寶鋼煉鋼金屬料綜合利用現(xiàn)狀及展望分析

1、寶鋼煉鋼金屬料綜合利用現(xiàn)狀及展望分析    實現(xiàn)各種資源的綜合利用是企業(yè)走內(nèi)涵式發(fā)展、提升綜合能力、實現(xiàn)效益最大化的基本方式。煉鋼金屬資源的高效管理及利用與生產(chǎn)過程管理一樣，已成為鋼鐵企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié)，成為發(fā)展綠色環(huán)保鋼鐵工業(yè)的必由之路。其核心是通過精益化閉環(huán)管理，逐步實現(xiàn)煉鋼金屬料的高效、循環(huán)利用，同時通過相應信息系統(tǒng)的建立來固化和優(yōu)化資源利用的業(yè)務流程與管理模式，將管理信息系統(tǒng)與金屬資源的利用有效融合，提升管理能力，實現(xiàn)綠色鋼鐵、清潔生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展目標。寶鋼煉鋼金屬料主要有廢鋼、金屬固廢資源等，金屬固廢資源主要包括渣鋼、渣鐵、除塵粉、氧化鐵

2、皮、OG泥、LT除塵粉等物料。1  廢鋼綜合利用及結構優(yōu)化廢鋼是一種社會性回收資源，具有來源廣、種類多、資源控制力差、成分判定難等特點，其來源有廠內(nèi)回收廢鋼、國內(nèi)采購廢鋼、進口廢鋼等；其種類有重廢、大型結構件、中廢、統(tǒng)廢、生鐵、熱壓塊鐵、破碎料等，廠內(nèi)回收廢鋼鐵有切頭、切尾、邊角料等；其市場化程度高，價格波動大，由于沒有穩(wěn)定的供貨渠道，廢鋼資源控制力差；其成分利用判定困難，合金成分含量從0.20%-10.0%，同時還含有銅、鎳、鉻、鉬等不易氧化元素。廢鋼的上述特點決定其如不進行合理管控將對煉鋼的質(zhì)量及成本產(chǎn)生很大的影響。廢鋼結構優(yōu)化就是在滿足煉鋼品質(zhì)要求的前提下，通過調(diào)整煉鋼入爐原料

3、品種與結構，在完善廢鋼管理計劃性的基礎上，逐步優(yōu)化廢鋼入爐結構，降低單位鋼水的冶煉成本，使廢鋼管理逐步走上精細化管控的道路。1.1  重廢比的合理化控制從廢鋼的價格看，重廢價格最高，中廢次之。重廢具有質(zhì)量穩(wěn)定、便于煉鋼生產(chǎn)等優(yōu)點，但外購重廢成本較高、內(nèi)部切頭重廢資源有限，因此廢鋼成本控制的核心就是控制重廢使用量，采購低成本重廢資源，使用渣鋼、渣鐵及熱壓塊鐵代替重廢，降低廢鋼重廢比例，達到降本增效的目標。為此，煉鋼使用廢鋼需要控制合理的重廢比，考慮重廢和中廢的市場差價，廢鋼的使用圍繞重廢比的控制和市場資源、價格進行。根據(jù)重廢的市場價格及入爐廢鋼的結構要求，對重廢比進行動態(tài)穩(wěn)定控制，目前

4、控制基準為40%-50%。1.2  廢鋼收得率的準確化廢鋼由于成分、形狀、氧化程度以及雜質(zhì)含量的不同，入爐后產(chǎn)出的鋼水量也各不相同，即各種廢鋼的收得率不同，反映出廢鋼的有效價值有時候會背離市場采購價格。特別是在廢鋼市場急劇波動的時候，這種背離會更加明顯，如果廢鋼收得率沒有定量結果，廢鋼結構優(yōu)化將是不全面的，同時也不利于出鋼量的穩(wěn)定。為此，通過對廢鋼收得率的測定，逐步確立了適合寶鋼特點的廢鋼收得率計算方法，各種廢鋼的收得率如表1所示，目前已在轉爐煉鋼普及了廢鋼收得率的使用。1.3  高合金廢鋼的回收利用高合金廢鋼是指各生產(chǎn)廠內(nèi)部回收的含有銅、鎳、鉻、鉬等不易氧化元素的廢鋼。由

