国内外炼铁技术进展评述.docx
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国内外炼铁技术进展评述
国内外炼铁技术进展评述
王维兴（中国金属学会）
近年来，世界生铁产量在迅速增长，其主要的推动力是中国生铁产量的高速增长。
2009年中国生铁产量已占全世界总产量的60.53%，比上年度同期增长15.87%，高于钢产量增幅2.37%具体情况见表1。
表1中国和世界粗钢和生铁产量单位：
万吨
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009.
中国生铁产量
13101
15554
17085
21367
26831
34375
41245
47652
47067
46928.54
中国粗钢产量
12849
15163
18168
22116
28049
34936
42299
48924
50049
56784.24
世界生铁产量
57079
57430
60393
65450
72131
78107
87246
94365
92670
89826.1
世界粗钢产量
84300
84380
89919
96967
105849
114186
124418
132890
130582
119916.7
中国生铁占世界比例
22.95%
27.08%
28.29%
32.65%
37.20%
44.01%
47.27%
50.50%
50.79%
60.53
资料来源：
国家统计局
中国生铁产量的高速增长，使铁钢比上升到0.957，比上年平均值上升了0.019，会使我国吨钢综合能耗上升，污染物排放增加。
据统计，2009年我国有大于500m³以上容积的34座高炉新投产，约有近20座大于500m³以上容积的高炉在建设之中。
这表明我国生铁的产能还会要增加，目前，我国生铁产能是已超过7.0亿吨/年，其中尚有约2亿吨的产能是由小于400m³高炉构成的。
所以，我国淘汰落后小高炉的任务是十分艰巨的。
当前出现一些小高炉生产的经济性优于大高炉，其原因是复杂的。
这说明，我国的钢铁企业是处于多层次、多种结构，不同生产技术水平共同发展阶段。
这充分反映出中国的特色，要进行科学的评价。
高炉大型化是占地小、单位投资低、生产率高、单位容积散热少、工序能耗低、污染物排放少、生产成本低、有较强的竞争力。
全球高炉均向大型化发展。
日本和西欧（欧盟15国）高炉大型化的情况见表2。
表2日本、西欧高炉大型化情况对比
年
1990
2008
1990
2008
日
本
高炉座数
65
28
西
欧
92
58
平均容积，m³
1558
4157
1690
2063
年产量，万吨
8022.9
8617.1
10400
25400
1.中国加快了高炉大型化进程
目前，我国拥有1350座高炉，大于1000m³以上容积的高炉的200座：
其中5000m³级高炉有2座，3200m³级高炉有16座，2500-2800m³级高炉有42座。
据统计，2008年重点大中型钢铁企业高炉情况见表3。
表308年重点钢铁企业高炉情况
年
2008
2007
数量
座数
能力，万t/年
座数
能力，万t/年
3000m³及以上
19
5630
16
4715
2000-2999m³
46
8589
40
7432
1000-1999m³
89
9870
64
6971
300-999m³
332
17552
309
15982
101-299m³
27
679
41
920
合计
513
42320
483
36629
2009年新建大于500m³以上容积高炉有34座，其中有曹妃甸为5500m³高炉；沙钢5800m³高炉；鞍钢鲅鱼圈4038m³高炉,武钢3800m³高炉，6座3200m³高炉，5座2500~2800m³高炉，10座1000~1780m³高炉，在建设的530m³以上容积的高炉有17座，大于1000m³以上容积的高炉有13座，包括迁钢的4000m³的高炉。
高炉炼铁是个有条件论生产技术工艺。
大型高炉所要求的原燃料质量要比中小高炉高。
