許滿興
(北京科技大學)
摘 要:本文闡述了創新低碳技術對高爐煉鐵和燒結球團生產的重大價值,論述和介紹了我國近二十年來高爐煉鐵能耗指標的分析;論述和介紹了我國近二十年來燒結生產的能耗指標的分析;論述和介紹了三種球團生產能耗指標的對比和分析;在大量數據對比分析的基礎上得出了有價值的六點結論性意見。
關鍵詞:高爐煉鐵能耗分析;燒結生產能耗指標分析;球團生產能耗指標對比與分析
1 創新“低碳技術”對鐵前工序的重大價值
我國是人口大國、消費大國、出口大國、也是碳排放大國。據國際能源署(IEA)
統計數據,中國2019年碳排放總量為98.25億噸,占世界排放總量的28.8%;2019年我國粗鋼產量9.96億噸,噸鋼產生1.8噸碳排放,全年產生9.96億噸x1.8噸=17.928億噸,占全國碳排放總量的18.25%,全球鋼鐵行業平均碳排放量占總排放量的6.7%,我國由于是鋼鐵大國,鋼鐵行業的碳排放以往統計約占15%,2020年我國粗鋼產量比2019年增長了5.2%,達到10.53億噸,所占比例較2019年更為上升[1]。鋼鐵行業的碳排放,高爐煉鐵、燒結球團首當其沖占主要比例,生產一噸生鐵消耗500kg以上的煤和焦炭,產生1860m3的高爐煤氣,生產一噸燒結礦消耗40kg以上的煤和焦粉,產生4000m3的煙氣,生產一噸球團礦的工序能耗25kgce,產生1720m3煙氣。對鋼鐵企業而言,降低碳排放,重在高爐和燒結球團生產,鋼鐵工業各工序碳排放所占比例列于表1[2]。
表1 鋼鐵工業各工序碳排放所占比例
高爐煉鐵 |
燒結球團 |
焦比 |
煉鋼 |
軋鋼及下游加工 |
發電 |
|
碳排放比例/% |
73.6 |
11.5 |
4.4 |
8.7 |
1.7 |
0.1 |
由表1和以上數據可見,鋼鐵工業的碳排放中,煉鐵和燒結球團工序占主要比例,廣大煉鐵從業者對大力節能減排,實現鋼鐵工業綠色發展責無旁貸。
工業發達國家“碳達峰”已成歷史,歐盟、美國和日本等國家已分別于1990年2007年和2013年實現了碳達峰,日本制鐵業社長提出“全球零碳鋼鐵發展的競爭已經開始”,可見低碳鋼鐵的競爭絕不是行業對行業的競爭,二是國家對國家的競爭[3]。
中國鋼鐵工業協會何文波執行會長在鋼鐵行業低碳推進委員會成立會上的講話指出:黨中央和國務院高度重視鋼鐵行業的“碳達峰”、“碳中和”工作。今年1月21日寶武集團在四次職代會上,正式提出2023年實現碳達峰,2050年實現碳中和;河鋼集團3月12日在召開低碳綠色發展行動計劃發布會上,發布了碳達峰、碳中和總體目標,2022年實現碳達峰,2050年實現碳中和;5月27日,包鋼集團也公布了實現雙碳目標的實施計劃,2023年實現碳達峰,2030年具備實現減碳30%的工藝技術能力,力爭2042年降低碳排放50%,2050年實現碳中和目標。幾家特大型鋼鐵集團提出了實現雙碳目標的計劃,多數鋼鐵企業還沒有提出計劃,但這是每個企業必須要落實的計劃,而且是早落實早主動。
習近平總書記針對鋼鐵行業實現“雙碳”目標,提出“要正確處理發展與減排,整體與局部、短期與中長期的關系”。鋼鐵工作者要正確認識和理解鋼鐵企業所面臨的歷史任務。在“十四五”規劃中,明確提出GPT增長,能耗要降低13.5%,CO2排放要降低18%,減碳和環保將進一步差異化,不搞“一刀切”,將倒逼減碳和環保水平落后的鋼鐵企業退出市場,以推進高爐煉鐵和燒結球團生產低碳綠色高質量發展。
2 2001-2020年全國高爐煉鐵能耗(燃料比)狀態的分析
近二十年來我國高爐煉鐵的燃料比一直徘徊在530-540kg/t的水平,這成了我國高爐煉鐵的卡脖子問題,對這個問題的認識從我國高爐與國外高爐不同爐料結構的冶煉效果即可得到清楚而又正確的答復。
我國高爐近二十年來的主要技術經濟指標、我國高堿度燒結礦搭配部分酸性爐料結構的主要操作指標和國外以高品質球團礦為主爐料結構的冶煉效果分別列于表2、表3和表4,由下面三個表的對比可以看出:由于爐料結構的不同,入爐礦品位和渣鐵比是我國高爐煉鐵幾十年徘徊不降卡脖子問題的所在[5]。
表2: 2001-2020年全國高爐煉鐵燃料比與入爐礦品位狀態指標[6]
表3: 高堿度燒結礦搭配部分酸性爐料結構的高爐技術指標[7]
表4 國外以球團礦為主爐料結構的高爐冶煉主要技術經濟指標[8]
表2 2000~2018年高爐煉鐵的燃料比與入爐礦品位狀況
指標 年份 |
焦比 kg/t |
煤比 kg/t |
燃料比 kg/t |
休風率 % |
風溫 ℃ |
利用系數 t/m3·d |
入爐礦 品位% |
2000 |
429 |
118 |
547 |
2.00 |
1005 |
2.22 |
56.88 |
2001 |
422 |
122 |
544 |
2.40 |
1032 |
2.34 |
57.91 |
2002 |
416 |
126 |
542 |
1.60 |
1024 |
2.46 |
58.17 |
2003 |
430 |
118 |
548 |
1.90 |
1057 |
2.48 |
58.47 |
2004 |
425 |
114 |
539 |
1.90 |
1091 |
2.53 |
58.21 |
2005 |
412 |
124 |
536 |
1.80 |
1081 |
2.62 |
58.03 |
2006 |
397 |
133 |
530 |
1.80 |
1037 |
2.68 |
