中國煉鐵技術60年的發展
2026-04-16 04:13:38
從1949年中華人民共和國成立到20世紀80年代初,是中國煉鐵工業奠定基礎的階段。解放前的舊中國, 鋼鐵工業十分落後,1949 年新中國成立時中國鋼年產量隻有15.8萬t, 生鐵年產量僅為25萬t。經過3年的生產恢複,1952年中國的鋼、鐵、材產量都創造了新紀錄。20世紀50年代中期以前,中國煉鐵主要學習前蘇聯技術,其間擴建了鞍鋼,新建了武鋼、包鋼。在“大躍進”年代,本鋼總結出高爐高產經驗,提出了“以原料為基礎,以風為綱,提高冶煉強度與降低焦比並舉”的操作方針,中國煉鐵技術開始進入探索進程。60年代初的國民經濟調整期,大批高爐停產,生產中的高爐則維持低冶煉強度操作。1963年~1966年,中國自主開發了高爐噴吹煤粉、重油以及釩鈦磁鐵礦冶煉等技術,技術經濟指標達到新中國建立以來的最好水平。“文革”時期中國鋼鐵工業受到沉重打擊,出現“10年徘徊”的局麵。經過解放後約30年的曲折發展,中國初步奠定了鋼鐵工業的基礎,1980年中國生鐵產量達到3 802萬t。以1985年投產的寶鋼一期工程為標誌,20世紀80年代起中國煉鐵進入學習國外先進技術階段。“文革”結束後, 黨的十一屆三中全會撥亂反正, 以經濟建設為中心, 實(shi)施(shi)改(gai)革(ge)開(kai)放(fang)政(zheng)策(ce),引(yin)進(jin)國(guo)際(ji)先(xian)進(jin)技(ji)術(shu),使(shi)中(zhong)國(guo)鋼(gang)鐵(tie)工(gong)業(ye)進(jin)入(ru)發(fa)展(zhan)新(xin)階(jie)段(duan)。以(yi)寶(bao)鋼(gang)建(jian)設(she)為(wei)契(qi)機(ji),消(xiao)化(hua)吸(xi)收(shou)寶(bao)鋼(gang)引(yin)進(jin)的(de)煉(lian)鐵(tie)技(ji)術(shu)並(bing)移(yi)植(zhi)推(tui)廣(guang),對(dui)促(cu)進(jin)中(zhong)國(guo)煉(lian)鐵(tie)係(xi)統(tong)的(de)技(ji)術(shu)進(jin)步(bu)起(qi)了(le)很(hen)大(da)的(de)推(tui)動(dong)作(zuo)用(yong)。從(cong)此(ci)中(zhong)國(guo)煉(lian)鐵(tie)進(jin)入(ru)學(xue)習(xi)國(guo)外(wai)先(xian)進(jin)技(ji)術(shu)階(jie)段(duan)。20世紀80~90niandai,zhongguogangtieqiyejinxingledaguimodekuojianhejishugaizao,caiyongxianjindejishuzhuangbei,zaiyuanranliaozhilianggaijinhegaolucaozuofangmianyeyouhendajinbu,gaolujishujingjizhibiaoyouhendagaishan。1994年,中國生鐵產量達到9740.9萬t,成為世界第一產鐵大國。1996年以來,中國鋼鐵產量一直保持世界首位。進入21世紀,中國煉鐵技術發展進入自主創新階段。近十幾年來,中國鋼鐵工業以更高的速度發展。2013年,中國鋼產量為7.79億t,占世界鋼產量的48.5%;生鐵產量為7.0897億t,占世界生鐵總產量的61.1%。這一時期,以中國自主創新設計建設的京唐5500m³高爐為標誌,中國煉鐵技術進入自主創新階段。近年中國鋼鐵產能過剩,企業經營困難,盈利水平急劇下滑。在市場、資源、環境的多重壓力下,中國的鋼鐵工業正麵臨結構調整、壓縮過剩產能的嚴峻挑戰和考驗。本文扼要回顧 60 年來中國煉鐵技術的發展曆程,結合現狀探討今後中國煉鐵技術的發展趨勢。
1.中國煉鐵技術發展的幾個階段
圖1所示為1949年以來中國鋼鐵產量的變化,曲線的斜率明顯反映了上述3個階段的差別。煉鐵技術的發展和生鐵產量的變化是同步的,下麵回顧3個不同階段中國煉鐵技術的發展曆程[1-3]。
1.1 奠定基礎階段
從1949年到80年代初,是中國煉鐵工業奠定基礎階段。這30多年間,又可分為以下幾個時期:恢複生產時期、學習前蘇聯技術時期、“大躍進”時期、國民經濟調整時期、獨立發展時期和“文革”時期。
1.1.1 恢複生產時期