2008年公布的《高炉炼铁工艺设计规范》中有对不同容积高炉烧结矿、球团矿、入炉块矿和焦炭质量的具体要求，如表4为焦炭质量的要求。
表4. 焦炭质量要求
炉容级别（m3）
1000
2000
3000
4000
5000
M40
≥78%
≥82%
≥84%
≥85%
≥86%
M10
≤8.0%
≤7.5%
≤7.0%
≤6.5%
≤6.0%
反应后强度CSR
≥58%
≥60%
≥62%
≥65%
≥66%
反应性指数CRI
≤28%
≤26%
≤25%
≤25%
≤25%
焦炭灰分
≤13%
≤13%
≤12.5%
≤12%
≤12%
焦炭含硫
≤0.7%
≤0.7%
≤0,7%
≤0.6%
≤0.6%
焦炭粒度范围（mm）
75~20
75~25
75~25
75~25
75~30
大于上限
≤10%
≤10%
≤10%
≤10%
≤10%
小于下限
≤8%
≤8%
≤8%
≤8%
≤8%
1.1要适当控制建设4000m³以上容积的高炉
高炉炼铁是以精料为基础，精料技术水平对高炉生产指标的影响在70%，高炉操作水平占10%，企业现代化管理水平占10%，设备运行状态占5%，外界因素（包括动力、供应、运输、前后工序等）占5%。
在高炉高作业率、高喷煤比运行条件下，焦炭质量水平对高炉生产指标的影响率要在35%。
所以，建设4000m³以上容积的高炉生产一定要有高质量焦炭供应为先决条件。
目前，我国已拥有15座4000m³以上容积的巨型高炉，一些企业还有要建设巨型高炉的规划。
这些巨型高炉要使用优质焦炭，才能确保高炉的高效化。
但是提高焦炭质量的最好方法是提高炼焦的主焦煤配比。
目前，炼焦主焦煤配比是在50%左右。
我国是主焦煤资源短缺的国家，只占煤炭总储量的四分之一左右。
建设大量巨型高炉，会促进我国主焦煤消耗量增加。
增加主焦煤进口量会加速国际贸易煤炭价位的提升。
国外已声称，2010年对中国进口焦煤要涨价14%。
我们应引起重视，不要让焦煤如同铁矿石涨价一样，无法控制。
好的办法就是要努力降低主焦煤消耗。
减少建设巨型高炉，对于我国来讲这是一个战略措施，应引起各钢铁企业的高度重视。
建设大型高炉是一个系统工程，应当包括建设或技术改造烧结、球团、焦化、炼钢工序的相关内容，使之高炉生产能与相关工序相互匹配。
上世纪鞍钢就有过建设2500m³高炉，原燃料质量没及时提升，造成高炉生产指标较长时间不理想的教训。
1.2高炉大型化一定要高起点，不能复制古懂。
个别钢铁企业建设大型高炉压缩投资，所用的一些技术装备落后，甚至减少对自动化项目、生产过程监测和维护手段等。
这样做，对高炉生产效率、使用寿命、节能减排，环境保护等方面均会有负面影响.一些企业为降低采购成本，购买一些劣质低价的设备、耐火材料，检测仪表等。
采购人员不懂技术，使用性能，只图便宜，不管制造厂家的资质，生产产品性能和稳定程度，给高炉投产后带来许多隐患。
我国中小企业热风温度偏低，热风炉寿命达不到20年，很重要的原因是购买低价劣质耐火砖。
所以，钢铁企业采购的原则不能只图便宜，要进行价格与性能的技术分析，产品使用寿命应成为一项重要指标。
不能出现买的便宜，用着贵（寿命短、维护费用高等）现象。
如有一种节水型热风阀，寿命在8年以上，节水60%，价格比普通阀门只贵20%。
普通热风阀寿命在3~5年，用水量大（仅电费就要多支付50万元/年）。
高炉休风换一次热风阀要8~20小时；产量损失和焦比升高造成等方面的经济损失远大于买普通热风阀所省下来的钱。
2.中国烧结生产技术取得了长足进展
2.1烧结机大型化取得显著成就
据统计，我国现有烧结机进500台，其中在建和投产的180~660m²烧结机有125台，其烧结面积达38590m²，已投产的大于360m²烧结机27台之中，京唐公司曹妃甸550m²烧结机为最大的，在建的太钢660m²烧结机在国际上可称为巨型烧结机，采用了一系列先进的工艺技术，达到国际一流水平。
至此，我国大中型烧结机面积在全国烧结机总面积之中已占用明显优势，烧结矿的质量也得到明显提高。
2007~2008全国重点钢铁企业烧结机情况见表5.
