許滿興
（北京科技大學）
摘 要：本文闡述了創(chuàng)新低碳技術(shù)對高爐煉鐵和燒結(jié)球團生產(chǎn)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(jié)生產(chǎn)的能耗指標的分析；論述和介紹了三種球團生產(chǎn)能耗指標的對比和分析；在大量數(shù)據(jù)對比分析的基礎(chǔ)上得出了有價值的六點結(jié)論性意見。
關(guān)鍵詞：高爐煉鐵能耗分析；燒結(jié)生產(chǎn)能耗指標分析；球團生產(chǎn)能耗指標對比與分析
1 創(chuàng)新“低碳技術(shù)”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(jù)國際能源署（IEA）
統(tǒng)計數(shù)據(jù)，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(chǎn)量9.96億噸，噸鋼產(chǎn)生1.8噸碳排放，全年產(chǎn)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(yè)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(yè)的碳排放以往統(tǒng)計約占15%，2020年我國粗鋼產(chǎn)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(yè)的碳排放，高爐煉鐵、燒結(jié)球團首當其沖占主要比例，生產(chǎn)一噸生鐵消耗500kg以上的煤和焦炭，產(chǎn)生1860m3的高爐煤氣，生產(chǎn)一噸燒結(jié)礦消耗40kg以上的煤和焦粉，產(chǎn)生4000m3的煙氣，生產(chǎn)一噸球團礦的工序能耗25kgce，產(chǎn)生1720m3煙氣。對鋼鐵企業(yè)而言，降低碳排放，重在高爐和燒結(jié)球團生產(chǎn)，鋼鐵工業(yè)各工序碳排放所占比例列于表1[2]。
表1 鋼鐵工業(yè)各工序碳排放所占比例
|
高爐煉鐵 |
燒結(jié)球團 |
焦比 |
煉鋼 |
軋鋼及下游加工 |
發(fā)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(shù)據(jù)可見，鋼鐵工業(yè)的碳排放中，煉鐵和燒結(jié)球團工序占主要比例，廣大煉鐵從業(yè)者對大力節(jié)能減排，實現(xiàn)鋼鐵工業(yè)綠色發(fā)展責無旁貸。
工業(yè)發(fā)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(xiàn)了碳達峰，日本制鐵業(yè)社長提出“全球零碳鋼鐵發(fā)展的競爭已經(jīng)開始”，可見低碳鋼鐵的競爭絕不是行業(yè)對行業(yè)的競爭，二是國家對國家的競爭[3]。
中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會何文波執(zhí)行會長在鋼鐵行業(yè)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(yè)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(xiàn)碳達峰，2050年實現(xiàn)碳中和；河鋼集團3月12日在召開低碳綠色發(fā)展行動計劃發(fā)布會上，發(fā)布了碳達峰、碳中和總體目標，2022年實現(xiàn)碳達峰，2050年實現(xiàn)碳中和；5月27日，包鋼集團也公布了實現(xiàn)雙碳目標的實施計劃，2023年實現(xiàn)碳達峰，2030年具備實現(xiàn)減碳30%的工藝技術(shù)能力，力爭2042年降低碳排放50%，2050年實現(xiàn)碳中和目標。幾家特大型鋼鐵集團提出了實現(xiàn)雙碳目標的計劃，多數(shù)鋼鐵企業(yè)還沒有提出計劃，但這是每個企業(yè)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(yè)實現(xiàn)“雙碳”目標，提出“要正確處理發(fā)展與減排，整體與局部、短期與中長期的關(guān)系”。鋼鐵工作者要正確認識和理解鋼鐵企業(yè)所面臨的歷史任務。在“十四五”規(guī)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(huán)保將進一步差異化，不搞“一刀切”，將倒逼減碳和環(huán)保水平落后的鋼鐵企業(yè)退出市場，以推進高爐煉鐵和燒結(jié)球團生產(chǎn)低碳綠色高質(zhì)量發(fā)展。
2 2001-2020年全國高爐煉鐵能耗（燃料比）狀態(tài)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(jié)構(gòu)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(shù)經(jīng)濟指標、我國高堿度燒結(jié)礦搭配部分酸性爐料結(jié)構(gòu)的主要操作指標和國外以高品質(zhì)球團礦為主爐料結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(tài)指標［6］
