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国内外炼铁技术进展评述

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国内外炼铁技术进展评述

王维兴（中国金属学会）

近年来，世界生铁产量在迅速增长，其主要的推动力是中国生铁产量的高速增长。2009年中国生铁产量已占全世界总产量的60.53%，比上年度同期增长15.87%，高于钢产量增幅2.37%具体情况见表1。

表1 中国和世界粗钢和生铁产量 单位：万吨

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009.

中国生铁产量 13101 15554 17085 21367 26831 34375 41245 47652 47067 46928.54

中国粗钢产量 12849 15163 18168 22116 28049 34936 42299 48924 50049 56784.24

世界生铁产量 57079 57430 60393 65450 72131 78107 87246 94365 92670

89826.1

世界粗钢产量 84300 84380 89919 96967 105849 114186 124418 132890 130582 119916.7

中国生铁占世界比例 22.95% 27.08% 28.29% 32.65% 37.20% 44.01% 47.27% 50.50% 50.79% 60.53

资料来源：国家统计局

中国生铁产量的高速增长，使铁钢比上升到0.957，比上年平均值上升了0.019，会使我国吨钢综合能耗上升，污染物排放增加。据统计，2009年我国有大于500m³以上容积的34座高炉新投产，约有近20座大于500m³以上容积的高炉在建设之中。这表明我国生铁的产能还会要增加，目前，我国生铁产能是已超过7.0亿吨/年，其中尚有约2亿吨的产能是由小于400m³高炉构成的。所以，我国淘汰落后小高炉的任务是十分艰巨的。当前出现一些小高炉生产的经济性优于大高炉，其原因是复杂的。这说明，我国的钢铁企业是处于多层次、多种结构，不同生产技术水平共同发展阶段。这充分反映出中国的特色，要进行科学的评价。

高炉大型化是占地小、单位投资低、生产率高、单位容积散热少、工序能耗低、污染物排放少、生产成本低、有较强的竞争力。全球高炉均向大型化发展。日本和西欧（欧盟15国）高炉大型化的情况见表2。

表2 日本、西欧高炉大型化情况对比

年 1990 2008 1990 2008

日

本 高炉座数 65 28 西

欧 92 58

平均容积，m³ 1558 4157 1690 2063

年产量，万吨 8022.9 8617.1 10400 25400

1. 中国加快了高炉大型化进程

目前，我国拥有1350座高炉，大于1000m³以上容积的高炉的200座：其中5000 m³级高炉有2座，3200 m³级高炉有16座，2500-2800 m³级高炉有42座。据统计，2008年重点大中型钢铁企业高炉情况见表3。

表3 08年重点钢铁企业高炉情况

年 2008 2007

数量 座数 能力，万t/年 座数 能力，万t/年

3000m³及以上 19 5630 16 4715

2000-2999 m³ 46 8589 40 7432

1000-1999 m³ 89 9870 64 6971

300-999 m³ 332 17552 309 15982

101-299 m³ 27 679 41 920

合计 513 42320 483 36629

2009年新建大于500m³以上容积高炉有34座，其中有曹妃甸为5500m³高炉；沙钢5800m³高炉；鞍钢鲅鱼圈4038m³高炉,武钢3800m³高炉，6座3200m³高炉，5座2500~2800m³高炉，10座1000~1780m³高炉，在建设的530m³以上容积的高炉有17座，大于1000m³以上容积的高炉有13座，包括迁钢的4000m³的高炉。

高炉炼铁是个有条件论生产技术工艺。大型高炉所要求的原燃料质量要比中小高炉高。2008年公布的《高炉炼铁工艺设计规范》中有对不同容积高炉烧结矿、球团矿、入炉块矿和焦炭质量的具体要求，如表4为焦炭质量的要求。