表5重点企业烧结机情况
年
2008
2007
数量
台数
年生产能力，万t
台数
年生产能力，万t
130m³
149
37651
125
30396
90-129m³
88
9876
81
9179
36-89m³
154
10923
154
10923
19-35m³
53
2071
62
2186
合计
444
60521
422
52684
2009年我新投产了大于150m²烧结机21台，其中大于180m²的有20台，大于360m²有11台。
目前在建设的有14台烧结机，其中沙钢和宣钢在建550m²烧结机，在建的烧结机大于360m²的有11台。
说明，我国加快了烧结机大型化的步伐。
烧结机大型化会促进烧结质量的提高，降低工序能耗，减少污染物排放，降低单位面积投资和运行成本。
2.2烧结生产技术取得进步
2.2.1烧结机漏风率降低：
上世纪70年代我国烧结机漏风率在60%以上。
新建的烧结机漏风率可在30%左右。
宝钢2号烧结机系统漏风率在30%~48%。
中冶长天公司的新技术用于日本和歌山185m²烧结机的漏风率在20%。
采用一种液密封鼓风环冷机，其漏风率可降低到小于5%，可节能20%，还可取消原鼓风环式冷却机配套的一些辅助设备，节省投资。
涟钢360m²烧结机和济钢460m²烧结机的环冷机漏风率仅为4.7%。
2.2.2先进成熟烧结生产技术
建立综合原料混均料坊
自动称重配料
添加生石灰
采用小球烧结
烧结机科学布料
广泛采用铺底料
燃料分加
超厚料层烧结
低温烧结
高铁低硅烧结
热风烧结
取消热矿筛
烧结矿整粒
2.2.3烧结条热回收
开发利用余热锅炉、热管、翅片管等各种回收冷却机热废气和烧结机尾部烟气前余热回收设备，产生的热水、蒸汽、发电，可降低烧结工序能耗。
济钢、马钢、宝钢等十几个企业已开展烧结余热回收。
2.2.4烧结烟气脱硫
现在我国有35台烧结机有烟气脱硫设施，年脱硫量为8万吨。
2008年7月工信部提出三年内要增加脱硫量20万吨，提高环保水平。
目前，烧结烟气脱硫成熟的工艺技术有20多种，尚没一个标准的、适合于每个企业的技术装备，均要根据每个企业的具体情况来进行选择。
评价烧结烟气脱硫工艺技术设备好坏的标准是：
脱硫效率，设备的寿命和作业率、投资、运行费、副产品的价值和综合利用、占地、维护和操作等因素。
烧结机点火器之后的约三分之一风箱烟气含SO2较低，温度高，可以不进行烟气脱硫，将这部份烟气回用于烧结，实现热风烧结，可提高烧结矿表质量，降低固体燃耗。
所以说，烧结烟气脱硫不必是烟气全量脱硫，可以降低投资和运行费约三分之一，提高经济效益。
3.球团生产技术进步显著
目前，我国球团生产能力已达1.4亿吨/年左右。
2008年全国球团矿产量为1.2亿吨。
球团矿在高炉炉料结中的比例为15.45%（包括进口的2000多万吨/年），使高炉入炉矿品位到提高，降低了炼铁系统的工序能耗.提高球团矿配比是我国炼铁炉料结构优化的大方向。
3.1我国球团装备情况见表6.