表3: 高堿度燒結(jié)礦搭配部分酸性爐料結(jié)構(gòu)的高爐技術(shù)指標［7］
表4 國外以球團礦為主爐料結(jié)構(gòu)的高爐冶煉主要技術(shù)經(jīng)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(shù) 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(jié)礦搭配部分酸性爐料結(jié)構(gòu)的高爐技術(shù)指標
|
容積 |
企業(yè) |
爐料結(jié)構(gòu)% |
燒結(jié)礦質(zhì)量% |
入爐品位 |
渣鐵比 |
利用系數(shù) |
入爐焦比 |
燃料比 |
|||||
|
|
|
燒結(jié)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(jié)構(gòu)的高爐冶煉主要技術(shù)經(jīng)濟指標
|
企業(yè)高爐 |
爐料結(jié)構(gòu) |
高爐技術(shù)經(jīng)濟指標 |
||||||
|
燒結(jié)礦 （%） |
球團礦 （%） |
塊礦 （%） |
利用系數(shù)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(lián)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(jié)生產(chǎn)能耗指標狀態(tài)與分析
3.1 我國2001-2020年燒結(jié)生產(chǎn)能耗指標的狀態(tài)（表5）
3.2 對近二十年來燒結(jié)生產(chǎn)能耗狀態(tài)的分析
燒結(jié)生產(chǎn)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(jié)生產(chǎn)能耗主要為固體燃耗。多年來燒結(jié)生產(chǎn)實踐得出提高燒結(jié)料層厚度能有效降低固體燃耗，寶鋼燒結(jié)生產(chǎn)總結(jié)曾得出［10］ ：料層厚度從500mm提高到600mm，每噸燒結(jié)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(jié)有利于降低能耗和改善燒結(jié)礦質(zhì)量，故我國燒結(jié)生產(chǎn)一直提倡提高料層的厚度，目前有些企業(yè)的料層厚度已達到900mm-1000mm，但燒結(jié)的能耗特別是固體燃耗並沒有得到繼續(xù)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(jié)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(jié)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(jié)生產(chǎn)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(zhì)燒結(jié)新工藝”的新技術(shù)開發(fā)可知，改變?nèi)剂先紵龡l件是關(guān)鍵，該公司可將燒結(jié)生產(chǎn)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(jié)生產(chǎn)料層厚度與能耗指標現(xiàn)狀
|
年份 |
利用 系數(shù) |
料層厚度 |
成品 率 |
含粉率 |
返礦率 |
電耗 |
固體 燃耗 |
工序 能耗 |
轉(zhuǎn)鼓 指數(shù) |
|
|
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(chǎn)能耗狀態(tài)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(tài)（表6 -8）
4. 2 對近二十年來球團生產(chǎn)能耗狀態(tài)的分析
1)由表6、表7和表8的數(shù)據(jù)與表4燒結(jié)生產(chǎn)的工序能耗對比可見,球團生產(chǎn)的工序能耗是燒結(jié)生產(chǎn)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(jié)生產(chǎn)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(chǎn)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(zhuǎn)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(fā),應大力發(fā)展帶式焙燒機球團。
3)為什么球團生產(chǎn)的工序能耗會遠低于燒結(jié)生產(chǎn)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(guān),磁鐵礦的FeO含量理論為31%［15］,球團生產(chǎn)節(jié)能減排的另一重點是優(yōu)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(chǎn)的生態(tài)環(huán)境出發(fā)，球團生產(chǎn)不僅工序能耗不足燒結(jié)的一半，在我國發(fā)展高品質(zhì)球團礦具有多方面的優(yōu)勢。對高爐煉鐵而言，釆用以高品質(zhì)球礦為主的爐料結(jié)構(gòu)，還會取得低渣比、高產(chǎn)量、低燃料比的良好效果。
