许满兴
(北京科技大学)
摘 要:本文阐述了创新低碳技术对高炉炼铁和烧结球团生产的重大价值,论述和介绍了我国近二十年来高炉炼铁能耗指标的分析;论述和介绍了我国近二十年来烧结生产的能耗指标的分析;论述和介绍了三种球团生产能耗指标的对比和分析;在大量数据对比分析的基础上得出了有价值的六点结论性意见。
关键词:高炉炼铁能耗分析;烧结生产能耗指标分析;球团生产能耗指标对比与分析
1 创新“低碳技术”对铁前工序的重大价值
我国是人口大国、消费大国、出口大国、也是碳排放大国。据国际能源署(IEA)
统计数据,中国2019年碳排放总量为98.25亿吨,占世界排放总量的28.8%;2019年我国粗钢产量9.96亿吨,吨钢产生1.8吨碳排放,全年产生9.96亿吨x1.8吨=17.928亿吨,占全国碳排放总量的18.25%,全球钢铁行业平均碳排放量占总排放量的6.7%,我国由于是钢铁大国,钢铁行业的碳排放以往统计约占15%,2020年我国粗钢产量比2019年增长了5.2%,达到10.53亿吨,所占比例较2019年更为上升[1]。钢铁行业的碳排放,高炉炼铁、烧结球团首当其冲占主要比例,生产一吨生铁消耗500kg以上的煤和焦炭,产生1860m3的高炉煤气,生产一吨烧结矿消耗40kg以上的煤和焦粉,产生4000m3的烟气,生产一吨球团矿的工序能耗25kgce,产生1720m3烟气。对钢铁企业而言,降低碳排放,重在高炉和烧结球团生产,钢铁工业各工序碳排放所占比例列于表1[2]。
表1 钢铁工业各工序碳排放所占比例
高炉炼铁 |
烧结球团 |
焦比 |
炼钢 |
轧钢及下游加工 |
发电 |
|
碳排放比例/% |
73.6 |
11.5 |
4.4 |
8.7 |
1.7 |
0.1 |
由表1和以上数据可见,钢铁工业的碳排放中,炼铁和烧结球团工序占主要比例,广大炼铁从业者对大力节能减排,实现钢铁工业绿色发展责无旁贷。
工业发达国家“碳达峰”已成历史,欧盟、美国和日本等国家已分别于1990年2007年和2013年实现了碳达峰,日本制铁业社长提出“全球零碳钢铁发展的竞争已经开始”,可见低碳钢铁的竞争绝不是行业对行业的竞争,二是国家对国家的竞争[3]。
中国钢铁工业协会何文波执行会长在钢铁行业低碳推进委员会成立会上的讲话指出:党中央和国务院高度重视钢铁行业的“碳达峰”、“碳中和”工作。今年1月21日宝武集团在四次职代会上,正式提出2023年实现碳达峰,2050年实现碳中和;河钢集团3月12日在召开低碳绿色发展行动计划发布会上,发布了碳达峰、碳中和总体目标,2022年实现碳达峰,2050年实现碳中和;5月27日,包钢集团也公布了实现双碳目标的实施计划,2023年实现碳达峰,2030年具备实现减碳30%的工艺技术能力,力争2042年降低碳排放50%,2050年实现碳中和目标。几家特大型钢铁集团提出了实现双碳目标的计划,多数钢铁企业还没有提出计划,但这是每个企业必须要落实的计划,而且是早落实早主动。
习近平总书记针对钢铁行业实现“双碳”目标,提出“要正确处理发展与减排,整体与局部、短期与中长期的关系”。钢铁工作者要正确认识和理解钢铁企业所面临的历史任务。在“十四五”规划中,明确提出GPT增长,能耗要降低13.5%,CO2排放要降低18%,减碳和环保将进一步差异化,不搞“一刀切”,将倒逼减碳和环保水平落后的钢铁企业退出市场,以推进高炉炼铁和烧结球团生产低碳绿色高质量发展。
2 2001-2020年全国高炉炼铁能耗(燃料比)状态的分析
近二十年來我国高炉炼铁的燃料比一直徘徊在530-540kg/t的水平,这成了我国高炉炼铁的卡脖子问题,对这个问题的认识从我国高炉与国外高炉不同炉料结构的冶炼效果即可得到清楚而又正确的答复。
我国高炉近二十年来的主要技术经济指标、我国高碱度烧结矿搭配部分酸性炉料结构的主要操作指标和国外以高品质球团矿为主炉料结构的冶炼效果分别列于表2、表3和表4,由下面三个表的对比可以看出:由于炉料结构的不同,入炉矿品位和渣铁比是我国高炉炼铁几十年徘徊不降卡脖子问题的所在[5]。
表2: 2001-2020年全国高炉炼铁燃料比与入炉矿品位状态指标[6]
表3: 高碱度烧结矿搭配部分酸性炉料结构的高炉技术指标[7]
表4 国外以球团矿为主炉料结构的高炉冶炼主要技术经济指标[8]