5、于高合金廢鋼中的這些元素在轉爐中不易被氧化，在有些鋼種中又屬于有害元素，因此，分類回收就顯得很有必要；同時，這些元素在其他一些鋼種中又屬于必需元素，因這些合金元素較為昂貴，在轉爐冶煉過程中回收利用高合金廢鋼中的這些元素可少加相應的合金，有效地降低了生產(chǎn)成本。寶鋼從2006年起開始回收利用高合金廢鋼，根據(jù)所含合金元素的種類及含量，在回收過程中把高合金廢鋼分為近21個品種，如鉻鉬廢鋼、銅鎳鉻廢鋼等。在現(xiàn)場使用中首先要做好高合金廢鋼的分類回收工作，其次制定并優(yōu)化好高合金廢鋼的使用方案，提高單爐高合金廢鋼的使用量。寶鋼近年來高合金廢鋼平均年使用量為32200t。1.4  廢鋼替代品的開發(fā)使用

6、近年來，寶鋼十分重視廢鋼替代品的開發(fā)，努力尋求相對穩(wěn)定的廢鋼資源。熱壓塊鐵的使用就是一種成功的實踐。2001年寶鋼開始逐步推廣使用熱壓塊鐵，因其質(zhì)量穩(wěn)定、雜質(zhì)含量低，在生產(chǎn)中可以大量替代優(yōu)質(zhì)鋼冶煉所需的切頭廢鋼資源，既降低了生產(chǎn)成本，又提高了鋼水質(zhì)量，每年熱壓塊鐵的使用量近12萬t，相當于每月在國內(nèi)減少約1萬t的重廢資源采購量。為了實現(xiàn)煉鋼產(chǎn)能最大化，一種有效地手段就是進行低鐵水比生產(chǎn)。為了解決煉鋼低鐵水比生產(chǎn)模式下出現(xiàn)的熱量不足問題，根據(jù)生鐵的物理化學特性，進行了生鐵的開發(fā)使用。目前，生鐵消耗量每年約6-8萬t。對于冶煉如鋼水中磷、硫等雜質(zhì)元素含量要求低、鋼水純凈度要求高的鋼種，煉鋼廠逐步開

7、發(fā)使用海綿鐵。目前，海綿鐵消耗量每年約1萬t。1.5  廢鋼使用技術的優(yōu)化廢鋼結構優(yōu)化的另一個重要工作是加強廢鋼使用技術的研究，合理有效地利用好廢鋼資源，以小的成本煉出最優(yōu)質(zhì)的鋼水。寶鋼建立了相應廢鋼的成分數(shù)據(jù)庫，初步摸索出了各類廢鋼對冶煉硫含量的影響，提出了分鋼種的廢鋼配料結構要求，并開展了廢鋼配料結構模型及低成本方面的研究工作，表3所示為寶鋼廢鋼使用原則的規(guī)定示例。2  渣鋼、渣鐵等固廢資源的綜合利用在煉鋼過程中，鋼渣發(fā)生量約占鋼產(chǎn)量的5%-10%，這部分鋼渣含有15%-25%左右的鐵。鐵水扒渣、混鐵車倒渣、轉爐擋渣、轉爐倒渣、連鑄鋼包翻渣等作業(yè)不可避免地產(chǎn)生大量含鐵類

8、渣，含鐵類渣資源主要有渣鋼、渣鐵、渣鐵球與渣鐵粉、鋼渣等。2000年前因這部分資源含渣量大、含硫量高，直接回爐使用對鋼水質(zhì)量影響較大，一直沒有得到很好地利用。寶鋼通過對這部分資源加工技術、使用技術的不斷攻關研究，逐步擴大了其使用范圍和力度。2001年渣鋼在煉鋼得到廣泛使用；2002年渣鐵在電爐得到大量使用；2002年下半年含鐵渣分選出的渣鐵球用于電爐的試驗成功；2003年含鐵渣分選出的渣鐵粉也在燒結配料中得到應用。經(jīng)過近幾年的不斷實踐，目前已經(jīng)實現(xiàn)了渣鋼、渣鐵的全量回收利用。2.1  渣鋼的回收利用在模鑄、連鑄澆注結束，鋼包內(nèi)所留鋼水隨鋼渣一起倒入渣包，產(chǎn)生了塊度較大的渣鋼。為達到降