解放初期中國鋼鐵工業主要分布在東北和華北地區,主要鋼鐵廠有鞍鋼公司、本鋼公司、石景山鐵廠、太原鋼鐵廠和陽泉鐵廠。當時全國300m³以上的高爐隻有16座,其中鞍鋼9座、本鋼4座、石鋼2座、太鋼1座, 最大的一座是鞍鋼的9號高爐(容積944m³)。鞍鋼6座、本鋼2座800m³以上高爐的機電設備全部被前蘇聯軍隊拆走, 留下的均屬於20世紀20年代的老裝備,舊中國留下的鋼鐵工業是一個陳舊落後、殘缺不全的爛攤子。1948年底, 東北地區解放,1949年起東北地區的鋼鐵廠開始恢複生產。由於裝備較先進的高爐車間機組和機電設備已被拆走, 隻能恢複前蘇聯軍隊未拆走的裝備陳舊的高爐。當時物資、器材匱乏, 恢複生產困難很大。在廣大工人、技術人員積極努力奮鬥下, 到1949年底, 鞍鋼和本鋼未被拆走的5座高爐全部恢複了生產。1949年華北地區解放後, 石鋼和太鋼的高爐也開始恢複生產。在恢複高爐生產初期, 東北地區的煉鐵廠采用的是日本所沿用的操作技術,風量少, 風溫低, 焦比高。恢複生產不久, 東北地區開展了創生產新紀錄運動。1951年, 東北高爐生產超過了日本統治下的最高記錄,然而水平仍然很低,利用係數約為0.9~1.0 t/ (m³·d),焦比高達1.0 kg/t, 煉鋼生鐵中矽質量分數超過1.0%,均落後於當時高爐煉鐵的國際水平。經過解放後3年的生產恢複,1952年中國生產鋼135萬t,生鐵193萬t,鋼材113萬t,創造了中國鋼鐵工業的新紀錄。
1.1.2 學習前蘇聯技術時期
1953年開始的發展國民經濟的“第一個五年計劃”,將發展鋼鐵工業放在重要位置。在前蘇聯幫助下設計的156個建設項目中,鞍山鋼鐵公司擴建和現代化、武漢鋼鐵公司和包頭鋼鐵公司的建設是3項重點工程,這些項目全部采用了前蘇聯技術。20世紀40年(nian)代(dai)後(hou)期(qi),前(qian)蘇(su)聯(lian)的(de)煉(lian)鐵(tie)技(ji)術(shu)國(guo)際(ji)領(ling)先(xian)。前(qian)蘇(su)聯(lian)巴(ba)甫(fu)洛(luo)夫(fu)院(yuan)士(shi)總(zong)結(jie)了(le)歐(ou)美(mei)高(gao)爐(lu)煉(lian)鐵(tie)理(li)論(lun)和(he)實(shi)踐(jian)的(de)經(jing)驗(yan),將(jiang)煉(lian)鐵(tie)理(li)論(lun)係(xi)統(tong)化(hua),並(bing)領(ling)導(dao)科(ke)研(yan)小(xiao)組(zu),在(zai)前(qian)蘇(su)聯(lian)高(gao)爐(lu)上(shang)進(jin)行(xing)了(le)許(xu)多(duo)研(yan)究(jiu)工(gong)作(zuo)。1950年, 前蘇聯生鐵產量為 1920萬t,居世界第二位,占世界生產總鐵量的15%。20世紀50年(nian)代(dai)前(qian)蘇(su)聯(lian)技(ji)術(shu)開(kai)始(shi)傳(chuan)入(ru)中(zhong)國(guo),鞍(an)鋼(gang)在(zai)學(xue)習(xi)前(qian)蘇(su)聯(lian)技(ji)術(shu)方(fang)麵(mian)起(qi)了(le)帶(dai)頭(tou)作(zuo)用(yong)。需(xu)要(yao)特(te)別(bie)提(ti)及(ji)的(de)是(shi),蔡(cai)博(bo)同(tong)誌(zhi)在(zai)學(xue)習(xi)和(he)傳(chuan)播(bo)前(qian)蘇(su)聯(lian)煉(lian)鐵(tie)技(ji)術(shu)方(fang)麵(mian)起(qi)了(le)決(jue)定(ding)性(xing)的(de)作(zuo)用(yong)。他(ta)結(jie)合(he)鞍(an)鋼(gang)實(shi)際(ji),推(tui)廣(guang)前(qian)蘇(su)聯(lian)煉(lian)鐵(tie)經(jing)驗(yan),首(shou)先(xian)用(yong)自(zi)熔(rong)性(xing)燒(shao)結(jie)礦(kuang)解(jie)決(jue)了(le)鞍(an)山(shan)細(xi)精(jing)礦(kuang)的(de)造(zao)塊(kuai)問(wen)題(ti), 否定了鞍山細精礦隻能生產方團礦的結論。在此基礎上, 成功解決了冶煉[Si]質量分數為0. 