58.10 |
2007 |
392 |
137 |
529 |
1.50 |
1125 |
2.67 |
57.71 |
2008 |
396 |
136 |
532 |
2.10 |
1133 |
2.61 |
57.32 |
2009 |
374 |
145 |
519 |
1.70 |
1158 |
2.62 |
57.62 |
2010 |
369 |
149 |
518 |
1.60 |
1160 |
2.59 |
57.41 |
2011 |
374 |
148 |
522 |
1.50 |
1179 |
2.53 |
56.98 |
2012 |
364.3 |
149.4 |
546.1 |
1.57 |
1194.4 |
2.50 |
56.94 |
2013 |
362.6 |
149.4 |
535.5 |
1.82 |
1169.9 |
2.47 |
56.35 |
2014 |
361.1 |
145.5 |
533.1 |
2.29 |
1135.4 |
2.46 |
56.76 |
2015 |
358.4 |
142.4 |
526.5 |
2.27 |
1134.7 |
2.46 |
57.15 |
2016 |
363.9 |
140.2 |
542.9 |
2.57 |
1164.0 |
2.48 |
57.25 |
2017 |
363.9 |
143.2 |
544.04 |
2.03 |
1148.5 |
2.51 |
57.32 |
2018 |
372.1 |
139.1 |
536.4 |
2.16 |
1160.0 |
2.58 |
57.42 |
2019 |
366.26 |
140.32 |
535.95 |
2.44 |
1161.2 |
2.81 |
57.23 |
2020 |
361.70 |
144.75 |
535.83 |
2.20 |
1169.0 |
2.90 |
57.21 |
表3 高堿度燒結礦搭配部分酸性爐料結構的高爐技術指標
容積 |
企業 |
爐料結構% |
燒結礦質量% |
入爐品位 |
渣鐵比 |
利用系數 |
入爐焦比 |
燃料比 |
|||||
|
|
燒結礦 |
球團礦 |
塊礦 |
TFe |
FeO |
SiO2 |
R |
% |
Kg/t |
t/m3d |
Kg/t |
Kg/t |
4×4692 |
寶鋼 |
69.05 |
15.18 |
15.77 |
57.82 |
8.03 |
4.95 |
1.86 |
59.96 |
267.3 |
2.116 |
322.2 |
489.5 |
2×5500 |
京唐 |
61.31 |
27.15 |
11.54 |
55.96 |
8.44 |
5.56 |
1.98 |
58.96 |
301.6 |
2.270 |
344.3 |
497.2 |
1×4070 |
梅山 |
78.22 |
10.02 |
11.45 |
57.78 |
8.60 |
4.75 |
1.91 |
59.17 |
285.8 |
2.180 |
366.4 |
495.8 |
2×4350 |
太鋼 |
71.85 |
25.35 |
2.80 |
57.60 |
8.37 |
5.04 |
2.04 |
58.65 |
302.5 |
2.183 |
367.0 |
514.0 |
2×4038 |
鞍鋼 |
73.39 |
14.41 |
12.20 |
57.97 |
8.38 |
4.82 |
1.97 |
58.66 |
393.5 |
1.853 |
376.5 |
524 |
2×3900 |
本鋼 |
70.65 |
21.62 |
7.74 |
56.33 |
7.51 |
5.27 |
2.01 |
58.08 |
318.8 |
2.185 |
362.0 |
506 |
表4 國外以球團礦為主爐料結構的高爐冶煉主要技術經濟指標
企業高爐 |
爐料結構 |
高爐技術經濟指標 |
||||||
燒結礦 (%) |
球團礦 (%) |
塊礦 (%) |
利用系數t/m3·d |
入爐品位(%) |
焦比 (kg/t) |
煤比(kg/t) |
渣鐵比(kg/t) |
|
美國米塔爾 7# |
20 |
80 |
- |
2.366 |
63.33 |
335 |
120 |
275 |
美鋼聯14# |
20 |
80 |
- |
2.377 |
61.89 |
300 |
160 |
250 |
|
- |
99.1 |
- |
2.60 |
65.69 |
300 |
150 |
164 |
瑞典SSAB 4# |
1.27 |
88. 6 |
- |
2.91 |
65.26 |
352 |
90 |
153 |
瑞典瑞鋼 |
0.5 |
97.2 |
2.3 |
3.00 |
66.0 |
457(燃料比) |
- |
164 |
〈加〉竇伐斯科 |
- |
100 |
- |
3.20 |
65.10 |
480 |
- |
194 |
3 我國燒結生產能耗指標狀態與分析
3.1 我國2001-2020年燒結生產能耗指標的狀態(表5)
3.2 對近二十年來燒結生產能耗狀態的分析