9、本增效的目的，1996年首先提出了渣鋼返回煉鋼使用的建議，將渣鋼加工成合格的塊度，并將渣鋼中渣含量控制在10%以下，則渣鋼總體硫含量可控制在0.020%-0.030%之間，與外購廢鋼質(zhì)量相當，可替代廢鋼入爐使用，大渣鋼加工成渣鋼的綜合收得率約為76%。15t以內(nèi)的渣鋼使用量對轉爐爐內(nèi)增硫影響可控。從2001年7月開始渣鋼全部入爐使用，歷年的渣鋼使用量如圖3所示。可以看出平均每年回收和利用的渣鋼近10萬t。2.2  渣鐵的回收利用在鐵水扒渣及混鐵車倒渣過程中，不可避免地將部分鐵水隨渣一起倒進渣包內(nèi)形成渣鐵。將渣鐵加工成合格的塊度，并將渣鐵中渣含量控制在10%以下，則渣鐵總體硫含量可達0

10、.1%-0.12%之間，是外購廢鋼或渣鋼硫含量的三倍以上，可通過調(diào)節(jié)加入量進行適當控制。2001年寶鋼開始試用渣鐵，使用初期就達到了每年近10萬t的使用量。但隨著寶鋼鋼種質(zhì)量要求的不斷提高，鐵水扒渣強度的大幅度增加，渣鐵產(chǎn)生量也大幅度上升。但因含渣量高且波動大（含渣量約8%-15%），渣鐵在使用方面受到限制，造成渣鐵大量堆積的局面。為解決產(chǎn)生量與使用量不平衡問題、加強渣鋼、鐵的綜合利用、提高渣鋼、鐵的質(zhì)量，提出了渣鋼、鐵加工精品化的思路。確定了渣鐵再加工工藝：渣鐵噴水水解+鑿巖機沖擊破碎+磁選除渣+分選+分堆+渣鐵噴水+鐵水渣磁選，對渣鐵成品進行再加工，得到含鐵量達98%以上的高純渣鐵。200

11、4年渣鋼、鐵綜合利用的重點是渣鋼、鐵加工精品化，同時對高純渣鐵的加入量與轉爐爐內(nèi)增硫的關系進行了試驗研究，如圖4所示。每爐渣鐵加入量控制在10t以內(nèi)對轉爐的增硫影響可控。2004年以后高純渣鐵開始批量使用，渣鐵的使用量大幅上升，平均每年要消耗近40萬t渣鐵，高純渣鐵在代替部分重廢用于轉爐冶煉上發(fā)揮了很大的作用。2.3  渣鐵球與渣鐵粉的回收利用在鋼水、鐵水渣進入渣包后，大部分形成渣鋼、鐵塊，小部分形成小顆粒鋼、鐵，并與鋼、鐵渣混合在一起，根據(jù)粒度大小，這些鋼、鐵?？煞譃樵F球、渣鐵粉。根據(jù)對含鐵渣資源的取樣分析，在鋼、鐵渣中含有小顆粒鋼、鐵，且總量也較大。為綜合利用這部分資源，對渣處

12、理工藝進行調(diào)查、分析，提出了篩分+磁選+水洗的工藝。從2002年下半年開始進行提純試驗，提純出含鐵量達80%以上的渣鐵球（粒度在5-150mm），并批量應用于電爐。對5mm以下的含鐵渣提純后，T.Fe可達75%以上，符合燒結礦的配料條件，進行批量配料使用后，對鐵水質(zhì)量無影響，年回收使用量達到了4.6萬t。2.4  鋼渣的綜合利用目前寶鋼的鋼渣主要用作筑路材料，部分返回燒結和轉爐利用。轉爐鋼渣CaO、MgO含量較高，T.Fe約15%-25%，主要以Fe2O3形式存在。鋼渣返燒結使用可降低石灰、礦石的使用量，降低鐵水成本。從2000年開始進行鋼渣返燒結試驗，目前燒結礦中鋼渣配比為1.2%