表2 2000~2018年高炉炼铁的燃料比与入炉矿品位状况
指标 年份 |
焦比 kg/t |
煤比 kg/t |
燃料比 kg/t |
休风率 % |
风温 ℃ |
利用系数 t/m3·d |
入炉矿 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 高碱度烧结矿搭配部分酸性炉料结构的高炉技术指标
容积 |
企业 |
炉料结构% |
烧结矿质量% |
入炉品位 |
渣铁比 |
利用系数 |
入炉焦比 |
燃料比 |
|||||
|
|
烧结矿 |
球团矿 |
块矿 |
TFe |
FeO |
SiO2 |
R |
% |
Kg/t |
t/m3d |
Kg/t |
Kg/t |
4×4692 |
宝钢 |
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 |
太钢 |
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 |
鞍钢 |
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 |
本钢 |
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 国外以球团矿为主炉料结构的高炉冶炼主要技术经济指标
企业高炉 |
炉料结构 |
高炉技术经济指标 |
||||||
烧结矿 (%) |
球团矿 (%) |
块矿 (%) |
利用系数t/m3·d |
入炉品位(%) |
焦比 (kg/t) |
煤比(kg/t) |
渣铁比(kg/t) |
|
美国米塔尔 7# |
20 |
80 |
- |
2.366 |
63.33 |
335 |
120 |
275 |
美钢联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 |
瑞典瑞钢 |
0.5 |
97.2 |
2.3 |
3.00 |
66.0 |
457(燃料比) |
- |
164 |
〈加〉窦伐斯科 |
- |
100 |
- |
3.20 |
65.10 |
480 |
- |
194 |
3 我国烧结生产能耗指标状态与分析
3.1 我国2001-2020年烧结生产能耗指标的状态(表5)
3.2 对近二十年来烧结生产能耗状态的分析
烧结生产能源诮耗主要包括固体燃耗、电耗和煤气消耗,其中固体燃耗佔80%,电耗约占13.5%,煤气消耗约占6.5% [9]故烧结生产能耗主要为固体燃耗。多年來烧结生产实践得出提高烧结料层厚度能有效降低固体燃耗,宝钢烧结生产总结曾得出[10] :料层厚度从500mm提高到600mm,每吨烧结矿焦粉降低1.04kg/t,煤气诮耗下降0.64m3/t,工序能耗降低1.15kgce/t。由于厚料层烧结有利于降低能耗和改善烧结矿质量,故我国烧结生产一直提倡提高料层的厚度,目前有些企业的料层厚度已达到900mm-1000mm,但烧结的能耗特别是固体燃耗並沒有得到继续下降,近十多年來一直徘徊在44kg-46kg/t的水平。马钢三铁总厂二台360m2烧结机,料层厚度从700mm提高到900mm,固体燃耗由53.65kg/t降到53.53kg/t[11],料层提高了200mm,固体燃耗几乎沒有下降。同样,首钢京唐公司550m2烧结机料层厚度从800mm提高到910mm,固体燃耗由53.75kg/t降到了51.82kg/t[12],虽然降低有幅度,但还明显高于全国的平均水平。影响我国烧结生产固体燃耗卡脖子的问题在哪里?从济南银能冶金科技公司的“超低碳高能效均质烧结新工艺”的新技术开发可知,改变燃料燃烧条件是关键,该公司可将烧结生产的固体燃耗降到低于35kgce/t的水平。
表5 近二十年来我国烧结生产料层厚度与能耗指标现状
年份 |
利用 系数 |
料层厚度 |
成品 率 |
含粉率 |
返矿率 |
电耗 |
固体 燃耗 |
工序 能耗 |
转鼓 指数 |
|
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年我国球团生产能耗状态与分析
4.1 2001-2020年我国三种不同类型球团矿的能耗指标状态(表6 -8)