表6 2001~2020年全國豎爐球團生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟指標
|
項目
年份 |
利用 系數(shù) |
抗壓 強度 |
轉(zhuǎn)鼓 指數(shù) |
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(zhuǎn)窯球團生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟指標
|
項目
年份 |
鏈篦機 利用 系數(shù) |
抗壓 強度 |
轉(zhuǎn)鼓 指數(shù) |
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(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟指標
|
年份 |
利用系數(shù) |
抗壓強度 |
轉(zhuǎn)鼓指數(shù) |
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(zhì)球團礦生產(chǎn)發(fā)展
4.3.1.高品質(zhì)球團礦的內(nèi)涵［17］:
高品質(zhì)球團礦的內(nèi)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(yōu)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(zhì)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(jié)礦生產(chǎn)成本對比（表11）
表9 國內(nèi)外球團礦SiO2含量與其冶金性能的關(guān)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(lián)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(jié)礦生產(chǎn)成本對比表
|
項目 |
企業(yè)名稱 |
燒結(jié)礦成本（元/t） |
|
球團礦成本 （元/t） |
球團與燒結(jié)原料成本差（元/t） |
球團與燒結(jié)生產(chǎn)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(chǎn) |
|
|
首鋼遷鋼 |
538.94 |
|
559.94 |
21.00 |
首鋼遷安球團鐵精粉大部分自產(chǎn) |
||
|
河鋼宣鋼 |
496.40 |
|
589.80 |
93.40 |
燒結(jié)球團原料主要進口 |
||
|
廣西柳鋼 |
511.57 |
|
717.54 |
205.97 |
燒結(jié)球團原料全靠采購 |
||
|
沙鋼集團 |
573.94 |
|
826.51 |
253.11 |
燒結(jié)球團原料基本靠進口 |
||
|
山東泰威冶金 |
497.92 |
|
614.93 |
117.01 |
燒結(jié)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(chǎn)優(yōu)勢大 |
||
|
噸礦生產(chǎn)成本 |
鞍鋼集團 |
755.89 |
|
629.81 |
-126.08 |
原料主要自產(chǎn)成本低優(yōu)勢大 |
|
|
首鋼遷鋼 |
703.68 |
|
710.62 |
6.94 |
原料大部分自產(chǎn)低成本有優(yōu)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(chǎn)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(chǎn)效果，燒結(jié)追求低成本 |
|
|
首鋼遷鋼 |
55.37 |
|
65.45 |
10.08 |
鐵精粉自產(chǎn)效果燒結(jié)追求低成本 |
||
|
河鋼宣鋼 |
56.03 |
|
61.99 |
5.96 |
燒結(jié)和球團生產(chǎn)追求低成本 |
||
|
廣西柳鋼 |
55.32 |
|
63.31 |
7.99 |
燒結(jié)和球團生產(chǎn)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(jié)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(yōu)越性 |
||
|