燒結生產能源誚耗主要包括固體燃耗、電耗和煤氣消耗,其中固體燃耗佔80%,電耗約占13.5%,煤氣消耗約占6.5% [9]故燒結生產能耗主要為固體燃耗。多年來燒結生產實踐得出提高燒結料層厚度能有效降低固體燃耗,寶鋼燒結生產總結曾得出[10] :料層厚度從500mm提高到600mm,每噸燒結礦焦粉降低1.04kg/t,煤氣誚耗下降0.64m3/t,工序能耗降低1.15kgce/t。由于厚料層燒結有利于降低能耗和改善燒結礦質量,故我國燒結生產一直提倡提高料層的厚度,目前有些企業的料層厚度已達到900mm-1000mm,但燒結的能耗特別是固體燃耗並沒有得到繼續下降,近十多年來一直徘徊在44kg-46kg/t的水平。馬鋼三鐵總廠二臺360m2燒結機,料層厚度從700mm提高到900mm,固體燃耗由53.65kg/t降到53.53kg/t[11],料層提高了200mm,固體燃耗幾乎沒有下降。同樣,首鋼京唐公司550m2燒結機料層厚度從800mm提高到910mm,固體燃耗由53.75kg/t降到了51.82kg/t[12],雖然降低有幅度,但還明顯高于全國的平均水平。影響我國燒結生產固體燃耗卡脖子的問題在哪里?從濟南銀能冶金科技公司的“超低碳高能效均質燒結新工藝”的新技術開發可知,改變燃料燃燒條件是關鍵,該公司可將燒結生產的固體燃耗降到低于35kgce/t的水平。
表5 近二十年來我國燒結生產料層厚度與能耗指標現狀
年份 |
利用 系數 |
料層厚度 |
成品 率 |
含粉率 |
返礦率 |
電耗 |
固體 燃耗 |
工序 能耗 |
轉鼓 指數 |
|
t/m2h |
mm |
% |
% |
% |
Kwh/t |
Kg/t |
Kgce/t |
% |
||
2000 |
1.45 |
482.8 |
/ |
11.33 |
/ |
34.71 |
58.00 |
69.87 |
65.81 |
|
2001 |
1.47 |
499.0 |
/ |
10.5 |
/ |
33.89 |
59.00 |
70.77 |
74.19 |
|
2002 |
1.48 |
528.2 |
/ |
926 |
/ |
35.27 |
57.00 |
71.85 |
83.72 |
|
2003 |
1.48 |
535.9 |
82.05 |
8.53 |
19.02 |
34.74 |
55.00 |
67.92 |
71.83 |
|
2004 |
148 |
546.2 |
81.71 |
7.72 |
19.98 |
35.98 |
54.00 |
68.10 |
73.24 |
|
2005 |
1.48 |
575.9 |
82.68 |
7.76 |
21.43 |
39.41 |
53.00 |
65.70 |
83.78 |
|
2006 |
1.43 |
602.6 |
83.27 |
7.36 |
18.89 |
39.32 |
54.00 |
57.50 |
75.75 |
|
2007 |
1.42 |
614.4 |
82.24 |
6.44 |
18.82 |
40.22 |
54.00 |
59.37 |
76.02 |
|
2008 |
1.360 |
636.0 |
83.31 |
7.15 |
18.65 |
40.49 |
53.313 |
56.52 |
76.59 |
|
2009 |
1.341 |
642.2 |
81.30 |
7.07 |
19.20 |
41.06 |
55.00 |
57.28 |
77.44 |
|
2010 |
1.324 |
666.1 |
83.50 |
7.18 |
22.29 |
43.87 |
54.00 |
56.71 |
78.77 |
|
2011 |
1.306 |
661.4 |
82.99 |
6.86 |
19.18 |
43.22 |
54.00 |
55.35 |
78.72 |
|
2012 |
1.275 |
6660 |
84.18 |
6.49 |
19.09 |
43.01 |
53.00 |
52.97 |
80.48 |
|
2013 |
1.250 |
688.9 |
85.46 |
6.75 |
18.35 |
44.49 |
44.77 |
51.39 |
79.69 |
|
2014 |
1.277 |
710.4 |
86.82 |
6.62 |
17.56 |
45.39 |
44.2 |
51.05 |
77.58 |
|
2015 |
1.26 |
688.5 |
83.34 |
8.79 |
16.81 |
44.41 |
47.38 |
49.50 |
78.73 |
|
2016 |
1.27 |
731.4 |
82.8 |
6.55 |
16.81 |
43.39 |
45.89 |
50.24 |
78.03 |
|
2017 |
1.26 |
714.3 |
83.24 |
6.78 |
17.04 |
46.74 |
46.40 |
49.36 |
78.36 |
|
2018 |
1.27 |
728.5 |
81.62 |
7.09 |
17.57 |
46.78 |
46.78 |
49.89 |
78.68 |
|
2019 |
1.25 |
748.1 |
82.2 |
5.56 |
18.02 |
48.24 |
45.29 |
49.53 |
78.02 |
|
2020 |
1.308 |
768.5 |
82.5 |
6.67 |
22.07 |
38.95 |