表62008年全国球团技术装备情况
类型
台数
百分比%
年生产能力，万t
百分比%
坚炉
189
68.24
8665
39.77
链篦机-回转窑
85
30.68
12375
56.79
带式焙烧机
3
1.08
748
3.44
合计
277
100
21789
100
上述数据表明，链篦机—回转窑工艺装备已成为我国生产球团矿的主导地位。
这是我国球团生产技术水平提高的重要标志。
因为链篦机—回转窑工艺生产的球团质量高且稳定，能耗低，成本低，多方面优于竖炉工艺。
2009年首钢京唐公司投产了400万吨/年能力的带式焙烧结，可以满足5500m³高炉对炉料质量的要求。
目前，竖炉投资低，球团质量也能满一些中小高炉对炉料质量的要求。
所以竖炉尚有一定的生存空间。
但是，从技术装备政策和节能减排的要求出发，要逐步淘汰落后的小竖炉。
3.2球团工序能耗在下降
2009年前三季度全国重点企业球团工序能耗为30.07kgce/t（烧结工序能耗为54.60kgce/t），太钢为16.38kgce/t，首钢为18.12kgce/t。
球团工序能耗比烧结工序低1/3，多使用球团矿是炼铁系统结构优化的重要内容之一。
3.2配加膨润土量在下降
目前，我国链篦机—回转窑工艺生产的加膨润土量为18.69kg/t，比2000年下降31.65kg/t，首钢已降到9.60kg/t，有力地促进球团矿含铁品位的提高。
首钢、鞍钢的球团矿使用膨润土较低，含铁品位在65%以上。
3.3设备利用系教提高
2009年前三季，我国竖炉生产工艺的设备利用系数已达6.93t/m²·h，瑞通为9.00t/m²·h、南京为8.86t/m²·h、莱钢为8.70t/m²·h。
链篦机—回转窑工艺设备利用系数为10.87t/m²·h的水平，首钢为13.76t/m²·h、鞍钢矿二球为12.14t/m²·h。
3.4抗压强度在提高
链篦机—回转窑和带式焙烧机生产工艺的球团矿抗压压强度高，球的质量均匀稳定。
鞍钢球团矿抗压强度为2740N/个球，宣钢为2830N/个球，首钢为2660N/个球。
3.5我国球团矿含铁品位偏低
国外球团矿含铁品位大多数高于66%，有的高达67%~68%。
我国大多数企业的球团矿含铁品位在63%左右，个别的在60%以下。
其主要原因是，我国铁矿石含铁品位低、含多组份、难选，造成铁精矿的品位低。
我国选矿技术水平已达到国际先进水平，可以将赤铁矿选到品位68%以上。
但一些企业因选矿成本、金属收得率等问题，不生产高品位的铁精矿粉（成本约差20元/t），造成高炉效能下降。
这要用系统工程的方法进行科学计算、对比，得出最佳的数据，来支撑企业的技术进步。
球团矿的含铁品位普通高于烧结矿3%。
多使用球团矿可以有效地提高高炉入炉矿含铁品位，对炼铁有着显著的经济效益。
入炉矿品位提高1%，高炉燃料比下降1.5%，产量提高2.5%，吨铁渣量减少30kg/t，允许高炉多喷吹煤粉15kg/t。
4.高炉炼铁技术进步
进入21世界，我国高炉炼铁技术取得了明显进展，特别是2009年前三季度
重点企业高炉技术经济指标有不少项目创出了我国历史最好水平。
如入炉比为373kg/t，喷煤比为147kg/t，热风温度为1160℃等。
这些指标的提升，表明我国高炉炼铁技术水平已经达到国际水平，太钢、首钢、鞍钢、宝钢、武钢等企业部分高炉技经指标已达到或接近国际先进水平。
表7为21世纪全国重点钢铁企业高炉炼铁指标。
表8为2008年部分高炉技经指标。
表7全国重点钢铁企业炼铁技术指标年平均值
年份
高炉炼铁
系数
t/m³·d
焦比
Kg/t
煤比
Kg/t
燃料比
Kg/t
休风率
%
矿品位
%
风温
℃
劳动生
产率%
熟料比
%
工序能耗
Kgce/t
2000
2.223
429
118
252
2.03
56.88
1005
1791
90.40
464.53
2001
2.34
422
122
523
2.36
57.91
1032
1968
91.67
448.32
2002
2.46
416.06
125.75
517.43
1.61
58.17
1024.76
2161.65
91.53
454.21
2003
2.48
430.07
117.71
523.87
1.85
58.47
1057.18
2435.78
92.44
483.89
2004
2.53
424.81
113.68
526
1.86
58.21
1091.29
2434.48
93.02
466.20
2005
2.624
412
124
522
1.842
58.03
1081
2935
91.45
456.79
2006
2.675
397
133
530
1.77
58.10
1037
3433
92.21
430.59
2007
2.677
392
137
529
1.524
57.71
1125
3669
92.49
428.59
2008
2.624
396
136
532
2.106
57.32
1133
3925
92.68
427.72
2009
前三季
2.624
373
147
520
1.658
57.62
1160
3118
91.27
411.53
注：