4. 2 对近二十年来球团生产能耗状态的分析
1)由表6、表7和表8的数据与表4烧结生产的工序能耗对比可见,球团生产的工序能耗是烧结生产的50%;三种不同类型球团的工序能耗逐年呈下降趋势,而烧结生产的固体燃耗和工序能耗下降的幅度小,且近几年几乎不降反而有升。
2)三种不同类型球团生产的工序能耗,近十年的平均值,竖炉球团为26.74kg/t,链篦机-回转窑球团为25.64kg/t,帶式焙烧机球团为24.18kgce/t,其中帶式焙烧机球团的最低,竖炉球团的最高,从低碳绿色出发,应大力发展帶式焙烧机球团。
3)为什么球团生产的工序能耗会远低于烧结生产的工序能耗?这主要是不同造块方式所用矿种和燃料种类及燃烧条件不同所造成的。Fe3O4氧化为Fe2O3放出热量为421113kj/t[14],这相当于焙烧吨球热耗的1/3,而这与铁精粉的FeO含量直接相关,磁铁矿的FeO含量理论为31%[15],球团生产节能减排的另一重点是优化燃料燃烧的条件和二次能源的充分利用。
4)从改善铁前生产的生态环境出发,球团生产不仅工序能耗不足烧结的一半,在我国发展高品质球团矿具有多方面的优势。对高炉炼铁而言,釆用以高品质球矿为主的炉料结构,还会取得低渣比、高产量、低燃料比的良好效果。
表6 2001~2020年全国竖炉球团生产主要技术经济指标
项目
年份 |
利用 系数 |
抗压 强度 |
转鼓 指数 |
皂土用量 |
精粉用量 |
煤气 用量 |
电耗 |
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年全国链篦机-回转窑球团生产主要技术经济指标
项目
年份 |
链篦机 利用 系数 |
抗压 强度 |
转鼓 指数 |
膨润土用量 |
精矿粉用量 |
煤气 用量 |
电耗 |
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年全国带式焙烧机球团生产技术经济指标
年份 |
利用系数 |
抗压强度 |
转鼓指数 |
膨润土 |
精矿粉 |
煤气用量 |
电耗 |
工序能耗 |
成品矿化学成分(%) |
||
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 大力推进高品质球团矿生产发展
4.3.1.高品质球团矿的内涵[17]:
高品质球团矿的内涵应包括下面三个方面:
1)高含铁品位(TFe>65.5%),低SiO2含量(SIO2<3.5%);
2)合格的強度和合理的粒度组成(抗压强度>2500N,粒度组成10-13mm>80%);
3)优良的冶金性能〔其中RI>70%,RDI+3.15 >80%,Tbs >1100℃, S 值 <166.(KPa·℃) 〕;
4.3.2. SiO2对球团矿质量的影响(表9) [18]
4.3.3.国外球团矿的含铁品位和SiO2含量(表10)
4.3.4.新时代我国球团矿与烧结矿生产成本对比(表11)
表9 国内外球团矿SiO2含量与其冶金性能的关系
球团矿名称 |
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 |
澳大利亚球 |
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 |
鞍钢弓球 |
5.34 |
0.06 |
65.4 |
14.05 |
844 |
278 |
1360 |
1492 |
132 |
269 |
283.30 |
乌克兰球 |
6.03 |
0.01 |
54.7 |
17.6 |
1054 |
127 |
1261 |
1365 |
104 |
432 |
389.33 |
沙钢球1# |
7.50 |
0.044 |
- |
16.08 |
- |
- |
1168 |
1378 |
210 |
332 |
580.36 |
沙钢球2# |
8.35 |
0.04 |
- |
14.78 |
- |
- |
1134 |
1391 |
257 |
411 |
909.21 |
沙钢球3# |
9.22 |
0.36 |
- |
17.49 |
- |
- |
1111 |
1320 |
209 |
807 |
1550.49 |