噸礦環(huán)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(jié)粉高112.43元/t，經(jīng)過生產(chǎn)加工噸成品球比噸燒結(jié)礦價高，47.28元/t，噸礦的含鐵品位球團礦比燒結(jié)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(chǎn)成本與燒結(jié)礦的成本差為7.81*15-47.28=69.87元/t，再加上環(huán)保和能耗的優(yōu)勢，球團礦生產(chǎn)總成本大大低于燒結(jié)礦的成本。 鞍鋼和首鋼遷鋼由于自產(chǎn)鐵精粉，形成燒結(jié)和球團差價很小甚至倒掛，造成成品礦的生產(chǎn)成本差價也很小甚至倒掛。說明原料的價格對生產(chǎn)成本的影響起著決定性的作用；球團與燒結(jié)成品礦的差價遠低于它們含鐵原料的差價，說明燒結(jié)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(jié)球團生產(chǎn)環(huán)保投入的成本尚未納入成本考核指標，從已查詢到的數(shù)據(jù)分析，目前對燒結(jié)球團生產(chǎn)成本的影響還比較小。 |
|||||
5 結(jié)論性意見
由以上圖表和數(shù)據(jù)可以得出如下結(jié)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(zhì)球團礦為主的爐料結(jié)構(gòu)冶煉指標優(yōu)于以燒結(jié)礦為主的爐料結(jié)構(gòu);
3.燒結(jié)生產(chǎn)能耗多年不降的根本原因在于厚料層燒結(jié)沒有改善燃料燃燒條件;
4.我國三種不同型式球團質(zhì)量和工序能耗帶式焙燒機球團最優(yōu),其工序能耗低于燒結(jié)工序能耗的50%;
5.含鐵品位和SiO2含量是決定球團礦品質(zhì)優(yōu)劣的最基本因素,堿度和MgO含量對球團礦的質(zhì)量(特別是冶金性能)有重大影響;
6.用于球團生產(chǎn)的鐵精粉價格高于用于燒結(jié)生產(chǎn)的鐵礦粉,經(jīng)過加工后球團礦的生產(chǎn)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(jié)礦 高7.81個百分點,再加上能耗和環(huán)保的優(yōu)勢,實際球團生產(chǎn)的成本明顯低于燒結(jié)生產(chǎn)的成本。我國在新時代高爐煉鐵為實現(xiàn)雙碳目標，應大力發(fā)展高 品質(zhì)球團礦生產(chǎn)。
參考文獻
［1］中國鋼鐵將迎來“三個全面關(guān)鍵的十年” ［N］，世界金屬導報，2021.01.12（A01）
［2］王維興 鋼鐵工業(yè)的CO2排放［N］，中國冶金報，2018.8.2. （05）
［3］ 何文波 札實推進碳達峰、碳中和和實現(xiàn)鋼鐵綠色低碳轉(zhuǎn)［N］，世界金屬導報，2021.4.27. （A01）
［4］駱鐵軍 以新發(fā)展理念為引領(lǐng)進入推進綠色低碳發(fā)展，［N］，中國冶金報，2020.12.01. （A01）
［5］許滿興趙宏博 是什么卡住了我國低燃料比高爐煉鐵的脖子《2019年全國高爐煉鐵學術(shù)年會論文集》2019.11.（20-23）
［6］許滿興 2020年我國高爐煉鐵主要技術(shù)經(jīng)濟指標評述與分析《2021年全國高爐非高爐學術(shù)年會論文集》2021.5. （51-54）
［7］許滿興馮根生等 論我國高爐爐料結(jié)構(gòu)的未來與高品位球團礦生產(chǎn)《2019年全國燒結(jié)球團技術(shù)交流年會論文集》2019.6. （1-5）
［8］許滿興 綠色發(fā)展與高質(zhì)量發(fā)展我國高爐煉鐵路《2018年全國燒結(jié)球團技術(shù)交流年會論文集》2018.5. （1-5）
［9］周繼程等 我國燒結(jié)工序能耗現(xiàn)狀及節(jié)能技術(shù)的措施《燒結(jié)工序能耗節(jié)能減排技術(shù)研討會文集》2009. （91-94）
［10］陳同慶 寶鋼600mm厚料層生產(chǎn)技術(shù)《燒結(jié)球團》1991.8. 第四期（1-6）
［11］鄭興榮等 馬鋼三鐵總廠900mm厚料層生產(chǎn)實踐《2012年全國高爐煉鐵學術(shù)年會論文集》2012.6. 無錫（295-302）
［12］程崢明等 超厚料層均質(zhì)燒結(jié)技術(shù)的研究與應用《燒結(jié)球團》2019.8. 第四期（7-12）
［13］許滿興馮根生 創(chuàng)新低碳技術(shù)推進鐵前燒結(jié)球團生產(chǎn)低碳綠色高質(zhì)量發(fā)展 《2021年全國球團技術(shù)研討會論文集》2021.11. 南昌（1-7）
［14］許滿興馮根生 許幾年我國球團礦生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟指標的分析與展望《2021年全國球團技術(shù)研討會論文集》2021.11. 南昌
［15］許滿興 赤鐵礦粉球團生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)《2007年全國燒結(jié)球團技術(shù)交流年會論文集》2007.6. 西寧（5-9）
［16］中南礦冶學院團礦教研室 鐵礦粉造塊 1978.10. （1-4）
［17］許滿興 大力推進我國高品質(zhì)球團礦生產(chǎn)與發(fā)展《2020年全國燒結(jié)球團技術(shù)交流年會論文集》2020.6. （1-5）
［18］許滿興 論球團礦生產(chǎn)品位的價值和SiO2的影響《2015年全國球團技術(shù)研討會論文集》2015.9. 江蘇永聯(lián)（1-6）