鐵的回轉窯生產裝置，兩條回轉窯曾經取得過很好的成績。只是因為進口美洲球團使生產成本太貴而停產，后改為吃熱鐵水。我們花了許多錢引進的設備讓其閑置很是可惜。建議是否可以研究用國產鐵精礦生產直接還原用的氧化球團與之配套，把這套裝置重新利用起來。3、轉底爐的技術進步 近幾年，我國建設了多座轉底爐裝置，用于處理釩鈦磁鐵礦、含鈦海砂、鋼鐵廠含鋅粉塵、難選低品位鐵礦、紅土礦、普通鐵精礦等原料。從發(fā)表的資料看，沙鋼轉底爐處理含鋅粉塵得到如下指標3表3 沙鋼金屬化球團的主要成份項目TFeMFeC金屬化率最高67.263.94

15、.395最低64392.161平均值65.355.82.885.4表4 ZnO粉鋅含量和脫鋅率項目ZnFePb脫鋅率最高700.792.8595最低558.656.1578平均值620.94.285龍蟒公司年處理7萬噸釩鈦磁鐵礦的轉底爐得到如下指標 4:鐵精礦TFe55.75%、TiO212.67%、V2O5 0.60%，經轉底爐還原和電爐熔分后得到：鐵水含釩平均0.388%、爐渣含TiO2 平均52.99%，鐵、釩、鈦得到綜合利用。在神霧集團在年產2.2萬噸轉底爐中試裝置試驗中處理國外釩鈦磁鐵礦得到如下指標5 釩鈦礦主要成分：TFe 54.33% TiO2 9.43% V2O5 0.46%。

16、 釩鈦磁鐵礦經過還原、熔分后得到全鐵品位95%、含釩0.04% 磷0.011%、硫0.032%、Ti0.19%的鐵水；釩渣V2O57.93%；鈦渣TiO2 57.39%。鐵回收率96.91%、釩總回收率76.01%、鈦總回收率92.86%。鐵、釩、鈦得到了較好的綜合利用。該中試裝置處理紅土礦TFe 21.32%、Ni 1.31% 得到鎳鐵品位鎳7.15%，鎳回收率95.83%，鐵回收率77.53%?？傊鼛啄暧棉D底爐處理復合礦、低品位難選鐵礦、鋼鐵廠含鐵粉塵、紅土礦等特殊含鐵物料取得了較好的結果。4、珠鐵新產品的開發(fā) 自從日本神戶制鋼“ITmk3”珠鐵生產新工藝問世，特別是在美國明尼蘇達州的

17、霍伊特湖建立世界上第一座年產50萬噸珠鐵的工廠于2010年1月投產以來，引起了我國鋼鐵界的重視。我們一直關注世界上第一座年產50萬噸珠鐵生產廠投產以來的生產效果和運行業(yè)績，但遺憾的是至今還沒有看到該廠運行效果的有關報道。一種可能是商業(yè)競爭的原因，不愿對外宣傳。但也有可能是新工藝還存在一些工程化的技術問題，不能連續(xù)、穩(wěn)定的生產。早在90年代，我國北京科技大學就開展了轉底爐生產珠鐵的研究，2002年申請了“煤基熱風轉底爐熔融還原煉鐵法”有關珠鐵的專利。后來武漢科技大學等大專院校也開展了生產珠鐵的研究工作。近兩年，我國神霧公司、奧特斯公司、博聯特公司等單位也在較大規(guī)模開展了珠鐵生產的工藝研究。從各方

18、面收集到的信息看，在試驗室、甚至在轉底爐中試裝置、車底爐上生產出珠鐵產品已經不是問題。但要想建設生產性工廠長期進行生產，還需要在耐火材料的選型、耐材的施工維修、工藝設備的選型配套和維持生產廠高作業(yè)率上下功夫。珠鐵新工藝確實有許多優(yōu)點，其產品的品質可與生鐵比美，甚至超過生鐵。因此，可望受到后步煉鋼工序的歡迎。珠鐵生產對原料的適應性較廣、對節(jié)能和環(huán)保的好處也十分吸引人。我相信，通過鋼鐵界的努力，此法有可能成為提升我國直接還原鐵生產技術水平的一大亮點。5、外熱式豎爐開始大型化 由意大利達涅利公司和瑞士蒙特福諾公司合作研究的外熱式煤基豎爐工藝（簡稱KM法）早已投入生產。1983年在緬甸建成了兩套“KM法”裝置，每套年產2萬噸。后來，雖然設計了年產30萬噸的裝置，但未見實際應用。我國鋼鐵研究總院、廣東鋼研所、冶金設備院等單位曾對此法進行過廣泛、深入的研究，但沒有工業(yè)化。2011年，武漢桂坤科技公司設計的年產10萬噸的外熱式豎爐已經投產。這是外熱式煤基豎爐在我國投產的第一座國產化裝置，具有自主知識產權。因此，這是我國直接還原技術進步的又一項科研成果。桂坤科技公司設計年產10萬噸的外熱式豎爐如下圖6。由于此法對原料的適應性較強、爐子運動部件不多，投資低，能耗低，產品質量較好，爐子單位容積生產效率比回轉窯、轉底爐