表10 国外球团矿的含铁品位和SiO2含量
名称 |
TFe |
SiO2 |
CaO |
MgO |
Al2O3 |
S |
CaO /SiO2 |
澳大利亚球团 |
64.85 |
2.63 |
0.46 |
2.45 |
0.46 |
0.002 |
0.17 |
印度MANDOVI球团 |
66.50 |
1.15 |
0.60 |
0.35 |
2.00 |
0.008 |
0.52 |
印度MANDOVI球团 |
64.00 |
2.20 |
2.60 |
0.10 |
2.30 |
0.01 |
1.18 |
印度KIOLC球团 |
65.00 |
3.50 |
0.10 |
0.05 |
1.25 |
0.03 |
0.03 |
美国美钢联球团 |
63.12 |
3.70 |
3.09 |
1.10 |
0.14 |
- |
0.84 |
加拿大QCM球团 |
66.0 |
2.10 |
2.10 |
1.0 |
0.40 |
0.012 |
1.00 |
巴西CVRD球团 |
66.11 |
3.01 |
0.88 |
1.0 |
0.60 |
0.005 |
0.29 |
巴西CVRD球团 |
66.00 |
2.98 |
1.04 |
0.92 |
0.66 |
0.005 |
0.35 |
巴西CVRD球团 |
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 |
南美智利球团 |
65.80 |
3.64 |
1.94 |
0.05 |
0.39 |
0.010 |
0.53 |
南美秘鲁球团矿 |
65.60 |
4.32 |
0.51 |
0.85 |
0.42 |
0.011 |
0.12 |
瑞典LKAB球团 |
66.90 |
2.60 |
0.55 |
0.52 |
0.23 |
0.003 |
0.21 |
瑞典LKAB球团 |
66.60 |
2.10 |
0.46 |
1.40 |
0.23 |
0.003 |
0.22 |
表11 新时代球团矿与烧结矿生产成本对比表
项目 |
企业名称 |
烧结矿成本(元/t) |
|
球团矿成本 (元/t) |
球团与烧结原料成本差(元/t) |
球团与烧结生产原料来源对比 |
|
吨矿铁原料价 |
鞍钢集团 |
554.20 |
|
538.26 |
-15.94 |
鞍钢大弧山球团铁精粉自产 |
|
首钢迁钢 |
538.94 |
|
559.94 |
21.00 |
首钢迁安球团铁精粉大部分自产 |
||
河钢宣钢 |
496.40 |
|
589.80 |
93.40 |
烧结球团原料主要进口 |
||
广西柳钢 |
511.57 |
|
717.54 |
205.97 |
烧结球团原料全靠采购 |
||
沙钢集团 |
573.94 |
|
826.51 |
253.11 |
烧结球团原料基本靠进口 |
||
山东泰威冶金 |
497.92 |
|
614.93 |
117.01 |
烧结球团原料综合利用比例大 |
||
原料价平均值 |
528.83 |
|
641.17 |
112.43 |
鞍钢球团原料自产优势大 |
||
吨矿生产成本 |
鞍钢集团 |
755.89 |
|
629.81 |
-126.08 |
原料主要自产成本低优势大 |
|
首钢迁钢 |
703.68 |
|
710.62 |
6.94 |
原料大部分自产低成本有优势 |
||
河钢宣钢 |
660.04 |
|
726.54 |
66.50 |
原料及成品矿处于中等水平 |
||
广西柳钢 |
726.80 |
|
790.60 |
63.80 |
原料及成品矿处于中等水平 |
||
沙钢集团 |
855.03 |
|
994.44 |
139.41 |
进口原料成本高 |
||
山东泰威冶金 |
650.34 |
|
783.48 |
133.14 |
低品位条件下较正常状况 |
||
吨矿成本平均值 |
725.30 |
|
772.58 |
47.28 |
成本证明球团生产成本并不高 |
||
吨矿含铁品位 |
鞍钢集团 |
54.28 |
|
64.48 |
10.20 |
球团自产效果,烧结追求低成本 |
|