表4. 焦炭质量要求

炉容级别(m3) 1000 2000 3000 4000 5000

M40 ≥78% ≥82% ≥84% ≥85% ≥86%

M10 ≤8.0% ≤7.5% ≤7.0% ≤6.5% ≤6.0%

反应后强度CSR ≥58% ≥60% ≥62% ≥65% ≥66%

反应性指数CRI ≤28% ≤26% ≤25% ≤25% ≤25%

焦炭灰分 ≤13% ≤13% ≤12.5% ≤12% ≤12%

焦炭含硫 ≤0.7% ≤0.7% ≤0,7% ≤0.6% ≤0.6%

焦炭粒度范围(mm) 75~20 75~25 75~25 75~25 75~30

大于上限 ≤10% ≤10% ≤10% ≤10% ≤10%

小于下限 ≤8% ≤8% ≤8% ≤8% ≤8%

1.1 要适当控制建设4000m³以上容积的高炉

高炉炼铁是以精料为基础，精料技术水平对高炉生产指标的影响在70%，高炉操作水平占10%，企业现代化管理水平占10%，设备运行状态占5%，外界因素（包括动力、供应、运输、前后工序等）占5%。在高炉高作业率、高喷煤比运行条件下，焦炭质量水平对高炉生产指标的影响率要在35%。所以，建设4000m³以上容积的高炉生产一定要有高质量焦炭供应为先决条件。

目前，我国已拥有15座4000m³以上容积的巨型高炉，一些企业还有要建设巨型高炉的规划。这些巨型高炉要使用优质焦炭，才能确保高炉的高效化。但是提高焦炭质量的最好方法是提高炼焦的主焦煤配比。目前，炼焦主焦煤配比是在50%左右。我国是主焦煤资源短缺的国家，只占煤炭总储量的四分之一左右。建设大量巨型高炉，会促进我国主焦煤消耗量增加。增加主焦煤进口量会加速国际贸易煤炭价位的提升。国外已声称，2010年对中国进口焦煤要涨价14%。我们应引起重视，不要让焦煤如同铁矿石涨价一样，无法控制。好的办法就是要努力降低主焦煤消耗。减少建设巨型高炉，对于我国来讲这是一个战略措施，应引起各钢铁企业的高度重视。

建设大型高炉是一个系统工程，应当包括建设或技术改造烧结、球团、焦化、炼钢工序的相关内容，使之高炉生产能与相关工序相互匹配。上世纪鞍钢就有过建设2500m³高炉，原燃料质量没及时提升，造成高炉生产指标较长时间不理想的教训。

1.2 高炉大型化一定要高起点，不能复制古懂。个别钢铁企业建设大型高炉压缩投资，所用的一些技术装备落后，甚至减少对自动化项目、生产过程监测和维护手段等。这样做，对高炉生产效率、使用寿命、节能减排，环境保护等方面均会有负面影响.一些企业为降低采购成本，购买一些劣质低价的设备、耐火材料，检测仪表等。采购人员不懂技术，使用性能，只图便宜，不管制造厂家的资质，生产产品性能和稳定程度，给高炉投产后带来许多隐患。我国中小企业热风温度偏低，热风炉寿命达不到20年，很重要的原因是购买低价劣质耐火砖。所以，钢铁企业采购的原则不能只图便宜，要进行价格与性能的技术分析，产品使用寿命应成为一项重要指标。不能出现买的便宜，用着贵（寿命短、维护费用高等）现象。如有一种节水型热风阀，寿命在8年以上，节水60%，价格比普通阀门只贵20%。普通热风阀寿命在3~5年，用水量大（仅电费就要多支付50万元/年）。高炉休风换一次热风阀要8~20小时；产量损失和焦比升高造成等方面的经济损失远大于买普通热风阀所省下来的钱。

2. 中国烧结生产技术取得了长足进展

2.1 烧结机大型化取得显著成就

据统计，我国现有烧结机进500台，其中在建和投产的180~660m²烧结机有125台，其烧结面积达38590m²，已投产的大于360m²烧结机27台之中，京唐公司曹妃甸550m²烧结机为最大的，在建的太钢660m²烧结机在国际上可称为巨型烧结机，采用了一系列先进的工艺技术，达到国际一流水平。至此，我国大中型烧结机面积在全国烧结机总面积之中已占用明显优势，烧结矿的质量也得到明显提高。

2007~2008全国重点钢铁企业烧结机情况见表5.

