沙永志 曹軍

　　在過去的10多年里，我國鋼鐵生產(chǎn)實現(xiàn)了高速發(fā)展。然而，產(chǎn)能過剩導致行業(yè)整體經(jīng)濟形勢越來越嚴峻，降低生產(chǎn)成本成為各企業(yè)謀求生存的重中之重，而占總成本70%以上的煉鐵成本正是工作的核心。

　　高爐工藝仍是低成本煉鐵“主力”

　　當前，已實現(xiàn)工業(yè)化的煉鐵工藝分為直接還原工藝、熔融還原工藝和高爐煉鐵工藝。

　　直接還原工藝

　　。近年來，直接還原工藝一直在發(fā)展中。據(jù)Midrex公司統(tǒng)計，2011年，全球直接還原鐵的產(chǎn)量達到7330萬噸。其中，氣基直接還原鐵占76.4%，煤基直接還原鐵占23.6%。氣基直接還原鐵的生產(chǎn)主要集中在天然氣資源豐富的國家和地區(qū)，而煤基則是在印度等缺乏焦煤資源的地區(qū)。

　　我國直接還原鐵的技術開發(fā)已有很長的歷史，但受資源條件的限制，尚未建成氣基直接還原鐵工業(yè)生產(chǎn)裝置。煤基直接還原有多個工藝，但工藝能耗高、規(guī)模小、產(chǎn)品質量差的缺陷，限制了其在我國的發(fā)展。

　　熔融還原工藝

　　。經(jīng)過長期的研究開發(fā)，熔融還原工藝中的Corex工藝、Hismelt工藝以及Finex工藝已實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，但在煉鐵產(chǎn)能過剩的情況下，該工藝在生產(chǎn)成本上難以取勝高爐工藝，而且技術成熟度和技術擁有的壟斷性也限制了其工藝的推廣應用。

　　高爐工藝

　　。歷經(jīng)百余年的發(fā)展，高爐工藝已是非常成熟和高效的煉鐵生產(chǎn)工藝，擁有絕對的生產(chǎn)成本競爭優(yōu)勢。我國已建成上千座高爐，完全掌握了從設計、制造到生產(chǎn)操作的全部技術。國內(nèi)的煤炭資源也為我國的高爐煉鐵提供了保障。因此，在煉鐵產(chǎn)能已嚴重過剩的情況下，我國未來的煉鐵生產(chǎn)將長期主要以高爐生產(chǎn)工藝為主。

　　降低高爐煉鐵原燃料成本

　　鐵礦石、焦炭和噴吹煤等主要原燃料是構成生鐵成本的主體，其降成本的重點在于技術理念的更新。

　　發(fā)揮煉鐵裝備大型化和現(xiàn)代化的優(yōu)勢，努力實現(xiàn)高爐“吃”經(jīng)濟料。

　　隨著鐵礦品質的不斷劣化以及鐵礦價格的飆升，高爐使用低品位礦的比例不斷增加。而在這方面，一些大高爐并沒有顯示出足夠的主動性和靈活性。事實上，大型煉鐵設備所擁有的大型綜合料場、大型燒結和球團設備以及大型高爐的充足反應空間和充沛爐缸熱儲備，加之完善的工藝控制手段和先進的操作水平，為大型高爐合理有效使用較低品位合格礦創(chuàng)造了條件。

　　建立經(jīng)濟合理的爐料結構

　　。在當前和今后相當一段時期，合理爐料結構應更側重于經(jīng)濟的合理性，以期最大限度地降低煉鐵成本。國外高爐在爐料結構上體現(xiàn)了分散的特點，各廠根據(jù)可獲得的原料經(jīng)濟性來搭配入爐原料組成。在過去的10余年中，我國高爐爐料結構中球團礦比例提高到20%以上，為高爐指標的改善作出了貢獻。值得注意的是，由于我國注重熟料比，高爐爐料中的塊礦比例不足10%，塊礦的經(jīng)濟性未得到很好的體現(xiàn)。考慮到省去造塊的加工費用以及越來越高的造塊工藝環(huán)保處理費用，塊礦的經(jīng)濟價值將不斷提高，應當充分利用。

　　降低焦炭成本

　　。焦炭的費用在生鐵成本中占有較大的比重。降低焦炭成本的主要方法是通過合理配煤，增加非焦煤的使用比例。搗固焦比頂裝焦具有價格優(yōu)勢，在中小高爐上得到很好的應用。但企業(yè)普遍對在大高爐上應用搗固焦存在疑慮，擔心給高爐帶來較大負面影響。搗固焦的生產(chǎn)技術標準也缺乏嚴格的監(jiān)督。這些問題需要鋼鐵廠和搗固焦生產(chǎn)企業(yè)密切合作并加以解決。

　　降低噴煤采購成本

　　。從安全性和提高置換比的角度出發(fā)，我國的噴吹用煤是以無煙煤為主，煙煤為輔，甚至形成了“噴吹煤”專用名詞和產(chǎn)品價格。許多企業(yè)以控制揮發(fā)分含量為標準來配煤，使噴煤的效益未得到最大化。筆者認為，高爐噴煤不必設定煤種和配比，更沒必要單從所謂生產(chǎn)“噴吹煤”的煤炭企業(yè)購買。高爐噴煤選用煤種的標準是：根據(jù)當?shù)刭Y源狀況，選擇可獲得最大噴吹經(jīng)濟效益的煤。只要高爐的噴煤系統(tǒng)符合安全設計標準，無論噴吹何種煤，安全都是可以保障的?？紤]噴煤置換比等影響因素后，降低噴煤采購成本的空間較大。