50.03 |
49.03 |
78.95 |
4 2001-2020年我國球團生產能耗狀態與分析
4.1 2001-2020年我國三種不同類型球團礦的能耗指標狀態(表6 -8)
4. 2 對近二十年來球團生產能耗狀態的分析
1)由表6、表7和表8的數據與表4燒結生產的工序能耗對比可見,球團生產的工序能耗是燒結生產的50%;三種不同類型球團的工序能耗逐年呈下降趨勢,而燒結生產的固體燃耗和工序能耗下降的幅度小,且近幾年幾乎不降反而有升。
2)三種不同類型球團生產的工序能耗,近十年的平均值,豎爐球團為26.74kg/t,鏈篦機-回轉窯球團為25.64kg/t,帶式焙燒機球團為24.18kgce/t,其中帶式焙燒機球團的最低,豎爐球團的最高,從低碳綠色出發,應大力發展帶式焙燒機球團。
3)為什么球團生產的工序能耗會遠低于燒結生產的工序能耗?這主要是不同造塊方式所用礦種和燃料種類及燃燒條件不同所造成的。Fe3O4氧化為Fe2O3放出熱量為421113kj/t[14],這相當于焙燒噸球熱耗的1/3,而這與鐵精粉的FeO含量直接相關,磁鐵礦的FeO含量理論為31%[15],球團生產節能減排的另一重點是優化燃料燃燒的條件和二次能源的充分利用。
4)從改善鐵前生產的生態環境出發,球團生產不僅工序能耗不足燒結的一半,在我國發展高品質球團礦具有多方面的優勢。對高爐煉鐵而言,釆用以高品質球礦為主的爐料結構,還會取得低渣比、高產量、低燃料比的良好效果。
表6 2001~2020年全國豎爐球團生產主要技術經濟指標
項目
年份 |
利用 系數 |
抗壓 強度 |
轉鼓 指數 |
皂土用量 |
精粉用量 |
煤氣 用量 |
電耗 |
工序 能耗 |
TFe |
FeO |
SiO2 |
t/m2h |
N/P |
% |
Kg/t |
Kg/t |
m3/t |
Kwh/t |
KgCe/t |
% |
% |
% |
|
2001 |
5.718 |
2614.5 |
90.97 |
35.05 |
1061.2 |
218.1 |
33.53 |
42.84 |
62.54 |
0.86 |
|
2002 |
5.891 |
2426.1 |
89.41 |
32.27 |
1049.0 |
207.8 |
31.95 |
41.20 |
62.48 |
0.74 |
|
2003 |
6.238 |
2551.1 |
90.36 |
31.45 |
1050.0 |
208.8 |
33.39 |
41.65 |
63.08 |
0.68 |
|
2004 |
6.349 |
2412.2 |
90.91 |
29.08 |
1059.5 |
209.6 |
32.40 |
42.68 |
63.37 |
0.66 |
|
2005 |
6.457 |
2463.3 |
91.45 |
26.04 |
1030.2 |
213.1 |
32.99 |
44.18 |
62.45 |
0.64 |
|
2006 |
6.697 |
2604.4 |
91.99 |
23.85 |
1033.2 |
207.3 |
33.81 |
36.66 |
62.91 |
0.71 |
|
2007 |
6.880 |
2525.4 |
92.03 |
22.35 |
1019.1 |
206.6 |
33.41 |
37.12 |
62.34 |
0.75 |
|
2008 |
6.872 |
2548.8 |
92.20 |
21.17 |
1019.2 |
194.5 |
34.63 |
35.07 |
62.01 |
0.69 |
|
2009 |
7.092 |
2518.6 |
91.64 |
20.74 |
1016.3 |
183.5 |
34.88 |
35.69 |
62.23 |
0.64 |
6.62 |
2010 |
7.244 |
2453.5 |
91.35 |
21.77 |
1011.2 |
181.1 |
33.22 |
31.90 |
62.06 |
1.01 |
6.68 |
2011 |
7.230 |
2493.5 |
91.30 |
21.04 |
1006.1 |
182.0 |
33.76 |
31.73 |
61.81 |
0.75 |
6.20 |
2012 |
7.21 |
2392.8 |
91.46 |
20.72 |
1008.8 |
169.2 |
34.20 |
30.98 |
61.92 |
1.004 |
6.44 |
2013 |
7.30 |
2433.0 |
89.75 |
19.84 |
1003.2 |
166.5 |
32.99 |
31.53 |
61.10 |
0.84 |
6.97 |
2014 |
7.17 |
2394.1 |
90.15 |
18.06 |
991.45 |
157.7 |
36.78 |
30.25 |
61.32 |
0.67 |
6.29 |
2015 |
6.60 |
2452.8 |
90.84 |
18.10 |
1038.7 |
199.7 |
32.86 |
26.63 |
62.67 |
0.67 |
5.98 |
2016 |
7.28 |
2287.7 |
91.78 |
21.97 |
955.9 |
200.3 |
35.20 |
30.49 |
62.11 |
1.15 |
