2019年中国非高炉行业现状及发展展望

2019-12-23 11:21:24 作者:huangj 来源: 浏览次数:0 网友评论 0

本文介绍了目前国内非高炉冶炼行业发展现状和发展前景,随着中国电炉钢产能逐渐增加、废钢资源利用越来越多的情况下,直接还原铁将越来越受到钢铁行业的重视,将迎来直接还原铁发展的良机。
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   陶江善,洪益成

  中国废钢铁应用协会直接还原铁工作委员会

  1前言

  随着去产能政策的推进、新环保法的实施和环保督察力度的不断加大、碳排放交易系统的建立,推动了我国冶金还原冶炼新工艺技术和废钢铁产业的发展。目前,我国国内生产运行多条回转窑、转底炉生产线,中晋30万吨气基竖炉生产线建成并进入生产调试阶段,酒钢氢冶金项目中试基地也即将建好投产,国内已经形成了多工艺装备、工艺路线创新发展趋势。我国非高炉冶炼技术迎来一波发展小高潮。

  2我国非高炉行业现状

  2.1隧道窑工艺

  隧道窑工艺相对简单、技术含量低,原料、还原剂、燃料容易解决,工艺实用性强,前期投资小,适合小规模生产,是粉末冶金行业普遍使用的冶金还原生产工艺。

  但是隧道窑法单机产能小、能耗高、环境污染大,且由于规模小、原料外购为主、得不到稳定供应保证造成产品质量波动,较少应用于炼钢海绵铁的生产。隧道窑能耗、环保问题是隧道窑法生存和发展的重大课题,近年对环保和能耗的日益强化使得隧道窑发展明显受限,2017年以来我国没有新建隧道窑生产线。近年来,伊朗、印度等铁矿资源丰富且缺乏焦煤的国家引进了中国隧道窑工艺技术,唐山奥特斯窑炉公司在伊朗建有年产5万吨两条隧道窑生产线,生产反响不错,在印度也建有一条隧道窑生产线;湖北中基窑炉也有在伊朗建设隧道窑的业绩。

  2.2回转窑工艺

  国际上常用的煤基还原技术多是回转窑“二步法”技术,即:采用氧化球团或高品位块矿加入回转窑的还原工艺。我国通过天津钢管公司引进英国DAVY技术的回转窑“二步法”也证明了这是一种技术成熟的工艺,其单机产能最高达到18万吨,超过了年产15万t/年的设计能力,且可以生产TFe>92.0%的高品质炼钢海绵铁。采用“一步法”回转窑工艺,即用冷固结球团或预干燥球团直接加入到回转窑中进行还原焙烧,由于球团强度不够,粉化突出,面临一定的生产操作问题。

  回转窑法对原燃料要求较高、需要稳定运行,具备一定经济实力、且有资源优势的中小规模需求的企业可选择这种工艺。

  回转窑直接还原工艺技术已被广泛应用在钢厂尘泥处理、含锌渣生产氧化锌、红土镍矿直接还原生产镍铁上,目前已经建成、或即将建成的生产线已有百余条之多。近年来回转窑直接还原工艺也应用在铬矿还原、钛精矿还原生产上,且取得了不错的生产效果,丰镇市新太新材料公司采用链篦机-回转窑预还原-热送热装工艺生产高碳铬铁,电耗降低25%,焦耗降低近50%,产量提高超过30%。酒钢煤基氢冶金院于今年9月6日成立,其中试基地也是基于煤基氢技术的回转窑工艺,预计年底建成投产。

  2.3转底炉工艺

  我国自2007年底龙蟒矿业建成处理能力8万吨转底炉钛磁铁矿煤基直接还原项目开始,进行转底炉工艺的工业应用推广。2009年7月马钢建成引进日本新日铁转底炉技术处理(含锌尘泥)高炉瓦斯泥和各种固废球团转底炉直接还原工艺生产线。发展至今,国内已建成多条转底炉生产线:用于复合矿的综合利用(四川龙蟒、攀钢研究院)、含铁粉尘利用(马钢、沙钢、日照钢铁、燕山钢铁、宝钢湛江)、生产预还原炉料(山西翼城、莱钢、天津荣程)等。继湛江转底炉项目投产运行后,2019年宝武系转底炉项目全面启动,宝钢本部转底炉项目也已在建、预计2020年年初建成投产,宝武集团武钢公司、梅江钢铁搬迁项目中也都有转底炉项目规划。

  多年生产经验表明,因转底炉工艺的限制,由于煤灰渗入,致使产品铁品位较低(一般为70-80%左右)、S高,转底炉工艺应用的重点方向在于高炉污泥或除尘灰等钢厂废弃物的处理、以及多金属矿的利用。

