【正文】 正文= 2007年，占世界總產量的50%。我國的煉鐵狀況代表著世界煉鐵的總體水平。全面加強我國現(xiàn)有高爐煉鐵流程的改造和優(yōu)化是工作的重點。要注意大型化的合理選擇、系統(tǒng)配置和操作參數(shù)的改進、過程檢測和控制的完善、節(jié)能減排路線的制定等。在節(jié)能減排的今天，認真思索未來我國煉鐵工業(yè)的發(fā)展方向，確定正確的發(fā)展道路，對我國乃至世界煉鐵工業(yè)的發(fā)展都是至關重要的?！　? 非高爐煉鐵工藝保持不斷發(fā)展，高爐煉鐵工藝仍占據(jù)主導地位 按照一般的分類，非高爐煉鐵工藝包括直接還原工藝和熔融還原工藝。 （1）直接還原工藝 近年來，直接還原工藝仍保持持續(xù)穩(wěn)定地增長，2006年世界直接還原鐵總產量達到5980萬t。其中，%(MIDREX：%，HYL：%，F(xiàn)INMET：%)，%。 印度是直接還原鐵產量最大的國家，2006年共生產直接還原鐵1474萬t，其中MIDREX 482萬t，占33%；HYL 75萬t，占5%；各種煤基工藝917萬t(約)，占62%。其它主要國家是：委內瑞拉 860 萬t，墨西哥620萬t，伊朗690萬t，沙特360萬t。 轉底爐直接還原工藝是近年來的研究開發(fā)熱點，國外已建成多座不同規(guī)模的生產裝置。但據(jù)報道，北美建成的數(shù)個轉底爐直接還原鐵廠都在閑置，日本建設的幾座轉底爐直接還原裝置也是作為專門處理鋼鐵廠內粉塵來使用的。 （2）熔融還原工藝 國外正在運行的4套COREX熔融還原裝置保持良好的生產狀態(tài)。2006年，在南非SALDANHA鋼廠的COREX直接還原聯(lián)合裝置連續(xù)生產了75萬t鐵水和75萬t直接還原鐵。該裝置為氣基直接還原鐵的生產開辟了新路。除新投產的寶鋼COREX C3000裝置外，原韓國韓寶公司10年前建設的2套C2000裝置正在搬遷到印度的HAZIRA鋼鐵廠。 2007年，浦項150萬t FINEX裝置的投產反映了開發(fā)者對該技術的信心。據(jù)宣傳，F(xiàn)INEX廠投資成本和運行成本比高爐流程分別低20%和15%左右。 HISMELT已開發(fā)了25年。第一套80萬t工業(yè)生產裝置于2005年10月投產，工藝和操作上所取得的突出成果包括：生產率達到設計能力的75~80%，煤比最低達到820kg/t；反應爐實現(xiàn)最高富氧率操作；操作對原料、噴吹和生產率等方面的適應性，驗證了裝置在開動、停止、閑置的靈活機動能力。 （3）高爐煉鐵工藝 傳統(tǒng)的高爐煉鐵工藝仍保持著旺盛的發(fā)展勢頭。國外高爐煉鐵的產量約占整個鐵產量90%，如扣除直接還原鐵，則約占99%。受煉鋼需求量的驅動，西方采取提高現(xiàn)有高爐生產率或改擴建大高爐的方式來擴大高爐流程的產能。鋼鐵工業(yè)快速發(fā)展的印度等國家，也基本都是以高爐流程為基礎。例如，已建了2座COREX裝置的印度JINDAL廠目前正在建設4000m3的高爐來實現(xiàn)新的產能擴張。而韓國現(xiàn)代集團的2座5250m3高爐的建設，同我國以首鋼曹妃甸大高爐為代表的眾多大高爐一起，更進一步增強了未來高爐流程的主導地位。 高爐煉鐵的技術進步 國外高爐煉鐵的技術進步體現(xiàn)在高爐的高效化、低燃料比、高爐長壽、環(huán)保等方面。 （1）高爐的高效化生產 高爐高效化生產首先體現(xiàn)在高爐的大型化。在這方面日本的效果最為突出。在過去的20年里，日本高爐的平均容積從2570m3增加到4200m3，而且擁有多座5000m3以上的高爐，包括最大的5775m3高爐。歐洲高爐的數(shù)量已從1990年近90座減少到2005年的54座左右。