表5 重点企业烧结机情况

年 2008 2007

数量 台数 年生产能力，万t 台数 年生产能力，万t

130m³ 149 37651 125 30396

90-129 m³ 88 9876 81 9179

36-89 m³ 154 10923 154 10923

19-35 m³ 53 2071 62 2186

合计 444 60521 422 52684

2009年我新投产了大于150m²烧结机21台，其中大于180m²的有20台，大于360m²有11台。目前在建设的有14台烧结机，其中沙钢和宣钢在建550m²烧结机，在建的烧结机大于360m²的有11台。说明，我国加快了烧结机大型化的步伐。烧结机大型化会促进烧结质量的提高，降低工序能耗，减少污染物排放，降低单位面积投资和运行成本。

2.2 烧结生产技术取得进步

2.2.1 烧结机漏风率降低：上世纪70年代我国烧结机漏风率在60%以上。新建的烧结机漏风率可在30%左右。宝钢2号烧结机系统漏风率在30%~48%。中冶长天公司的新技术用于日本和歌山185m²烧结机的漏风率在20%。

采用一种液密封鼓风环冷机，其漏风率可降低到小于5%，可节能20%，还可取消原鼓风环式冷却机配套的一些辅助设备，节省投资。涟钢360m²烧结机和济钢460m²烧结机的环冷机漏风率仅为4.7%。

2.2.2 先进成熟烧结生产技术

 建立综合原料混均料坊

 自动称重配料

 添加生石灰

 采用小球烧结

 烧结机科学布料

 广泛采用铺底料

 燃料分加

 超厚料层烧结

 低温烧结

 高铁低硅烧结

 热风烧结

 取消热矿筛

 烧结矿整粒

2.2.3 烧结条热回收

开发利用余热锅炉、热管、翅片管等各种回收冷却机热废气和烧结机尾部烟气前余热回收设备，产生的热水、蒸汽、发电，可降低烧结工序能耗。济钢、马钢、宝钢等十几个企业已开展烧结余热回收。

2.2.4 烧结烟气脱硫

现在我国有35台烧结机有烟气脱硫设施，年脱硫量为8万吨。2008年7月工信部提出三年内要增加脱硫量20万吨，提高环保水平。

目前，烧结烟气脱硫成熟的工艺技术有20多种，尚没一个标准的、适合于每个企业的技术装备，均要根据每个企业的具体情况来进行选择。评价烧结烟气脱硫工艺技术设备好坏的标准是：脱硫效率，设备的寿命和作业率、投资、运行费、副产品的价值和综合利用、占地、维护和操作等因素。

烧结机点火器之后的约三分之一风箱烟气含SO2较低，温度高，可以不进行烟气脱硫，将这部份烟气回用于烧结，实现热风烧结，可提高烧结矿表质量，降低固体燃耗。所以说，烧结烟气脱硫不必是烟气全量脱硫，可以降低投资和运行费约三分之一，提高经济效益。

3. 球团生产技术进步显著

目前，我国球团生产能力已达1.4亿吨/年左右。2008年全国球团矿产量为1.2亿吨。球团矿在高炉炉料结中的比例为15.45%（包括进口的2000多万吨/年），使高炉入炉矿品位到提高，降低了炼铁系统的工序能耗.提高球团矿配比是我国

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钢铁行业的技术进展和创新趋势

钢铁行业的技术进展和创新趋势

钢铁行业的技术进展和创新趋势

1.引言

钢铁行业作为国民经济的重要支柱产业，在经济发展和国防建设中扮演着重要角色。随着科技的进步和市场的需求变化，钢铁行业也在不断进行技术进展和创新，以满足日益复杂多变的市场需求，并推动行业向可持续发展方向迈进。

2.生产技术进展

2.1 炼铁技术进展

随着科技进步，传统的高炉炼铁技术不断得到改良和升级。新一代炼铁技术如直接还原法、双马法等的应用使得炼铁过程更加高效、低耗能、低排放。同时，先进的生产装备和自动化控制系统的应用使得钢铁企业能够实现智能化、数字化的生产管理，提高生产效率和质量。

2.2 炼钢技术进展

传统的转炉炼钢技术在碳排放和能源消耗方面存在一定的局限性。随着电弧炉、感应炉等新型炼钢技术的出现，钢铁企业能够更好地实现资源和能源的节约利用，同时减少大气污染物的排放。通过在线检测、远程控制等技术手段，炼钢过程的智能化水平不断提高，生产效率显著增加。

3.产品创新趋势

3.1 高强度钢的发展 随着汽车工业和航空航天工业的迅猛发展，对材料强度和轻量化要求越来越高。高强度钢材以其强度高、塑性好的特点，成为替代传统材料的首选。冷轧高强度钢、热轧高强度钢、中锰钢等新型材料得到广泛应用，提供了更多的设计自由度和更优的性能，推动了汽车工业和航空航天工业的发展。