6.53 |
2017 |
7.36 |
2579.4 |
91.90 |
23.23 |
1098.2 |
218.0 |
40.47 |
29.16 |
62.28 |
0.39 |
7.56 |
2018 |
7.38 |
2499.2 |
92.47 |
21.59 |
1012.1 |
168.1 |
40.50 |
30.10 |
62.72 |
0.42 |
6.58 |
2019 |
8.28 |
2476.0 |
92.42 |
20.94 |
992.5 |
165.6 |
37.53 |
27.96 |
62.07 |
0.87 |
6.19 |
2020 |
7.47 |
2571.7 |
94.41 |
18.08 |
1001.5 |
147.3 |
40.66 |
29.59 |
62.16 |
0.72 |
6.20 |
表7 2001~2020年全國鏈篦機-回轉窯球團生產主要技術經濟指標
項目
年份 |
鏈篦機 利用 系數 |
抗壓 強度 |
轉鼓 指數 |
膨潤土用量 |
精礦粉用量 |
煤氣 用量 |
電耗 |
工序 能耗 |
TFe |
FeO |
SiO2 |
t/m2h |
N/P |
% |
Kg/t |
Kg/t |
m3/t |
Kwh/t |
KgCe/t |
% |
% |
% |
|
2001 |
0.646 |
2000 |
90.88 |
37.43 |
992.0 |
1506.16 |
37.70 |
65.35 |
62.87 |
0.68 |
|
2002 |
0.962 |
2082 |
91.73 |
36.10 |
982.0 |
1256.75 |
38.84 |
47.70 |
63.27 |
1.92 |
|
2003 |
0.960 |
2030 |
91.07 |
24.09 |
1014.0 |
1199.08 |
37.92 |
49.30 |
63.67 |
2.65 |
|
2004 |
0.900 |
2092 |
91.23 |
30.32 |
989.4 |
1461.55 |
39.93 |
42.49 |
64.40 |
1.20 |
|
2005 |
0.979 |
2283.3 |
92.78 |
36.15 |
1022.8 |
1109.50 |
36.08 |
32.16 |
64.62 |
1.16 |
|
2006 |
1.075 |
2423.5 |
93.77 |
27.21 |
977.5 |
1771.20 |
34.37 |
31.80 |
64.74 |
0.71 |
|
2007 |
1.070 |
2501.3 |
94.60 |
21.65 |
1014.2 |
858.58 |
32.34 |
28.95 |
63.73 |
0.69 |
5.43 |
2008 |
1.053 |
2482.0 |
95.00 |
18.69 |
998.5 |
768.35 |
31.76 |
27.61 |
63.46 |
0.65 |
5.98 |
2009 |
1.066 |
2535.0 |
94.46 |
20.00 |
987.2 |
782.86 |
30.40 |
31.50 |
62.70 |
1.09 |
5.64 |
2010 |
1.135 |
2523.6 |
95.07 |
19.27 |
1001.9 |
705.88 |
29.80 |
24.92 |
63.55 |
0.74 |
5.72 |
2011 |
1.272 |
2725.5 |
94.58 |
19.53 |
999.6 |
752.00 |
31.50 |
27.42 |
63.49 |
0.95 |
5.40 |
2012 |
1.713 |
2725.0 |
94.02 |
20.65 |
980.2 |
651.17 |
29.75 |
24.45 |
63.55 |
1.10 |
5.42 |
2013 |
1.613 |
2567.0 |
94.30 |
19.00 |
993.40 |
462.33 |
29.43 |
24.45 |
63.42 |
1.09 |
6.36 |
2014 |
1.674 |
2552.6 |
95.02 |
19.00 |
985.06 |
505.96 |
31.03 |
25.91 |
61.88 |
1.09 |
6.68 |
2015 |
-- |
2691.8 |
94.77 |
18.72 |
994.82 |
220.90 |
29.77 |
29.03 |
62.01 |
1.52 |
5.82 |
2016 |
0.742 |
2529.3 |
95.43 |
19.17 |
989.9 |
185.08 |
31.19 |
26.19 |
61.83 |
1.28 |
5.96 |
2017 |
1.034 |
2645.1 |
95.50 |
18.46 |
997.9 |
263.61 |
32.55 |
26.74 |
61.45 |
1.17 |
5.80 |
2018 |
1.057 |
2469.9 |
95.02 |
18.24 |
978.9 |
373.91 |
35.25 |
26.03 |
62.00 |
0.88 |
5.85 |
2019 |
1.160 |
2530.9 |