，平均工作容積為2100m3。北美（加拿大，墨西哥，美國）有38座高爐，統(tǒng)計的37座高爐的平均工作容積為1783m3。 高效化生產的另一方面是高爐的高利用系數(shù)。為實現(xiàn)高利用系數(shù)，普遍采取了高富氧率的措施。北美高爐的平均富氧率超過5%。為保障氧氣供應，采取了現(xiàn)場建設大型制氧裝置以及生產低純度氧，多個氧氣管路并聯(lián)等措施。歐洲CORUS IJ6 號高爐的生產率達78t/()，其富氧率9％~10%。為滿足產量的要求，美國AK Steel Middletown的3號高爐（工作容積1462m3）則使用噸鐵超過200kg的直接還原熱壓塊鐵和廢鋼作為入爐原料，(m3d)。 （2）低燃料比 不斷降低燃料比是高爐煉鐵長久目標。歐洲最好的高爐總燃料比在440~460kg/t鐵水（都折算成焦炭），而且是長期運行的指標。最新的焦比指標是低于300kg/t。大塊焦焦比的最低值是240kg/t。使用小焦已成為普遍的實踐。數(shù)座高爐的煤比超過200kg/t，最高的是CORUS 6號和7號高爐，在高利用系數(shù)條件下，連續(xù)2年以上在225~230kg/t的范圍。 北美在高爐噴吹方面具有鮮明特點。不僅所有的高爐都進行吹，而且噴吹的種類和方式也多種多樣：12座高爐只噴天然氣，3座高爐只噴煤，10座高爐噴煤+天然氣，7座高爐噴天然氣+焦油，1座高爐噴天然氣+焦粉，2座高爐只噴焦爐煤氣。北美已形成了混噴的理念，即高爐同時噴吹多種物料以期最大程度替換焦炭。2005年，北美38座高爐的平均燃料比構成為：焦炭378kg/tHM，小焦25kg/tHM，煤比56kg/tHM，油12 kg/tHM，天然氣12 kg/tHM，焦油3kg/tHM，焦爐煤氣3kg/tHM。 （3）高爐長壽 北美在延長高爐壽命方面進行了工藝和設備兩方面的工作：①改進生產工藝穩(wěn)定性，主要是維持原料的一致性，以及布料控制和氣流控制；②延長爐襯壽命，對于爐身下部和爐腰，主要措施是遠程修復或階段維修，修復方法包括噴補和壓漿，以及安裝冷卻器。這些措施已使高爐壽命的限制環(huán)節(jié)轉移到爐缸。對爐缸采取的措施包括：在爐缸側壁廣泛應用北美的小磚（UCAR）設計；使用優(yōu)質焦炭；選擇性使用鈦礦。高爐選擇性升級改造包括廣泛采用PW無鐘爐頂或活動爐喉，耐材升級，冷卻系統(tǒng)、出鐵場改造、除塵、以及渣?；?。一些關鍵高爐已實施了改擴建項目。 歐洲在高爐長壽方面的措施是：①通過控制氣流分布，改進耐火材料和冷卻系統(tǒng)，使爐身和爐腰區(qū)域的磨損得到嚴格的控制，同時，也普遍采取局部修補維持爐型的作法。②爐缸設計：側壁使用高性能微孔炭磚，爐底使用不定型石墨，加陶瓷杯保護，擴大死鐵層深度（＞Ф），高強度冷卻系統(tǒng)。③工藝控制：穩(wěn)定操作條件，通過出鐵制度和提高焦炭質量來控制渣鐵流動方式，避免爐缸過度和局部磨損。④先進的監(jiān)測技術：與數(shù)學模型一起，用于監(jiān)測爐缸的磨損狀態(tài)和趨勢，包括在爐缸爐底排列熱電偶，EMF測量，爐殼應力表，液位模型，磨損模型等。歐洲現(xiàn)有高爐的壽命標準在15~20年，累計產量達到15000t/m3。 （4）環(huán)保 煉鐵環(huán)保是近年來發(fā)達國家工作的重點。正在開發(fā)和推廣的各種非高爐煉鐵工藝都將污染排放指標的先進性作為重要的依據(jù)。在現(xiàn)有的高爐煉鐵流程中，同樣進行了大量的改進工作。 北美為了消除燒結工序的污染問題，逐步取消了燒結系統(tǒng)，高爐以球團為主要原料，平均約90%，有20座高爐采用全球團操作。球團以熔劑型為主，同時在許多場合也有一定比例的酸性球團平衡使用。