3.2 特种钢的应用

特种钢具有耐高温、耐腐蚀、耐磨等特点，在能源、化工、航空、电子等领域得到广泛应用。高温合金钢、耐磨钢、不锈钢等特种钢制品在现代工业中发挥着重要作用。随着技术的不断突破，特种钢种类不断增多，性能也不断提升，为各行各业的发展提供了重要支撑。

4.绿色发展趋势

4.1 节能减排

作为资源消耗和排放较高的行业，钢铁行业积极探索低碳、循环经济发展之路。通过研发和应用新型节能环保技术，如能源回收利用、煤气发电等手段，有效降低能源消耗，减少污染物排放。钢铁企业也积极推动资源的循环利用，降低资源浪费，实现可持续发展。

近二十年日本炼铁技术发展回顾

近二十年日本炼铁技术发展回顾

近二十年日本炼铁技术发展回顾

21世纪的最初20年是钢铁工业发展跌宕起伏的20年。世界各国钢铁工业的重组加快，全球对钢材需求的增加，导致铁矿石和冶金煤等钢铁生产原料价格大幅波动。尤其是，世界环保问题已被放在了更加重要的位置，CO2排放控制比以往更加严格。为应对这些课题，日本炼铁技术部门进行了不懈的努力。本文就近二十年日本炼铁技术的发展和商业应用进行了总结回顾。

1 近二十年的炼铁环境

进入2000年代，日本钢铁工业进入了合并重组时代。世界钢铁需求剧增，随之，作为钢铁原料的优质铁矿石和冶金煤的供应出现了瓶颈，钢铁原燃料价格因供需不平衡出现了大幅波动。

在这二十年里，日本的生铁和粗钢产量没有大的变化。与二十世纪九十年代相比，钢材出口比例有所增加。

在这种形势下，日本炼铁技术部门为提高国际市场竞争力，进一步降低生产成本，开发了提高炼铁生产效率、延长设备使用寿命的技术；为应对钢铁原料价格的高涨，开发了廉价劣质资源利用技术；为应对环保问题，开发了节能技术。

2 2000年代炼铁的主要应用技术

在高炉方面，随着计测和计算科学技术的发展，应用了各种传感技术和模拟技术。为提高高炉的操作精度，开发了各种提高烧结矿质量的技术，同时，采用了各种降低还原剂比的技术，如装入含碳团矿降低高炉热保存带温度和在铁矿石中混合装入大量焦炭，并喷吹城市煤气。在高炉入炉原料方面，还使用了球团矿和还原铁等。在高炉风口喷吹技术方面，为提高粉煤喷吹量，推进了粉煤喷吹技术和喷吹设备的开发，还开发了喷吹转炉渣的技术。尤其是，各种高炉长寿化技术的开发和应用取得进步。在原料和烧结方面，为提高资源应对能力和生产效率，应用了各种制粒技术和提高装料溜槽功能的技术。尤其是，作为环保和节能的应对技术，开发和应用了向烧结机喷吹碳氢气体和使用CaO改质的粉焦减少NOx排放等新技术。在炼焦方面，SCOPE炉已开始应用，除了进行焦炉的新建和改造外，还开发和应用了各种应对焦炉老化的观察、诊断、修补技术。

中美炼铁技术比较分析和创新发展

中美炼铁技术比较分析和创新发展

中美炼铁技术比较分析和创新发展

1 中国炼铁产量及装备

2017年中国高炉生铁产量71075.9万吨，熔融还原铁水41.3万吨。高炉生铁占99.94%，熔融还原占0.06%。

据不完全统计，截至2017年底，中国共有规范合格企业炼铁高炉917座，高炉炼铁总产能约9.5亿吨，平均高炉容积912m3。其中，2000m3及以上高炉约有120座，产能占比29%；1000-2000m3高炉约340座，产能占比37.5%；400-1000m3高炉约有530座，产能占比33%；其他高炉产能占比不足0.5%。