95.19 |
21.62 |
975.2 |
208.10 |
34.73 |
20.69 |
62.10 |
0.98 |
6.09 |
2020 |
1.013 |
2766.6 |
95.27 |
19.14 |
983.3 |
358.12 |
33.43 |
25.53 |
62.20 |
1.08 |
5.92 |
表8 2001~2020年全國帶式焙燒機球團生產技術經濟指標
年份 |
利用系數 |
抗壓強度 |
轉鼓指數 |
膨潤土 |
精礦粉 |
煤氣用量 |
電耗 |
工序能耗 |
成品礦化學成分(%) |
||
t/m3h |
N/P |
(%) |
(%) |
Kg/t |
m3/t |
Kwh/t |
Kgce/t |
TFe |
FeO |
SiO2 |
|
2001 |
0.892 |
2260 |
93.04 |
- |
1060 |
243.88 |
55.63 |
53.25 |
62.92 |
1.27 |
- |
2002 |
0.922 |
2425 |
91.34 |
10.84 |
1049 |
224.33 |
56.45 |
49.46 |
64.07 |
1.16 |
- |
2003 |
0.863 |
2426 |
91.10 |
15.77 |
1050 |
238.36 |
54.09 |
48.72 |
64.20 |
1.45 |
- |
2004 |
0.891 |
2545 |
89.85 |
19.27 |
1053.8 |
235.82 |
57.06 |
51.22 |
63.39 |
2.96 |
- |
2005 |
0.870 |
2821 |
90.65 |
14.00 |
1038.7 |
215.69 |
55.49 |
48.42 |
63.36 |
3.05 |
7.10 |
2006 |
0.880 |
2786 |
91.86 |
20.5 |
1026.8 |
198.81 |
57.44 |
37.57 |
63.95 |
2.30 |
6.39 |
2007 |
0.860 |
2820 |
92.91 |
13.00 |
1025.2 |
213.38 |
64.13 |
40.60 |
64.30 |
1.95 |
5.79 |
2008 |
0.840 |
2724.4 |
92.57 |
12.00 |
1023.0 |
216.52 |
60.03 |
36.41 |
64.48 |
2.25 |
5.65 |
2009 |
0.830 |
2675.4 |
92.14 |
11.00 |
990.0 |
216.66 |
54.75 |
38.97 |
64.59 |
2.20 |
6.01 |
2010 |
0.812 |
3103 |
92.36 |
17.40 |
1014.9 |
215.55 |
44.15 |
34.29 |
65.13 |
1.36 |
4.52 |
2011 |
0.760 |
2926.9 |
94.07 |
15.58 |
1007.5 |
127.86 |
49.78 |
26.99 |
64.41 |
1.48 |
4.40 |
2012 |
0.650 |
2857.5 |
93.70 |
15.30 |
1008.6 |
127.43 |
39.79 |
24.64 |
65.10 |
1.57 |
4.15 |
2013 |
-0.869 |
2741 |
93.57 |
11.65 |
989.7 |
123.69 |
36.27 |
23.06 |
65.00 |
1.76 |
4.46 |
2014 |
0.89 |
2588.3 |
93.25 |
10.89 |
987.7 |
130.75 |
37.80 |
23.76 |
64.63 |
1.60 |
4.28 |
2015 |
0.875 |
2557.0 |
94.86 |
11.93 |
981.5 |
133.90 |
37.82 |
24.14 |
64.89 |
0.40 |
4.48 |
2016 |
0.788 |
2765 |
95.35 |
15.80 |
1019.7 |
206.37 |
33.34 |
22.23 |
64.63 |
0.55 |
4.33 |
2017 |
0.765 |
2582.6 |
95.54 |
17.28 |
957.0 |
278.92 |
40.42 |
25.63 |
64.56 |
0.68 |
4.71 |
2018 |
0.802 |
2784.7 |
95.61 |
17.28 |
984.0 |
372.79 |
41.10 |
25.82 |
64.49 |
0.62 |
4.87 |
2019 |
0.873 |
2858.3 |
95.42 |
18.77 |
977.4 |
159.46 |
37.86 |
22.20 |
64.60 |
0.56 |
4.40 |
2020 |
0.815 |
2839.8 |
95.46 |
15.40 |
974.7 |
149.18 |
38.82 |
23.33 |
63.94 |
0.46 |
4.94 |
4.3 大力推進高品質球團礦生產發展
4.3.1.高品質球團礦的內涵[17]:
高品質球團礦的內涵應包括下面三個方面:
1)高含鐵品位(TFe>65.5%),低SiO2含量(SIO2<3.5%);
2)合格的強度和合理的粒度組成(抗壓強度>2500N,粒度組成10-13mm>80%);
3)優良的冶金性能〔其中RI>70%,RDI+3.15 >80%,Tbs >1100℃, S 值 <166.(KPa·℃) 〕;
4.3.2. SiO2對球團礦質量的影響(表9) [18]
4.3.3.國外球團礦的含鐵品位和SiO2含量(表10)
4.3.4.新時代我國球團礦與燒結礦生產成本對比(表11)
表9 國內外球團礦SiO2含量與其冶金性能的關系
球團礦名稱 |
SiO2 |
CaO/ SiO2 |
RI |
RSI |
TBS |
ΔTB |
TS |
T d |
ΔT |
ΔPm |
S值 |
% |
% |
% |
℃ |
℃ |
℃ |
℃ |
℃ |
*9.8pa |
KPa·℃ |
||
CVRD球 |
2.04 |
0.54 |
69.4 |
29.1 |
- |
- |
1375 |
1380 |
5 |
88.0 |
1.86 |
澳大利亞球 |
2.63 |
0.05 |
68.0 |
17.88 |
- |
- |
1345 |
1360 |
15 |
121 |
10.44 |
CVRD球 |
2.98 |
0.35 |
74.7 |
19.2 |
889 |
307 |
1406 |
1412 |
6 |
324 |
16.11 |
SamaCo球 |
2.32 |
0.79 |
59.9 |
25.7 |
- |
- |
1410 |
1463 |
53 |
248 |
102.84 |
首承球 |
4.67 |
0.20 |
53.0 |
15.7 |
966 |
146 |
1285 |
1387 |
102 |
296 |
245.90 |
鞍鋼弓球 |
5.34 |
0.06 |
65.4 |
14.05 |
844 |
278 |
1360 |
1492 |
132 |
269 |
283.30 |
烏克蘭球 |
6.03 |
0.01 |
54.7 |
17.6 |
1054 |
127 |
1261 |
1365 |
104 |
432 |
389.33 |
沙鋼球1# |
7.50 |
0.044 |
- |
16.08 |
- |
- |
1168 |
1378 |
210 |
332 |
580.36 |
沙鋼球2# |
8.35 |
0.04 |
- |
14.78 |
- |
- |
1134 |
1391 |
257 |
411 |
909.21 |
沙鋼球3# |
9.22 |
0.36 |
- |
17.49 |
- |
- |
1111 |
1320 |
209 |
807 |
1550.49 |
表10 國外球團礦的含鐵品位和SiO2含量
名稱 |
TFe |
SiO2 |
CaO |
MgO |
Al2O3 |
S |
CaO /SiO2 |
澳大利亞球團 |
64.85 |
2.63 |
0.46 |
2.45 |
0.46 |
0.002 |
0.17 |
印度MANDOVI球團 |
66.50 |
1.15 |
0.60 |
0.35 |
2.00 |
0.008 |
0.52 |
印度MANDOVI球團 |
64.00 |
2.20 |
2.60 |
0.10 |
2.30 |
0.01 |
1.18 |
印度KIOLC球團 |
65.00 |
3.50 |
0.10 |
0.05 |
1.25 |
0.03 |
0.03 |
美國美鋼聯球團 |
63.12 |
3.70 |
3.09 |
1.10 |
0.14 |
- |
0.84 |
加拿大QCM球團 |
66.0 |
2.10 |
2.10 |
1.0 |
0.40 |
0.012 |
1.00 |
巴西CVRD球團 |
66.11 |
3.01 |
0.88 |
1.0 |
0.60 |
0.005 |
0.29 |
巴西CVRD球團 |
66.00 |
2.98 |
1.04 |
0.92 |
0.66 |
0.005 |
0.35 |
巴西CVRD球團 |
66.70 |
2.04 |
1.10 |
0.10 |
0.40 |
0.005 |
0.54 |
巴西CamarCo |
66.82 |
2.25 |
0.85 |
0.19 |
0.74 |
- |
0.38 |
巴西CamarCo |
66.45 |
2.32 |
1.84 |
0.17 |
0.53 |
0.005 |
0.79 |
南美智利球團 |
65.80 |
3.64 |
1.94 |
0.05 |
0.39 |
0.010 |
0.53 |
南美秘魯球團礦 |
65.60 |
4.32 |
0.51 |
0.85 |
0.42 |
0.011 |
0.12 |
瑞典LKAB球團 |
66.90 |
2.60 |
0.55 |
0.52 |
0.23 |
0.003 |
0.21 |
瑞典LKAB球團 |
66.60 |
2.10 |
0.46 |
1.40 |
0.23 |
0.003 |
0.22 |
表11 新時代球團礦與燒結礦生產成本對比表
項目 |
企業名稱 |
燒結礦成本(元/t) |
|
球團礦成本 (元/t) |
球團與燒結原料成本差(元/t) |
球團與燒結生產原料來源對比 |
|