在無燒結礦的全球團操作中，通常要加入5%~10%的由轉爐渣、回收廢鋼、球團粉末、以及鐵氧化物廢料制成的壓塊。 歐洲則堅持采用燒結工序。認為燒結工藝的價值在于：生產高質量的燒結礦以保證高爐的高效；處理鋼鐵廠內部的廢料使其循環(huán)使用。為解決燒結帶來的粉塵和有害氣體排放問題，保持傳統(tǒng)聯(lián)合鋼鐵流程的可持續(xù)性，歐洲已作出很大的努力來設計環(huán)境友好燒結工藝。一些已工業(yè)應用的技術主要圍繞以下三方面： ①現(xiàn)有工藝的優(yōu)化：向煙氣中噴入活性炭（褐煤）是最有效的煙氣處理技術，已得到工業(yè)生產證明和應用。 ②廢氣循環(huán)：該工藝是將來自全部或選擇部分風箱的煙氣收集，循環(huán)返回到燒結料層。這樣，廢氣中的有害成分將在再進入燒結層中被熱分解或轉化，二惡英和NOx會部分消除，粉塵和SOx會被燒結層捕獲，煙氣中的CO作為燃料使用，可降低固體燃耗。另外，循環(huán)減少了煙囪處排放的煙氣量，降低了終端處理的負荷。歐洲已進行了不同方式的廢氣循環(huán)工業(yè)實踐。CORUS NL的3臺燒結機采用了能量優(yōu)化燒結技術，約50%的廢氣被循環(huán)，煙囪處減少的粉塵和NOx量接近45%，而減少的二惡英量幾乎70%。HKM開發(fā)了低排放和能量優(yōu)化燒結生產。 ③末端治理技術：歐洲將末端治理作為滿足最終排放要求的手段。煙氣濕法凈化技術，如由奧鋼聯(lián)開發(fā)的Airfine系統(tǒng)在CORUS得到工業(yè)應用。使用布袋的干法凈化系統(tǒng)也在應用或正在開發(fā)中。這項最初的除塵技術已擴展到脫硫（加生石灰）和脫二惡英（加活性碳）。 日本鋼管采用轉底爐處理難使用的粉塵和污泥，將其轉化成高爐原料，促進實現(xiàn)零排放。另外，日本鋼鐵企業(yè)還通過在焦化和高爐中使用廢塑料，幫助整個社會實現(xiàn)零排放。 （5）減少煉鐵CO2排放 減少煉鐵CO2排放是全球減排CO2運動中的重要組成部分。該問題在西方國家日益受重視，并已采取了相應的行動。 ①降低鐵鋼比。歐洲把增加煉鋼中廢鋼的比例、減少對鐵水的需求作為最有效的較少CO2排放的措施。2004年歐洲噸鋼的鐵水比例已下降到51%。據(jù)報道，此比例在未來將繼續(xù)保持下降趨勢。美國的鐵鋼比更低，（2005年），（2005年）。 ②開發(fā)各種CO2減排新流程新技術。IISI正在開展一個名為“CO2技術革新項目”的項目。其中的一部分開始工作是確定可以應用到現(xiàn)有工藝裝置的轉化技術。一個附加標準是，提議的每項改進必須在理論上能夠在特定的范圍減少凈CO2排放量50%以上。最有前景的領域是：在燒結、球團、以及燃料/礦石混合物（如轉底爐），使用生物質（木炭）作為燃料；使用干木材，木炭或廢燃料（塑料）作為高爐的噴吹物；高爐渣和轉爐渣的熱回收。 歐洲在2004年成立了ULCOS（超低CO2煉鋼）聯(lián)合體。該聯(lián)合體由多數(shù)鋼鐵廠、幾個涉及鋼鐵業(yè)務的大公司，以及主要的歐洲研究機構組成，共48個成員，14個歐洲國家。ULCOS的CO2減排新工藝先從基礎概念研究開始，然后是可行性研究，最后全部工業(yè)化，預計在2020年左右完成。 2．我國煉鐵的發(fā)展方向 堅持高爐煉鐵主流程 (1)直接還原難有大的突破 在我國，直接還原工藝的研究開發(fā)雖然進行了數(shù)十年，目前仍未形成一定的規(guī)模。其主要原因是我國沒有充分的天然氣資源供給直接還原工藝使用。這種狀態(tài)在未來也不會改變。因此，國外占直接還原總產量80%的高效天然氣氣基還原工藝不適合于我國應用。對于開發(fā)焦爐煤氣直接還原工藝，在技術上是可行的。