燃料比之中缺少小块焦比
表82008年部分高炉技经指标
企业
炉
号
炉容
立方米
燃料比
公斤/吨
焦比
公斤/吨
喷煤比
公斤/吨
小焦比
公斤/吨
矿品位
%
风温
℃
系数
吨/立方米·天
生铁含硅
%
炉料结构%
焦炭质量%
烧结
球团
块矿
M40
M10
灰份
硫份
宝钢
4
4747
500
295
182
23
59.82
1242
2.202
0.44
72.49
11.20
16.31
87.13
6.39
12.36
0.75
宣钢
3
4350
492
300
172
20
60.08
1235
2.319
0.35
72.76
11.51
15.73
87.21
6.41
12.39
0.75
太钢
5
4350
494
292
197
15
59.94
1241
2.516
0.52
72.35
21.44
18.87
89.44
5.25
12.1
0.62
马钢
A
4000
453
288
135
30
58．74
1194
2．104
0．44
68．55
18．89
12．96
89．87
5．96
12．97
0．72
武钢
7
3200
513
317
167
39
59.18
1167
2.504
0.62
65.46
24.74
9.80
85.71
6.86
12.88
0.60
鞍钢
A1
3200
537
325
162
50
59.50
1203
2.504
0.41
69.30
24.87
5.83
85.30
7.00
12.83
0.67
武钢
4
2600
527
337
154
36
58.92
1139
2.509
0.61
63.05
24.16
12.75
84.53
6.42
12.84
0.59
首迁
1
2650
467.2
300.5
158
28.7
58.93
1227
2.52
0.45
22.17
65.92
11.91
87.8
6.58
12.77
0.72
涟钢
6
2200
549
365
161
23
57.44
1141
2.568
0.48
84.81
3.49
11.62
90.4
6.84
13.64
0.69
济钢
9
1750
585
415
161
19
58.17
1175
2.531
0.57
68.40
23.02
8.58
84.56
7.09
13.02
0.87
攀钢
3
1200
643
467
123
53
50．56
1184
2．541
0．19
67．14
28．93
3．94
80．69
7．63
13．40
0．62
三明
5
1050
549
384
131
34
56.00
1135
2.966
0.40
80.14
16.04
3.62
81.88
7.53
13.05
0.66
杭钢
2
749
555
404
135
16
56.66
1060
3.710
0.52
74.7
20.0
5.30
82.34
7.25
12.43
0.55
兴澄
2
450
549.6
376
162
11.61
57.97
1108
3.862
0.38
70.99
24.78
4.23
78.75
5.65
13.03
0.66
国丰
4
450
552
399
140
13
57.47
1081
3.752
0.37
79.94
11.37
8.59
75.00
8.50
13.00
0.65
从表7可看出2009年前三个季度我国重点钢铁企业高炉指标最好，其主要原因是高炉精料水平得到提高，特别是焦炭质量得到改善，起到了重要作用。
据统计2009年前三季重点企业焦炭M10下降0.02%，灰份下降0.63%，硫份下降0.04%。
高炉生产实践表明，焦炭M10下降0.2%，可使焦比下降7kg/t.在焦炭指标之中M10对高炉生产影响是最大的.灰份下降1%，焦比可下降1%~2%；硫份下降0.1%，焦比可下降1.5%~2.0%。
高炉操作水平的提高也会促进指标的改善。
在金融危机的影响下，炼铁企业已在努力降低生产成本，提高企业市场竞争力等方面下功夫。
高炉操作也从粗放式转为精细化。
从表9看出，我国宝钢、太钢、迁钢、马钢等企业高炉入炉焦比在300kg/t以下，已是世界领先水平。
燃料比低于500kg/t，也是国际先进水平。
说明，我国的高炉有一批已达到国际先进水平。
但是，我国炼铁企业之间差距较大，是处于多层次共同功能发展阶段。
表9部分企业高炉燃料比情况
企业
首钢迁安
马钢
宝钢
太钢
炉容，m3
1号，2650
2号，2650
A，4000
B，4000
1号，4063
2号，4706
3号，4350
4号，4747
4350
燃料比，kg/t
487.21
486.81
453
466
497.81
498.83
491.74
499.00
504
焦比，kg/t
300.48
295.01
288
290
326.22
286.14
299.44
292.84
292
煤比，kg/t
158.00
164.17
135
144
161.93
190.27
172.09
183.35
197
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