9 %以下的煉鋼生鐵問題。爐頂調劑法(上部調劑)的推廣為高爐提高冶煉強度和降低焦比提供了有力的手段。1953年, 由前蘇聯設計並供應部分裝備的第一座動化高爐在鞍鋼投產。1956年, 第一座高壓高爐在鞍鋼投產。同年,前蘇聯設計的第二座容積900m³級高爐在本溪第二煉鐵廠投產。前蘇聯煉鐵技術的推廣,使中國高爐煉鐵水平大大提高,一批高爐的利用係數超過1.4 t/(m³∙d),有的超過1.5 t/(m³∙d),焦比降至800kg/t 以下, 有的在700kg/t以下,風溫達到900~1000℃。1958年,前蘇聯援建的武鋼、包鋼相繼投產。這一時期,學習前蘇聯技術是當時中國煉鐵技術的主流。
1.1.3 “大躍進”時期
1958年, 本鋼第一煉鐵廠2座300m³級高爐(l號333m³,2號329 m³)創造了高產經驗,主要技術措施有:燒結礦過篩, 篩除小於 5mm粉末;焦炭分級入爐;提高燒結礦鐵分;提高高爐壓差,增加風量;改變裝料製度,增加批重;擴大風口直徑等。采用這些措施後,高爐利用係數由1.3~1.4 t/(m³∙d)提高到2.2~2.4 t/(m³m3∙d)。本鋼的高爐操作經驗在中國煉鐵界引起了很大震動,當時正值全國“大躍進”高潮,本鋼第一煉鐵廠高爐提高利用係數的實踐對全國煉鐵廠既是推動也是壓力。本鋼總結的“以原料為基礎,以風為綱,提高冶煉強度與降低焦比並舉”成為指導中國煉鐵的技術方針。本鋼的實踐使高爐工作者開拓了思路,開始感到不能隻靠照搬前蘇聯經驗, 要學會自主創新。在“大躍進”年代,浮誇風流行, 使中國鋼鐵工業損失嚴重,但就中國煉鐵技術發展而言,當時本鋼高爐工作者的實踐對解放技術思想是有貢獻的。
1.1.4 國民經濟調整時期
“大躍進”的建設規模超過國力承受能力,違背了經濟規律,破壞了生產力。1961年起,中國開始對國民經濟進行調整,鋼鐵工業由“大上”轉為“大下”,相當多的煉鐵廠停產減產。1960年,全國生鐵產量2716萬t,1961年下降到1281萬t,1962年降到805萬t,1963 年進一步降到 741 萬 t。與“大躍進”時shi期qi關guan注zhu高gao爐lu強qiang化hua冶ye煉lian技ji術shu不bu同tong,在zai國guo民min經jing濟ji調tiao整zheng時shi期qi,低di冶ye煉lian強qiang度du操cao作zuo成cheng為wei中zhong國guo高gao爐lu工gong作zuo者zhe重zhong點dian研yan究jiu的de新xin課ke題ti。這zhe一yi時shi期qi,對dui高gao爐lu慢man風feng操cao作zuo製zhi度du、鼓風動能調節規律等開展研究,加深了對高爐低冶煉強度冶煉規律的認識,為穩定操作積累了經驗。
1.1.5 獨立發展時期
經曆了全麵學習前蘇聯技術和“大躍進”時期的高冶煉強度、高gao利li用yong係xi數shu操cao作zuo,以yi及ji國guo民min經jing濟ji調tiao整zheng時shi期qi的de低di冶ye煉lian強qiang度du操cao作zuo,打da開kai了le中zhong國guo煉lian鐵tie科ke技ji人ren員yuan的de思si路lu。大da家jia認ren識shi到dao不bu能neng完wan全quan照zhao搬ban前qian蘇su聯lian的de經jing驗yan,必bi須xu獨du立li自zi主zhu發fa展zhan中zhong國guo的de煉lian鐵tie技ji術shu。當dang時shi中zhong國guo石shi油you工gong業ye開kai發fa取qu得de重zhong大da成cheng就jiu, 甩掉了“貧油國”的帽子,重油供應開始充裕。1963年, 鞍鋼高爐試驗噴吹重油取得成功, 此後在全國重點煉鐵廠推廣。1964年,首鋼高爐噴吹煤粉試驗成功, 高爐噴煤技術在一部分煉鐵廠得到推廣。當時在歐美的鋼鐵企業中掌握了高爐噴煤技術的隻有Armco 的Ashland工廠。到1966年, 中國重點鋼鐵企業的高爐已基本普及了重油噴吹。1965年, 在大量試驗研究的基礎上, 中國成功解決了攀枝花釩鈦磁鐵礦的高爐冶煉問題, 在爐渣中TiO2質量分數為 25 %~30 %的條件下實現了高爐正常操作, shizhongguofengfudefantaicitiekuangdekaifachengweixianshi。zaixinzhongguochenglihoushijinianliantieshijianjichushang,zhongguogaoluliantiejishukaishidulifazhan。suiranguominjingjitiaozhengshiqizhongguodeshengtiechanliangyindapigaoluxiamaerjiangdi, 到1966年中國高爐技術經濟指標卻達到了新中國建立以來的最好水平,重點企業的煉鐵焦比降至558kg/t,當時僅次於日本,居世界第二位,某些大量噴吹的高爐焦比降至400kg/t左右, 屬於當時的國際領先水平。