首钢迁钢 |
55.37 |
|
65.45 |
10.08 |
铁精粉自产效果烧结追求低成本 |
||
河钢宣钢 |
56.03 |
|
61.99 |
5.96 |
烧结和球团生产追求低成本 |
||
广西柳钢 |
55.32 |
|
63.31 |
7.99 |
烧结和球团生产追求低成本 |
||
沙钢集团 |
57.09 |
|
64.70 |
7.61 |
进口原料,追求精料 |
||
山东泰威冶金 |
56.45 |
|
61.50 |
5.05 |
烧结原料综合利用,追求球团低成本 |
||
吨矿品位平均值 |
55.76 |
|
63.57 |
7.81 |
说明球团具有高品位的优越性 |
||
吨矿环保投入 |
鞍钢集团 |
- |
|
- |
- |
|
|
首钢迁钢 |
20 |
|
4.5 |
15.50 |
|
||
河钢宣钢 |
- |
|
- |
- |
|
||
广西柳钢 |
- |
|
- |
- |
|
||
沙钢集团 |
22.5 |
|
5.10 |
17.40 |
|
||
山东泰威冶金 |
21.19 |
|
13.06 |
8.13 |
|
||
投入平均值 |
21.23 |
|
7.55 |
13.68 |
|
||
吨铁成本综合对比 |
|
吨矿的原料差价,球团精粉比烧结粉高112.43元/t,经过生产加工吨成品球比吨烧结矿价高,47.28元/t,吨矿的含铁品位球团矿比烧结矿高7.81%个百分点, 1%的品位价值应不低于15元,球团矿的生产成本与烧结矿的成本差为7.81*15-47.28=69.87元/t,再加上环保和能耗的优势,球团矿生产总成本大大低于烧结矿的成本。 鞍钢和首钢迁钢由于自产铁精粉,形成烧结和球团差价很小甚至倒掛,造成成品矿的生产成本差价也很小甚至倒掛。说明原料的价格对生产成本的影响起着决定性的作用;球团与烧结成品矿的差价远低于它们含铁原料的差价,说明烧结矿的加工成本要比球团矿的加工成本高得多。其平均差值为112.43-47.28=65.15元/t. 2018年烧结球团生产环保投入的成本尚未纳入成本考核指标,从已查询到的数据分析,目前对烧结球团生产成本的影响还比较小。 |
5 结论性意见
由以上图表和数据可以得出如下结论性意见:
1.卡我国高炉炼铁燃料比几十年徘徊不降的问题所在是入炉矿品位低和吨铁渣比高;
2.以高品质球团矿为主的炉料结构冶炼指标优于以烧结矿为主的炉料结构;
3.烧结生产能耗多年不降的根本原因在于厚料层烧结没有改善燃料燃烧条件;
4.我国三种不同型式球团质量和工序能耗帶式焙烧机球团最优,其工序能耗低于烧结工序能耗的50%;
5.含铁品位和SiO2含量是决定球团矿品质优劣的最基本因素,碱度和MgO含量对球团矿的质量(特别是冶金性能)有重大影响;
6.用于球团生产的铁精粉价格高于用于烧结生产的铁矿粉,经过加工后球团矿的生产成本,2118年吨球高于吨烧47.28元,但球团的含铁品位平均比烧结矿 高7.81个百分点,再加上能耗和环保的优势,实际球团生产的成本明显低于烧结生产的成本。我国在新时代高炉炼铁为实现双碳目标,应大力发展高 品质球团矿生产。
参考文献
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[10]陈同庆 宝钢600mm厚料层生产技术《烧结球团》1991.8. 第四期(1-6)
[11]郑兴荣等 马钢三铁总厂900mm厚料层生产实践《2012年全国高炉炼铁学术年会论文集》2012.6. 无锡(295-302)
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[13]许满兴冯根生 创新低碳技术推进铁前烧结球团生产低碳绿色高质量发展 《2021年全国球团技术研讨会论文集》2021.11. 南昌(1-7)
[14]许满兴冯根生 许几年我国球团矿生产技术经济指标的分析与展望《2021年全国球团技术研讨会论文集》2021.11. 南昌
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[18]许满兴 论球团矿生产品位的价值和SiO2的影响《2015年全国球团技术研讨会论文集》2015.9. 江苏永联(1-6)