但受焦爐煤氣供應量的限制和多用戶（工業(yè)燃料和民用燃氣）需求的制約，最終在鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中的焦爐煤氣量所剩無幾。當然，在獨立的大型焦化廠存在這種可能性。前提是將焦爐煤氣用于直接還原要比現(xiàn)有的使用方法更具經濟優(yōu)勢。 將COREX裝置的輸出煤氣經脫除CO2處理后用于直接還原是一個發(fā)展氣基直接還原的新途徑。但受COREX工藝本身的投資、運行成本、運行穩(wěn)定性等因素的影響，以及考慮COREX工藝的實際推廣應用進程，形成一定規(guī)模尚需時日。 煤基回轉窯工藝在生產效率、能耗、以及產品質量等方面存在缺陷，不適合于國內普遍采用。至于轉底爐直接還原工藝，除了工藝本身的成熟程度和規(guī)模因素外，從國外的實踐看，在運行成本和能耗等方面尚缺乏足夠的競爭力。該方法處理鋼鐵粉塵已顯示出價值，但在加工鐵礦石方面的生命力仍需要證明。 (2)熔融還原推廣應用難度大 寶鋼COREX3000的建成投產是該工藝的一個里程碑。自1989年投產C1000至2007年的C3000，該工藝取得了長足的進展，同時也全面展現(xiàn)了該工藝的特點。在目前我國的大多數(shù)條件下，該工藝的運行成本會高于高爐流程。HISMELT和FINEX工藝的開發(fā)已取得良好的進展，但仍需要更多的運行實踐來證明其價值。 對于已經產能過剩的我國高爐煉鐵企業(yè)來說，將來拆掉高爐新建熔融還原裝置，不僅存在投資的巨大浪費，而且在運行成本上也存在很大風險。對以為煉鋼提供普通鐵水為目的的煉鐵生產來說，任何新的工藝方法必須在生產成本和能耗上比高爐有明顯的優(yōu)勢，才能獲得廣闊的發(fā)展空間。顯然，目前的各熔融還原工藝在這兩點上表現(xiàn)還不盡人意。這也許是為什么在西方國家尚未建熔融還原裝置的原因。 (3)高爐煉鐵流程優(yōu)勢在擴大 我國高爐煉鐵流程優(yōu)勢在擴大體現(xiàn)在：已建成巨大的生產規(guī)模、工藝裝備水平不斷提高、能耗達到國際先進水平、污染排放正在得到不斷改進。 對于普遍關注的焦煤資源影響焦炭供應的問題，一個事實是：作為第一焦炭生產大國，我國的焦炭生產一直保持快速增長（，占世界一半以上，)，而且已出現(xiàn)較嚴重的產能過?，F(xiàn)象。焦炭的出口量也持續(xù)增加。因此，近期我國高爐的焦炭供應是有保障的。而且長期以來，煉焦工業(yè)通過各種措施不斷加大非焦煤的配入比例，高爐通過提高噴煤量來減少焦炭消耗，以及將來通過降低鐵鋼比來減少高爐的總焦炭消耗，這些將有效保證我國長期維持一定規(guī)模的高爐煉鐵生產。而采取這些措施所付出的代價和風險要遠遠小于用新工藝替代高爐所付出的。 我國在高爐煉鐵環(huán)保方面的工作得到不斷加強。不僅煤氣的干法除塵在大高爐上迅速推廣應用，燒結煙氣的處理也在逐步開展起來。更值得注意的是，所有的污染物排放都可以在技術市場上找到成熟可靠的方法來控制達到排放標準?，F(xiàn)在只是擇機實施的問題，不存在不可克服的排放缺陷。 當然，作為鋼鐵生產大國，建設一定規(guī)模和種類的非高爐煉鐵工藝裝置，無論從滿足特殊要求，還是從豐富工藝流程，相互比較促進等方面，都是必要的。 加強高爐流程的改進和優(yōu)化 雖然我國高爐煉鐵已達到國際先進水平，但我們仍要象國外一樣，圍繞著實現(xiàn)高效化、低燃料比、高爐長壽、環(huán)保等方面持續(xù)進行改進和優(yōu)化。 （1）以合理的大型化帶動高效化 在過去的五年里，我國在高爐大型化方面取得了很大的成績。1000m3以上的高爐由2003年的58座發(fā)展到現(xiàn)在的100余座，而且有多座4000m3的超大型高爐投產或正在建設。然而，還應當清楚地看到，除了仍存在大量需要政策淘汰的300m3以下的高爐外，仍還