1.1.6 “文革”時期
“文革”時期中國國民經濟發展停滯,鋼鐵工業受到沉重打擊。運動初期, 一部分鋼鐵廠被迫減產、停產,其後隨著運動時起時伏, 鋼鐵產量時降時升,徘徊不前。“文化大革命”的10年間,中國自行設計建設了2500m³級高爐和梅山鐵廠等煉鐵廠,采用中國自主開發的釩鈦磁鐵礦冶煉工藝設計建設了攀枝花鋼鐵公司高爐。總體來說,由於“文革”的幹擾,這一時期中國鋼鐵生產起伏不定,形成了鋼鐵工業“十年徘徊”的局麵。
1.2 學習國外先進技術階段
1.2.1 寶鋼煉鐵技術引進
“文革”結束後, 黨的十一屆三中全會撥亂反正,明確了以經濟建設為中心, 實施改革開放政策,由此中國鋼鐵工業進入發展的新階段。從1978年起,中國陸續引進了歐美和日本的當代先進工藝技術。1985年建成投產的寶鋼1號高爐是中國煉鐵進入學習國外先進技術階段的重要標誌。寶鋼一期工程的原料場、燒結、焦化、高爐以日本新日鐵大分、君津等廠為樣板,成套引進,國產化率隻有12%。二期工程由國內設計,設備以國產設備為主,國產化率達到85%以上,於1991年建成投產。三期工程在1994年前後陸續建成投產。在寶鋼建設的各個階段,積極采用世界上成熟、先進的技術,煉鐵技術裝備保持了高水平。例如,在寶鋼一期建設中,1號高爐采用的是鍾閥式+導料板的爐頂結構,爐體采用密集式銅冷卻板冷卻,並采用高頂壓、高風溫、富氧噴吹(最初是重油,第二代改為噴吹煤粉)、脫濕鼓風等先進技術。6m焦爐采用的是新日鐵 M 型焦爐的二次粉碎、成型焦、幹熄焦等先進工業技術。在二期建設中,2號hao高gao爐lu采cai用yong了le更geng先xian進jin的de串chuan罐guan式shi無wu料liao鍾zhong爐lu頂ding,爐lu身shen上shang部bu增zeng設she冷leng卻que壁bi,實shi現xian爐lu體ti全quan冷leng卻que,采cai用yong能neng噴pen吹chui強qiang爆bao炸zha性xing煙yan煤mei的de煤mei粉fen噴pen吹chui技ji術shu。燒shao結jie料liao層ceng厚hou度du由you500mm提高到600mm,以改善燒結礦質量和節能降耗。在三期建設中,3號高爐引進了新日鐵冷卻壁技術,爐體采用全冷卻壁冷卻等。在引進技術的基礎上,寶鋼經曆了學習、消化、吸收、chuangxinjieduan。suizheshijiantuiyi,baogangzhuizongshijieliantiejishufazhanqushi,buduanjinxingjishugaizao,yushijieliantiejishuzhuangbeifazhantongbuqianjin。lingwai,genjuziyuangongyingqingkuangdebianhua,kaifayonghaoxinziyuandejishu,baozhenglegaoluyuanranliaodegaozhiliang。liru,shaojiekaifaletigaohouliaocengdu、低矽燒結、提高低價褐鐵礦配比的新技術;煉焦為適應煤源變化,開發新煤源並保持焦炭質量,開發了配煤煉焦新技術;1號高爐第一代大修後改噴煤粉,2號和3號高爐采用噴煤,煤比按照 200 kg/t 設計並在生產中實現,大幅度降低焦比;根據冷卻設備損壞嚴重的情況,增加微型冷卻器,延長高爐壽命等。寶鋼投產後的近 30 年裏,在高煤比、高風溫、低燃料比、高爐長壽等方麵長期保持了國內一流水平[4-7]。
1.2.2 武鋼3200m³