2017年3月宝钢集团八钢欧冶炉COREX-3000开炉，2座150万吨欧冶炉产能合计300万吨，2017年产量41.3万吨。

2 美国炼铁产量及装备

2017年美国高炉生铁产量2239.5万吨；直接还原铁产量299万吨。其中高炉生铁占88.22%，直接还原铁占11.78%。

据不完全统计，截至2017年底，美国共有运行的炼铁高炉约19座，高炉炼铁总产能约2500万吨，平均炉容1919m3。其中，2000m3及以上高炉约有6座，产能占比46.67%；1000-2000m3高炉约有13座，产能占比53.33%；无1000m3以下高炉。

2017年，美国直接还原铁产能1210万吨，直接还原铁产量299万吨。

3 中国炼铁技术现状分析

3.1 高炉炼铁

1）铁钢比

铁钢比取决于长短流程的选择，铁钢比高低主要反映工序能耗和低碳排放水平。

中国铁钢比持续下降，但下降幅度较少，仍在0.85以上。

美国从2008年开始，随着开采技术的突破，2015年页岩气产量呈现爆发式增长，为美国制造业带来了优惠价格的能源，使得美国钢铁工业具备了生产低成本、高质量产品的基础条件，同时使用天然气也更具有环保优势，加之废钢资源和直接还原铁/热压块铁充足，电价较低，驱动着美国钢企逐步调整电炉流程。近年来，美国铁钢比下降明显，铁钢比已低于0.3。

高炉炼铁低碳化和智能化技术发展现状

高炉炼铁低碳化和智能化技术发展现状

高炉炼铁低碳化和智能化技术发展现状

随着全球工业化的不断加速以及环境保护的日益重视，绿色低碳的生产方式已经成为了全球炼铁行业的发展趋势。为了适应这一趋势，高炉炼铁低碳化和智能化技术正在不断发展，其中包括了炼铁工艺、设备、自动化控制等各个方面。在本文中，我们将对高炉炼铁低碳化和智能化技术的发展现状进行分析和总结，为读者提供一份关于这一领域的全面了解。

炼铁是制造钢铁的重要工艺，而高炉是常见的炼铁设备。高炉炼铁低碳化技术主要包括原料的优化利用、能源的节约利用以及尾气的处理等方面。 在原料的利用方面，一些新型的铁矿石还原工艺在不断研究和应用中，例如煤质还原法、气体还原法等，这些工艺大大减少了炼铁过程中的二氧化碳排放量。一些新型的冶炼石灰石等辅料的研究也在不断进行。在能源的利用方面，高炉炼铁过程中大量的余热被浪费，因此一些余热的回收利用工艺也在不断研究和应用中。在尾气处理方面，一些新型的高炉炼铁尾气处理技术也在不断发展，例如炼铁风炉尾气的除尘脱硫。这些技术的应用，大大减少了高炉炼铁过程中的碳排放和其他污染物排放，使得炼铁行业的环保水平得到了显著提高。

高炉炼铁智能化技术是近年来兴起的一个新兴领域，通过引入先进的自动化控制技术和信息化技术，实现了炼铁工艺的自动化、智能化和数字化。在高炉炼铁过程中，很多操作都需要依赖于人工判断和控制，而这些操作的精准度和效率都无法与自动化系统相比。引入智能化技术，可以大大提高炼铁的生产效率和产品质量。目前，在高炉炼铁中，一些先进的自动化设备已经得到了应用，例如高炉喷吹控制技术、高炉温度控制系统等。这些设备的应用，提升了炼铁生产线的自动化水平，减少了人为操作的失误和工艺参数的波动，最终提高了产品的质量和产量。有一些企业也在不断研究和开发高炉炼铁的智能化管理系统，从生产计划、原料控制、设备监测等多个方面实现了炼铁过程的全面数字化管理。

面对全球气候变化的挑战，绿色低碳的生产方式已经成为了各行业的发展趋势，而炼铁行业作为能源消耗和碳排放较大的行业，更是需要加快推进低碳化技术的研发和应用。高炉炼铁低碳化技术在未来的发展中将会得到更广泛的应用。一些新型的炼铁工艺和设备将会在未来逐渐取代传统的高炉炼铁工艺，从而实现了碳排放的减少和能源的节约。随着我国智能制造的不断发展，高炉炼铁智能化技术也将会迎来更好的发展机遇。随着自动化控制技术和信息化技术的应用范围的不断扩大，高炉炼铁的数字化管理水平将会得到进一步提升，从而大大提高了生产效率和产品质量。