噸礦鐵原料價 |
鞍鋼集團 |
554.20 |
|
538.26 |
-15.94 |
鞍鋼大弧山球團鐵精粉自產 |
|
首鋼遷鋼 |
538.94 |
|
559.94 |
21.00 |
首鋼遷安球團鐵精粉大部分自產 |
||
河鋼宣鋼 |
496.40 |
|
589.80 |
93.40 |
燒結球團原料主要進口 |
||
廣西柳鋼 |
511.57 |
|
717.54 |
205.97 |
燒結球團原料全靠采購 |
||
沙鋼集團 |
573.94 |
|
826.51 |
253.11 |
燒結球團原料基本靠進口 |
||
山東泰威冶金 |
497.92 |
|
614.93 |
117.01 |
燒結球團原料綜合利用比例大 |
||
原料價平均值 |
528.83 |
|
641.17 |
112.43 |
鞍鋼球團原料自產優勢大 |
||
噸礦生產成本 |
鞍鋼集團 |
755.89 |
|
629.81 |
-126.08 |
原料主要自產成本低優勢大 |
|
首鋼遷鋼 |
703.68 |
|
710.62 |
6.94 |
原料大部分自產低成本有優勢 |
||
河鋼宣鋼 |
660.04 |
|
726.54 |
66.50 |
原料及成品礦處于中等水平 |
||
廣西柳鋼 |
726.80 |
|
790.60 |
63.80 |
原料及成品礦處于中等水平 |
||
沙鋼集團 |
855.03 |
|
994.44 |
139.41 |
進口原料成本高 |
||
山東泰威冶金 |
650.34 |
|
783.48 |
133.14 |
低品位條件下較正常狀況 |
||
噸礦成本平均值 |
725.30 |
|
772.58 |
47.28 |
成本證明球團生產成本并不高 |
||
噸礦含鐵品位 |
鞍鋼集團 |
54.28 |
|
64.48 |
10.20 |
球團自產效果,燒結追求低成本 |
|
首鋼遷鋼 |
55.37 |
|
65.45 |
10.08 |
鐵精粉自產效果燒結追求低成本 |
||
河鋼宣鋼 |
56.03 |
|
61.99 |
5.96 |
燒結和球團生產追求低成本 |
||
廣西柳鋼 |
55.32 |
|
63.31 |
7.99 |
燒結和球團生產追求低成本 |
||
沙鋼集團 |
57.09 |
|
64.70 |
7.61 |
進口原料,追求精料 |
||
山東泰威冶金 |
56.45 |
|
61.50 |
5.05 |
燒結原料綜合利用,追求球團低成本 |
||
噸礦品位平均值 |
55.76 |
|
63.57 |
7.81 |
說明球團具有高品位的優越性 |
||
噸礦環保投入 |
鞍鋼集團 |
- |
|
- |
- |
|
|
首鋼遷鋼 |
20 |
|
4.5 |
15.50 |
|
||
河鋼宣鋼 |
- |
|
- |
- |
|
||
廣西柳鋼 |
- |
|
- |
- |
|
||
沙鋼集團 |
22.5 |
|
5.10 |
17.40 |
|
||
山東泰威冶金 |
21.19 |
|
13.06 |
8.13 |
|
||
投入平均值 |
21.23 |
|
7.55 |
13.68 |
|
||
噸鐵成本綜合對比 |
|
噸礦的原料差價,球團精粉比燒結粉高112.43元/t,經過生產加工噸成品球比噸燒結礦價高,47.28元/t,噸礦的含鐵品位球團礦比燒結礦高7.81%個百分點, 1%的品位價值應不低于15元,球團礦的生產成本與燒結礦的成本差為7.81*15-47.28=69.87元/t,再加上環保和能耗的優勢,球團礦生產總成本大大低于燒結礦的成本。 鞍鋼和首鋼遷鋼由于自產鐵精粉,形成燒結和球團差價很小甚至倒掛,造成成品礦的生產成本差價也很小甚至倒掛。說明原料的價格對生產成本的影響起著決定性的作用;球團與燒結成品礦的差價遠低于它們含鐵原料的差價,說明燒結礦的加工成本要比球團礦的加工成本高得多。其平均差值為112.43-47.28=65.15元/t. 2018年燒結球團生產環保投入的成本尚未納入成本考核指標,從已查詢到的數據分析,目前對燒結球團生產成本的影響還比較小。 |
5 結論性意見
由以上圖表和數據可以得出如下結論性意見:
1.卡我國高爐煉鐵燃料比幾十年徘徊不降的問題所在是入爐礦品位低和噸鐵渣比高;
2.以高品質球團礦為主的爐料結構冶煉指標優于以燒結礦為主的爐料結構;
3.燒結生產能耗多年不降的根本原因在于厚料層燒結沒有改善燃料燃燒條件;
4.我國三種不同型式球團質量和工序能耗帶式焙燒機球團最優,其工序能耗低于燒結工序能耗的50%;
5.含鐵品位和SiO2含量是決定球團礦品質優劣的最基本因素,堿度和MgO含量對球團礦的質量(特別是冶金性能)有重大影響;
6.用于球團生產的鐵精粉價格高于用于燒結生產的鐵礦粉,經過加工后球團礦的生產成本,2118年噸球高于噸燒47.28元,但球團的含鐵品位平均比燒結礦 高7.81個百分點,再加上能耗和環保的優勢,實際球團生產的成本明顯低于燒結生產的成本。我國在新時代高爐煉鐵為實現雙碳目標,應大力發展高 品質球團礦生產。
參考文獻
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[18]許滿興 論球團礦生產品位的價值和SiO2的影響《2015年全國球團技術研討會論文集》2015.9. 江蘇永聯(1-6)