高爐建設20世紀80年代引進國外煉鐵先進技術的另一個案例是1991年建成投產的容積3200m³的武鋼新3號高爐(現稱5號高爐)。1974—1981年間,國家批準建設了武鋼1700mm軋機工程項目。此項目建成投產後,隻有60年代末期水平的武鋼鐵前工序不能滿足引進的煉鋼、軋鋼工序的生產要求,為此武鋼以建設新3號高爐為中心對鐵前工序進行了係統的技術改造[8-9]。20世紀80年代以前,中國自主設計建設的最大高爐是1970年投產的武鋼4號高爐(2516m³)。新3號高爐的設計原則是立足於武鋼當時的原燃料條件(焦炭強度低、灰分高,鐵礦石鐵分低,渣量大),對引進的先進技術裝備和國內成熟的新技術進行技術集成,以彌補原燃料質量的不足。該高爐的設計目標是利用係數達到2.0 t/(m³∙d)以上,焦比為450kg/t以下,一代爐役壽命(不中修)達到10年以上。武鋼新 3 號高爐引進的國外新技術裝備主要有:PW無料鍾爐頂、軟水密閉循環係統、INBA水渣係統、環形吊車等爐前設備、熱風爐矩形陶瓷燃燒器、煤氣餘壓發電(TRT)裝置、出鐵場幹式除塵、電動鼓風機、PLC 數據采集及計算機自動控製係統等。為了實現長壽目標,設計時采用了武鋼開發的水冷炭磚薄爐底、球墨鑄鐵冷卻壁、磷酸浸漬黏土磚等技術,爐體冷卻采用全冷卻壁結構。武鋼新3號高爐1991年10月投產,從第一代生產實踐來看,高爐實現了設計目標,壽命達到15年零8個月,一代爐役單位爐容產鐵11096。
1. 2. 3 引進技術的消化吸收和企業技術改造
消化吸收寶鋼引進的煉鐵技術, 實行國產化並移植推廣,對促進中國煉鐵係統的技術進步起了很大的推動作用。從1980年到1995年,中國生鐵產量淨增6 727萬t,其間新建的鋼鐵企業隻有寶鋼、天津無縫和沙鋼,鋼鐵產量大幅度增加主要歸因於己有鋼鐵企業的大規模擴建和技術改造。很多企業新建、改建一批大高爐,采用了先進的技術裝備,如無鍾爐頂、軟水密閉循環冷卻係統、改進爐體結構和材質、xianjindejianceshebeiyuguochengkongzhixitongdeng。zaigaishanyuanliaozhiliangfangmian,gaopinweidejinkoukuangyongliangzengjia,yixieqiyexinjianlehunyunliaochang,duishaojiejijinxingjishugaizao,shaojiekuangpinwei、轉鼓強度等質量指標有很大改善。大批 6 m 以上焦爐的建設和煉焦配煤技術進步,明顯改善了焦炭質量,特別是焦炭的強度指標。在入爐鐵分提高、焦炭質量改進、成熟噴煤安全技術的廣泛采用後,高爐噴煤技術快速推廣,噴煤量大幅增加。這些技術進步措施大大改善了高爐生產的技術經濟指標。
1. 3 自主創新階段
進入21世紀以來,中國鋼鐵產量以更高的速度增長(圖1)。2013年中國生鐵產量達到7.089 7億t,已占世界總產量的61.1%。這一時期有3個因素促使了中國鋼鐵工業的高速發展:中國經濟的高速發展推動市場對鋼材的需求增加,為中國鋼鐵工業高速發展提供了機遇;鋼鐵工業固定資產投資的增長,為推動鋼鐵產能迅速擴大提供了物質基礎;技術進步是鋼鐵工業高速發展的推動力。
1. 3. 1 大批新煉鐵裝備建成投產,設備大型化、現代化加速
中國鋼鐵工業的固定資產投資,1986—1990年的 5 年間為 658.21 億元,年均131.6億元,2001—2005年間年均為1 429.4億元,2006年後增長更快,2009 年達到峰值為 4442.5 億元。大量投資既包括新建的一批鋼鐵廠,又包括原有鋼廠的產能擴大和質量提升。在此期間,國產冶金技術裝備大型化、現代化加速,建設了京唐 5500m³、沙鋼 5800m³高爐和十幾座4000m³級的大型高爐;建設了京唐550m²、太鋼600m²等大型燒結機;建設了年產能力500萬t/a的鄂州鏈箅機—回轉窯球團生產線、年產能力400萬t/a的京唐帶式焙燒機球團生產線,建設了大批7m和7.63m大型焦爐和幹熄焦裝置,很多大型裝備達到了國際先進水平。
1. 3. 2 京唐5500m³高爐的設計建設
冶金技術裝備的大型化和現代化,是這一時期鋼鐵工業發展的特點,而首鋼京唐2座5500m³高爐的設計建設則是中國煉鐵技術進入自主創新階段的重要標誌。首鋼京唐1號高爐2009年5月21日投產,2號高爐 2010 年 6 月 26日投產,這2座5500m³高爐的主要技術經濟指標是按照國際先進水平設計的:利用係數為2.3 t/(m³∙d),焦比為290kg/t,煤比為200kg/t,燃料比為490kg/t,風溫為1300 ℃,煤氣含塵量為5mg/m³,一代爐役壽命為25年等。