　　提高煤氣利用率，降低高爐燃料比。

　　提高煤氣利用率能夠直接降低高爐燃料比，達到降低生鐵成本的目的。有的企業(yè)對煤氣利用率的認識有偏差，認為只有大型高爐才能獲得高的煤氣利用率。從已有的一些高爐操作數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，在原燃料條件相同的條件下，2000m3級~5000m3級高爐的煤氣利用率沒差別，燃料比相同。

　　低成本煉鐵工藝技術值得關注

　　圍繞高爐煉鐵工藝，企業(yè)要積極采取經(jīng)實踐證明有效的各種工藝技術，以綜合效益的最大化來改進每個工藝生產(chǎn)環(huán)節(jié)，最終實現(xiàn)低成本煉鐵。

　　廢氣循環(huán)燒結工藝

　　。廢氣循環(huán)燒結工藝是選擇部分風箱的煙氣收集、返回到燒結料層的循環(huán)燒結環(huán)保工藝。其作用包括：一是廢氣中的有害成分將再進入燒結層中被熱分解或轉化，二口惡英和NOx會部分被消除，粉塵和SOx會被燒結層捕獲；二是煙氣中的CO作為燃料使用，可降低固體燃耗；三是循環(huán)減少了煙囪處排放的煙氣量，降低了終端處理的負荷。該工藝已有不同的流程在歐洲和日本等國應用，據(jù)污染物減少45%~80%，燒結固體燃耗降低6%~15%；歐洲某些燒結廠甚至用此工藝而未上煙氣末端處理系統(tǒng)。

　　高爐混合噴吹焦爐煤氣

　　。高爐混合噴吹是指高爐同時噴吹兩種以上的燃料，以期獲得最大的經(jīng)濟效益。對于我國有自產(chǎn)焦炭的鋼鐵企業(yè)來說，最適宜的混噴方式是以噴煤為基礎，混噴部分焦爐煤氣。將焦爐煤氣用于高爐噴吹，具有充分發(fā)揮H2的還原價值、替代的焦炭和噴吹煤粉價值高、焦爐煤氣的能量利用率高、高爐的消化能力大和靈活性強（與噴煤結合）以及工藝簡便、投資和運行成本低的特點。

　　高爐恒濕鼓風

　　。高爐恒濕鼓風是通過脫濕或加濕的方式，維持鼓風中濕分恒定，保持爐況穩(wěn)定順行，實現(xiàn)節(jié)能降耗和降低煉鐵成本。恒濕鼓風是現(xiàn)代高爐操作的技術發(fā)展方向之一。

　　脫濕恒濕在實際應用中存在著設備投資大、脫除運行費用高、鼓風機節(jié)電效果缺乏證據(jù)、實際脫濕效果波動大、脫濕鼓風僅適合于高濕分地區(qū)的高濕分月份等問題，國內(nèi)一些上了鼓風脫濕系統(tǒng)的高爐未獲得明顯的節(jié)焦效果。相比之下，加濕恒濕具有設備投資少、運行成本低、使用靈活方便、高爐全年實現(xiàn)恒濕等特點。雖然加濕會增加高爐風口回旋區(qū)的分解耗熱，但能夠穩(wěn)定風口燃燒溫度，改善爐缸煤氣流分布；增加煤氣中氫含量，提高間接還原和煤氣利用率；有助于全風溫的操作；替代煤調(diào)爐溫，有助于提高煤比，這些作用的綜合效果是實現(xiàn)低成本煉鐵。

　　高爐噴鈦護爐。高爐長壽是實現(xiàn)低成本煉鐵的基礎。近年來，國外開發(fā)了鈦煤混噴護爐和風口噴鈦處理局部熱點的技術，并在多座高爐上應用成功。

　　高爐煤鈦混噴護爐是在噴吹煤中混入一定比例的含鈦物料，隨煤粉一起噴入高爐，進行爐缸的保護。其特點如下：距離侵蝕部位近，用很少的TiO2取得同樣的護爐效果；侵蝕修復起效時間大大縮短；在爐身沒有含TiO2物料堆積黏結；所有反應發(fā)生在風口帶和爐缸，而不是在爐身和軟熔帶，由此對高爐順行的影響大大減??；量少高效，對高爐燃料比的影響大大降低，對爐渣的性能影響小。

　　風口噴鈦處理局部熱點則是針對爐缸出現(xiàn)的局部侵蝕、溫度升高現(xiàn)象，采用單獨的噴吹裝置，將特殊含鈦物料通過局部風口進行直接噴吹，從而控制侵蝕區(qū)域的溫度升高。目前，國內(nèi)正在進行此項技術的開發(fā)，已成功完成試驗室試驗和工業(yè)初步試驗。

　　采用DK工藝處理鋼鐵粉塵

　　。為降低生產(chǎn)成本，鋼鐵企業(yè)盡可能地將產(chǎn)生的各種粉塵通過燒結返回煉鐵使用。實踐證明，由于一些粉塵含有鋅、鉀、鈉等有害元素，循環(huán)使用的結果是這些有害元素在高爐內(nèi)富集，給高爐順行和長壽帶來嚴重的影響。因此，為保證高爐長期穩(wěn)定低成本運行，必須將含有害元素的粉塵單獨處理。

　　在鋼鐵粉塵的多種處理工藝中，DK工藝是一種行之有效和適應我國條件的方法。該工藝是利用成熟的燒結機和高爐設備來處理各種鋼鐵粉塵。除了成熟可靠外，該工藝可利用企業(yè)淘汰的小燒結機和小高爐進行處理，無需新的設備投資。