13、左右，年使用量穩(wěn)定在17萬t以上。同時經(jīng)過適當工藝加工將鋼渣返回轉爐利用，可以有效促進轉爐冶煉過程的前期化渣，降低輔料的消耗，達到降本增效的目的，2005年8月開始將鋼渣返回轉爐利用，年回收利用鋼渣超過10萬t。2.5  其他金屬廢棄物的利用煉鋼含鐵塵泥主要產(chǎn)生于除塵設備回收的大量含鐵除塵灰、轉爐OG除塵產(chǎn)生的OG泥及轉爐LT除塵產(chǎn)生的LT除塵灰。除塵灰中T.Fe含量基本在40%-60%之間，但含鋅量較高。從理論上講，各類除塵灰都可以作為燒結原料，但含鋅量較高的除塵灰易在高爐管道中產(chǎn)生結瘤現(xiàn)象，影響高爐正常冶煉。目前，除塵灰可以部分使用，煉鋼OG泥部分返燒結、LT除塵灰可以直接壓塊供

14、轉爐使用，煉鋼含鐵塵泥的綜合返回利用率在50%左右。綜上所述，由于渣鋼、鐵是廠內(nèi)產(chǎn)生的資源，其來源穩(wěn)定、價格低，是煉鋼廢鋼結構優(yōu)化的重要組成部分。替代外購廢鋼效益明顯，每使用1噸廠內(nèi)渣鋼、鐵，相當于為公司降低成本800元/t左右。通過持續(xù)推進渣鋼、鐵的使用，從2008年開始渣鋼鐵的使用量超過了其產(chǎn)生量，從而徹底消除了長期以來存在的渣山。渣鋼、鐵等固廢使用量的提高，不僅為公司創(chuàng)造了非常大的效益，同時也為公司減少二次資源的污染發(fā)揮了很大作用。3  資源綜合利用管理系統(tǒng)的推進寶鋼對資源綜合利用系統(tǒng)進行了整體策劃和推進，以促進資源的高效、循環(huán)利用，通過信息化管理手段對寶鋼現(xiàn)有一次、二次、三次

15、資源使用現(xiàn)狀的業(yè)務管理流程進行優(yōu)化，研究資源綜合利用管控的體系架構，梳理全物流管控再生資源產(chǎn)生與回收業(yè)務流程，建立全物流管控資源綜合利用管理信息系統(tǒng)。金屬料方面，主要對煉鋼廠內(nèi)合金、廢鋼及全廠含鐵固廢等三類資源進行種類、流向、利用情況的全面梳理，并根據(jù)其物理特性與化學成分，分類組織回收與利用；廢鋼方面，主要完善了廢鋼L3系統(tǒng)，實現(xiàn)了煉鋼廠內(nèi)廢鋼的收發(fā)存管理，使廢鋼管理全過程受控，并以實際消耗進行成本核算；含鐵固廢方面，主要新建了資源綜合利用系統(tǒng)的固廢子系統(tǒng)，對固廢的產(chǎn)生、回收、出廠進行監(jiān)管，實行固廢收發(fā)存管理，實現(xiàn)了渣鋼、鐵等金屬固廢產(chǎn)生和利用的全過程管理，同時改造了智能司磅系統(tǒng)，使資源綜合利

16、用系統(tǒng)能實現(xiàn)過磅申請、自動發(fā)送過磅信息等功能。目前初步實現(xiàn)煉鋼廠內(nèi)合金、廢鋼及全廠含鐵固廢三類資源的全流程管理。4  展望通過對歷年來寶鋼廢鋼結構的逐步優(yōu)化，煉鋼用料結構趨于合理，廠內(nèi)二次資源得到了充分利用，生產(chǎn)成本不斷下降。同時，隨著渣鋼、鐵使用量的不斷增加，熱壓塊鐵、生鐵塊等產(chǎn)品化的廢鋼替代品的開發(fā)，使寶鋼使用的廢鋼資源勛曠泛。目前進行的廢鋼結構優(yōu)化主要還是總體需求計劃的平衡和優(yōu)化。從長遠看，需結合煉鋼冶煉的主原料計算模型，分鋼種推進煉鋼金屬料的結構優(yōu)化，進一步提高成本控制的精細化及有效化?，F(xiàn)在，寶鋼在渣鋼、鐵利用方面已實現(xiàn)產(chǎn)生量與回收利用量持平的管理模式，隨著寶鋼含鐵渣回收利用管理、加工與使用技術的不斷進步，金屬料的綜合利用將逐步走向源頭管理、精品管理、全量管理的可持續(xù)發(fā)展道路。資源綜合利用系統(tǒng)是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、走可持續(xù)發(fā)展的重要載體，寶鋼開展了金屬料