與此前國內已建成的3000~4000m³級的大型高爐相比,京唐5500 m³高爐設計采用了68項自主創新和集成創新的先進技術,主要有:1)設計風溫1300 ℃的卡盧金頂燃式熱風爐;2)全幹法煤氣除塵係統;3)大型鐵水包車“一包到底”detieshuiyunshujishudeng。zaigaoluchangshoujishufangmian,weileyouhualuxingshejihelugangludijiegou,caiyonglequanlengquelutijiegou,bingcaiyongyouzhilengquebihenaihuocailiaojihelidelengquezhidu,peizhiwanshandejiancexitonghegaoluzhuanjiaxitongdeng;在上料布料係統,采用無中轉站、膠帶機直接上料工藝、燒結礦分級入爐工藝、焦丁礦丁回收工藝、並罐爐頂布料工藝,以優化布料控製;在噴煤、渣鐵處理、煤氣淨化等係統,也采用了先進實用、成熟可靠的新技術。在采用先進技術裝備的同時,京唐高爐認真貫徹精料方針,設計入爐鐵質量分數61%,渣量為25 kg/t,對焦炭質量也有很高要求。為了保證原燃料質量,配套建設了550m²燒結機、年產能力400萬t/a 的帶式焙燒機球團生產線、7.63 m焦爐和幹熄焦裝置。京唐2座高爐投產以來的生產實踐表明,中國煉鐵技術領域自主創新和集成創新的先進技術在京唐公司的應用是成功的[10-12]。
1. 3. 3 煉鐵係統的技術進步
進入21世紀以來,除了技術裝備的大型化、現代化以外,中國煉鐵係統的技術進步還表現在以下方麵。(1) 原燃料質量改善。從 2001年到 2013年,中國進口鐵礦石數量由6 990萬t增加到81315萬t,對(dui)提(ti)高(gao)高(gao)爐(lu)入(ru)爐(lu)鐵(tie)分(fen)起(qi)了(le)重(zhong)要(yao)作(zuo)用(yong)。在(zai)國(guo)產(chan)鐵(tie)礦(kuang)石(shi)產(chan)量(liang)增(zeng)加(jia)的(de)同(tong)時(shi),隨(sui)著(zhe)反(fan)浮(fu)選(xuan)磁(ci)選(xuan)綜(zong)合(he)選(xuan)礦(kuang)技(ji)術(shu)的(de)開(kai)發(fa)成(cheng)功(gong),鐵(tie)精(jing)礦(kuang)中(zhong)鐵(tie)質(zhi)量(liang)分(fen)數(shu)提(ti)高(gao)到(dao) 67%~69%,SiO2質量分數降低到3%~4%,促進了中國球團礦生產,改善了高爐的爐料結構。大型燒結機、大型鏈箅機—回轉窯和帶式焙燒機球團生產線、6m以上大型焦爐和幹熄焦等裝備的采用,對燒結礦、球團礦、焦炭的質量指標改善起了重要作用。由表1可以看出,2001—2013年,除了燒結礦鐵分在2002—2006年間最高,2007年以來有所降低外,燒結礦、球團礦和焦炭的主要質量指標均在穩步改善(表1)。
(2) 高爐操作技術進步。20世紀90年代中期中國成為世界第一鋼鐵大國,進入21世紀後中國的鋼鐵產量繼續急劇增加,使資源環境問題日漸突出。中國高爐工作者總結的“高效、低耗、優質、長壽、環保”的操作理念成為指導高爐生產的技術方針。這一期間煉鐵技術裝備的大型化、現代化加速,無料鍾爐頂、高溫熱風爐、燒結礦槽下過篩和分級入爐、高壓爐頂設備、富(fu)氧(yang)噴(pen)煤(mei)設(she)施(shi)得(de)到(dao)了(le)廣(guang)泛(fan)采(cai)用(yong)。與(yu)此(ci)同(tong)時(shi),高(gao)爐(lu)原(yuan)燃(ran)料(liao)質(zhi)量(liang)水(shui)平(ping)有(you)了(le)明(ming)顯(xian)改(gai)善(shan)。此(ci)外(wai),大(da)批(pi)新(xin)建(jian)高(gao)爐(lu)順(shun)利(li)開(kai)爐(lu),高(gao)爐(lu)快(kuai)速(su)達(da)產(chan)技(ji)術(shu)有(you)很(hen)大(da)進(jin)步(bu)。在(zai)上(shang)述(shu)因(yin)素(su)的(de)共(gong)同(tong)作(zuo)用(yong)下(xia),中(zhong)國(guo)高(gao)爐(lu)的(de)主(zhu)要(yao)生(sheng)產(chan)指(zhi)標(biao)持(chi)續(xu)提(ti)高(gao)(表2)。