  2.4煤基竖炉工艺

  煤基竖炉因其产量可以扩大、具备规模优势,一些试验工厂的指标可以达到炼钢标准而得到行业重视,有不少企业在进行煤基竖炉方面的工业试验。目前武汉科思瑞迪公司(COSRED)在湖北宜昌运行有一座年产1万吨中试生产线,总体装备运行良好,采用70%以上的铁精粉可生产出全铁95%以上的海绵铁,并可生产粉末冶金用的还原铁产品,产品质量好。COSRED煤基竖炉生产操作控制的工艺参数很少,主要为还原温度和还原时间,还原温度通过燃烧室的燃烧温度来进行控制和调整,还原时间通过还原室下部的排料速度来进行控制和调整。煤基竖炉的生产操作简单,可实现全自动控制,而且生产的稳定性很高、易损件少、维护量小。目前该工艺在缅甸建有一条年产5万吨海绵铁生产线,在越南建有一条年产10万吨海绵铁生产线。

  2.5气基竖炉

  气基竖炉直接还原法是当今世界上的主流直接还原工艺,全球采用气基竖炉直接还原工艺生产的海绵铁占比≥75%。气基竖炉的显著优点是单套设备产量大、不消耗焦煤,节能、环境友好、低能耗、低CO2排放。气基还原工艺因其在节能减排、低碳环保方面的作用受到政策层面支持,气基还原技术是产品质量优良的低碳绿色先进炼铁技术,应该成为我国直接还原炼铁技术的主要发展方向,发展气基还原具有积极意义。

  气基竖炉技术应有的关键在于低价气源的获得,我国天然气资源匮乏,民有天然气尚且不足,无法支撑工业大规模生产用天然气。因此,在非炼焦煤、天然气和焦炉煤气较便宜的地区和企业,煤制合成气的成本能否大幅度降低,决定了能否建设大型竖炉直接还原与煤制气无焦炼铁联合工艺。以煤制气、天然气或焦炉煤气重整制氢竖炉的生产时,需要预先将煤、天然气或焦炉煤气等一次能源转化成含氢量在55%-75%的合成气进入竖炉炼铁。应属于氢能源应用的一部分。山西、内蒙古等地已有企业在进行气基还原工厂建厂或前期准备工作。山西中晋太行矿业公司2013年开始筹备30万吨焦炉煤气竖炉直接还原生产工厂,经过多年筹备,项目11月底整体建成完工,焦炉已于9月16日点火烘炉,目前正在生产线的调试试车。内蒙古自治区明拓集团有限公司,计划采用米德雷克斯的气基竖炉技术,以合成煤气为还原气,建设年产能力110万吨的还原铁厂,供应下游电炉生产不锈钢产品。

  2.6熔融还原工艺

  宝钢集团在2007年引进了两套年产150万吨的COREX 3000熔融还原炼铁生产装置,在上海罗泾建成熔融还原炼铁厂,分别于2007年11月和2010年投产。因运行和成本原因,于2011年决定先搬迁1座COREX 3000炉到到球团矿及块煤价格便宜的新疆八一钢铁厂,并在COREX 3000的基础上,结合高炉炼铁原理和成熟的技术进行了31项技术优化改造,于2015年7月19日出铁并成功实现了工业化生产,命名为欧冶炉。2017年3月,经过近19个月长周期检修于的欧冶炉并入生产序列,目前已正常生产出铁,铁水成本略低于本厂高炉。

  HIsmelt工艺可直接熔炼经预热处理的铁矿粉和其他适合的含铁原料,并喷吹煤粉作为系统的还原剤及热量来源,是一步法熔融还原的炼铁工艺,属于当今冶金领域前沿技术。相对传统的高炉炼铁工艺,HIsmelt熔融还原炼铁工艺省去了烧结及焦化两个环节,同样产能下可节省了大量的投资及运行成本。山东墨龙公司2012年将澳大利亚奎那那HISmelt工厂整体搬迁,并优化改进工艺流程,对原矿粉预热系统、矿粉喷吹系统、SRV炉高温煤气系统、公辅动力系统等进行了创新。山东墨龙公司HIsmelt熔融还原炼铁项目2016年12月建成投产,经过多次停开炉探索实践后,工厂操作稳定性和能耗大幅提高。当前,搬迁后的工厂日最高产量达到1930吨,月产量达到51914吨,设备不间断作业可达157天,各项生产指标均超过澳大利亚原工厂,产品高纯铸造生铁含磷量低(平均在0.015%~0.03%),含硅、锰及五害元素(铅、锡、砷、锑、铋)含量非常低,脱硫后满足高端铸造产品的需求。今年9月北京建龙重工集团内蒙古赛思普科技有限公司投资10亿元的30万吨熔融还原法高纯铸造生铁项目开工建设,采用类似墨龙熔融炉技术。辽宁天汇管线材有限公司也在筹备上马一条年产30万吨熔融还原试验工厂。

  3 环保政策施压 非高炉冶炼行业关注度明显增加


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