(3) 高爐壽命延長。20 世紀 80 年代,高爐內襯過度侵蝕是影響高爐壽命的重要因素。90 年代以後,中國高爐長壽技術發展較快,高爐壽命過短的情況有所改變,出現了不少長壽高爐[13-14]。例如,2007年停爐的有效容積為3200m³的武鋼5號高爐(一代爐役15年8個月,單位爐容產鐵 11096t/m³)、2007年12月停爐的有效容積為2100m³的首鋼4號高爐(一代爐役15年7個月,單位爐容產鐵12560 t/m³)、2010年12月停爐的有效容積為2536m³的首鋼1號高爐(一代爐役15年7個月,單位爐容產鐵13328 t/m³)、2010年12月停爐的有效容積為2536m³的首鋼3號高爐(一代爐役17年7個月,單位爐容產鐵13991t/m³)、2013年8月停爐的有效容積為4350m³的寶鋼3號高爐(一代爐役18年11個月,單位爐容產鐵15700 t/m³)等。90 年代以來,中國大批1000m³以上的高爐廣泛采用了中國自主開發的高爐長壽技術,均取得較好的效果。
2.中國高爐煉鐵存在問題和未來展望
2. 1 存在的問題
如前所述,進入21世紀以來有3個因素促使中國鋼鐵工業高速發展,近年中國的鋼鐵產量已經過剩。環顧中國的高爐煉鐵工業,現正處於先進與落後多層次並存的局麵[15-20],即不同技術水平(當代技術與過時技術)並存、不同爐容(從5000m³到不大於400m³)並存、不同環保水平(從潔淨生產到嚴重汙染)並存。這種多層次並存的狀況,不利於中國鋼鐵工業的可持續發展和實現科學技術現代化,必須認真對待。
2. 1. 1 國內自然資源短缺
由於中國缺少廢鋼,含鐵資源主要來自鐵礦石。自20世紀80年代開始,中國煉鐵工業同時依靠國產鐵礦石與進口鐵礦石。進入21世紀以來,中國進口鐵礦石量飆升,2010年用進口鐵礦石生產的生鐵產量占了中國生鐵總產量的62%。最近幾年中國進口鐵礦石量還在繼續增長,2013年增加到81 315萬t。毫無疑問,中國鋼鐵工業依賴進口鐵礦石的局麵在未來10年將會繼續存在。至於煤炭資源,隨著中國經濟的發展,進入21世紀以後中國逐漸由以前的煤炭出口大國向煤炭進口大國轉化。2009年中國煤炭產量為29.73億t,占世界總產量的46%,但進口煤炭量達到1.26億t,首次超過出口,中國首次成為煤炭淨進口國。隨著鋼鐵工業對煉焦煤數量和品種的需求增加,煉焦煤進口的勢頭預計在未來10年也將持續。自然資源瓶頸的製約是中國鋼鐵工業麵臨的重大難題。
2. 1. 2 能耗水平過高
在20世紀最後10年裏,中國鋼鐵工業能耗約占中國全部能耗的10%。進入21世紀,鋼鐵工業能耗明顯增加,2010年的能耗約為2000年能耗的3倍,所占中國總能耗的比例躍升至14.4%,且呈繼續升高的趨勢。鋼鐵工業高能耗生產的現狀影響著中國經濟的可持續發展。從中國煉鐵工業來看,雖然進入21世紀以來高爐燃料比變化總趨勢是降低的,但改善幅度有限。表2所列2001—2013年間重點鋼鐵企業的焦比+煤比數據,表麵看來基本是逐年降低,但這與未包括焦丁數據有關。21世紀前幾年,中國隻有部分鋼鐵企業的高爐使用焦丁,焦比+煤比基本等於燃料比。近年中國高爐使用焦丁已很普遍,而有的企業的統計數據中卻未列出,使焦比+煤比與燃料比的差距增大。以2013年重點鋼鐵企業的高爐數據為例,有數十家企業的高爐未統計焦丁用量,平均焦丁量為35.6kg/t,加上焦比、煤比,燃料比為547kg/t。就重點鋼鐵企業高爐的焦丁用量而言,各企業差別也很大,變化範圍約為23~67kg/t。中國高爐的燃料比與國外先進高爐相比大約高出50~80kg/t。
2. 1. 3 對環境的嚴重影響
進入 21 世紀以來,隨著鋼鐵工業的技術進步,中國重點鋼鐵企業的噸鋼汙染物排放指標,包括粉塵、SO2、廢水中 COD、新xin水shui耗hao量liang等deng都dou呈cheng降jiang低di趨qu勢shi。但dan是shi由you於yu鋼gang鐵tie產chan量liang持chi續xu增zeng長chang,汙wu染ran物wu的de排pai放fang總zong量liang卻que是shi不bu減jian反fan增zeng。中zhong國guo鋼gang鐵tie工gong業ye的de環huan保bao水shui平ping遠yuan遠yuan低di於yu發fa達da國guo家jia的de冶ye金jin工gong業ye,它ta對dui環huan境jing的de嚴yan重zhong影ying響xiang已yi成cheng為wei中zhong國guo經jing濟ji發fa展zhan的de重zhong要yao短duan板ban。中zhong國guo環huan保bao部bu門men對dui鋼gang鐵tie工gong業ye汙wu染ran物wu排pai放fang的de標biao準zhun要yao求qiu越yue來lai越yue高gao,而er且qie近jin年nian環huan保bao標biao準zhun升sheng檔dang的de速su度du不bu斷duan加jia快kuai。例li如ru,從cong 2015 年起,環保部門將對鋼鐵企業的粉塵排放、shaojieyanqituoliudengshishigengjiayangedekongzhibiaozhun。zhebujinzengjiaqiyeshengchandehuanbaochengben,erqiezhijiejiangqiyezhiyushehuiyulundejianduzhixia,duiqiyedeshengchanjingyingdailaigengdadeyali。
2. 2 未來發展的展望
21世紀第二個10年內,中國經濟在工業化過程中將持續發展,鋼鐵工業仍將是工業化發展的支柱。中國從1996年以來一直是世界第一鋼鐵大國,預計21世紀第二個10年(nian)鋼(gang)鐵(tie)工(gong)業(ye)仍(reng)將(jiang)高(gao)位(wei)運(yun)行(xing),但(dan)增(zeng)速(su)將(jiang)會(hui)降(jiang)低(di),並(bing)在(zai)其(qi)後(hou)期(qi)出(chu)現(xian)負(fu)增(zeng)長(chang)。隨(sui)著(zhe)社(she)會(hui)廢(fei)鋼(gang)量(liang)增(zeng)多(duo),在(zai)煉(lian)鋼(gang)工(gong)序(xu)的(de)鐵(tie)鋼(gang)比(bi)開(kai)始(shi)下(xia)降(jiang)時(shi),中(zhong)國(guo)的(de)生(sheng)鐵(tie)產(chan)量(liang)將(jiang)隨(sui)之(zhi)減(jian)少(shao)。自(zi)然(ran)資(zi)源(yuan)、能源及環境保護方麵的約束,仍將是中國鋼鐵工業發展的限製性環節。因此,中國鋼鐵工業未來的發展必須重視以下幾個問題。
(1) 必須走以內需為主的道路。資(zi)源(yuan)與(yu)能(neng)源(yuan)的(de)短(duan)缺(que)將(jiang)製(zhi)約(yue)中(zhong)國(guo)成(cheng)為(wei)鋼(gang)材(cai)出(chu)口(kou)國(guo),中(zhong)國(guo)鋼(gang)鐵(tie)工(gong)業(ye)的(de)任(ren)務(wu)是(shi)在(zai)盡(jin)可(ke)能(neng)降(jiang)低(di)自(zi)然(ran)資(zi)源(yuan)與(yu)能(neng)源(yuan)消(xiao)耗(hao)的(de)前(qian)提(ti)下(xia),保(bao)持(chi)中(zhong)國(guo)經(jing)濟(ji)的(de)持(chi)續(xu)發(fa)展(zhan)。
(2) 轉變經濟增長模式。中國鋼鐵工業雖然從產量來看早已是世界第一鋼鐵大國,但從鋼材質量水平、能耗水平、huanbaoshuipingdengfangmianfenxi,juligangtieqiangguohaiyoubushaochaju,rengchuyucufangjingyingfanchou。congcufangjingyingxiangjiyuexingjingjizhuanbian,shizhongguogangtiegongyejinhoudelingyixiangzhongyaorenwu。
(3) 淘汰落後設備。雖然進入21世紀以來,中國冶金設備的大型化、現代化進步很快,但設備落後、汙染嚴重、能耗水平高的小高爐、小燒結機、豎爐球團、小焦爐還大量存在。在鋼鐵工業結構調整過程中,以汙染水平、能耗水平為標準淘汰落後的冶金設備應是重要任務。
來源:冶金技術網
編輯:溫曉霞
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