再过几年,当地球的焦煤几近耗尽,当人类翻开世界炼铁的历史,2007年5月30日,历史记载的可能不是中国钢铁出口自6月1日起加征关税,而是韩国总统卢武铉亲自出席浦项制铁厂年产150万吨FINEX工厂的竣工仪式。
一、熔融还原法的特点
目前,高炉是生产铁水的主要工艺,但高炉冶炼铁水需要与之相匹配的炼焦和烧结工艺。为了满足日益增长的经济和环境要求,熔融还原在过去的40年中得到了发展。这些工艺直接用煤冶炼铁水,避免了炼焦过程的环境污染。开发的熔融还原炼铁工艺有30多种。
还原成为当代钢铁工业前沿技术的原因是:
(1)熔融还原工艺不需要使用焦炭、焦炉和化工设施,使用块矿和部分球团矿时,可以不建烧结设施,减少了一个较大的污染源。为钢铁厂实现清洁生产、减少环境污染创造了条件。
(2)炼焦煤资源少且分布不均,炼焦煤用于炼铁有利于钢铁工业的可持续发展。
(3)熔融还原炼铁工艺流程短,投资低,有降低生产成本的潜力。许多国家都在积极开发和研究新的熔融还原炼铁工艺。比如奥斯特尔的COREX,韩国POSCO与奥斯特尔联合开发的FINEX,澳洲的AUslron和Hlsmelt,俄国的ROMELT,日本的DIOS,美洲的AISI,欧洲的CCF和CLEANMELT等。
上述工艺可分为两类:COREX和FINEX用于原竖炉与熔融气化炉结合的熔融还原装置;在铁浴装置中使用了AUslron、Hlsmelt、ROMELT和DIOS,其中DIOS是一种用于将原有竖炉和熔融气化炉结合的铁浴装置。
但到目前为止,只有三种熔融还原炼铁工艺发展到工业规模。
首先,实现工业化的熔融还原炼铁工艺是西门子奥钢公司开发的COREX工艺,以块矿或球团矿为原料。第一座年产40万辆的tCOREXC-1000工厂于1989年在南非伊斯科实现商业化。从1995年到1999年,先后建成了四个年产能60万到80万吨的COREX C-2000生产工厂:一个在韩国浦项,一个在南非萨尔达尼亚,两个在印度金达尔。宝钢年产150万吨的COREX C-3000项目正在建设中,计划于2007年下半年开始商业生产。此外,从韩国韩宝钢铁厂搬迁的两台COREX C-2000设备正在印度Essar Hazira公司奥里萨钢铁厂重新安装,计划2007年投产。
世界铁矿石资源60%是粉矿,粉矿价格低于块矿。FINEX工艺和Hlsmeh工艺可以直接使用粉矿,具有成本和环境优势,可以省去粉矿的造球或烧结工序。2005年,第一家年产60万吨的Hlsmeh工厂在澳大利亚Kwinana投产。FINEX是目前最先进的直接使用粉矿的熔融还原炼铁工艺。
二。POSCO和芬尼克斯
POSCO虽然成立于1968年,但它从海外先进的钢铁公司引进技术,并将其转化为独特的技术,从而创造了最高的生产效率和成本竞争力。被公认为全球最具竞争力的钢铁企业,引领世界钢铁工业的源头技术领域,不断推动符合规模和水平的独特创新技术的发展。
为巩固全球竞争优势,POSCO领先于拥有100多年历史的先进钢铁企业,成功开发出可替代被评价为最具竞争力的高炉技术的技术,将世界钢铁制造技术水平提高到一个新的高度,进一步巩固了其在钢铁工业世界先进技术中的领先地位。在150万吨规模的FINEX商用设备已经建成的同时,通过今年对杨光3号高炉、浦项2号炼钢设备和杨光2号炼钢设备的改造,POSCO将在2008年达到粗钢产量3400万吨。根据WSD对世界级钢厂竞争力的最新排名,POSCO排名第二,中国宝钢排名第四。
环境效益、经济效益和社会效益是POSCO可持续发展必须满足的三大效益。世界的发展趋势是可持续发展。可持续发展意味着企业的经济利润、环境健康和社会责任,所有这些都很重要。一般来说,钢铁企业污染严重。如果钢铁企业不改变这种状况,就不可能持续发展。基于这样的准则,POSCO开始开发FINEX熔融还原炼铁工艺,在众多熔融还原工艺中,FINEX熔融还原炼铁工艺适合国情,有利于我国企业的发展。
FINEX是用烧结粉矿原料和非炼焦煤直接冶炼铁水的新工艺。FINEX工艺的关键技术是在流化床反应器中将粉铁矿还原成粉状DRI(直接还原铁),并使用熔融气化炉将DRI熔化成铁水。FINEX炼铁工艺与传统高炉炼铁工艺相比,省去了炼焦和粉末烧结工艺,生产的铁水质量与高炉和COREX工艺相当。FINEX工艺技术自1992年起由韩国浦项钢铁公司和奥地利西门子奥钢公司共同开发。年产150万吨的第一座FINEX商业化工厂于2007年5月30日在浦项钢铁公司浦项钢铁厂投产。
FINEX工艺的主要特点是:直接利用粒度
三。中国熔融还原工艺的发展与展望
2006年中国粗钢产量达到4.2亿吨,预计2007年将达到4.7-4.8亿吨,占世界粗钢产量的三分之一以上。中国优质炼焦煤资源短缺和环境污染将成为中国高炉炼铁工艺发展的主要瓶颈。中国作为钢铁大国,按理说应该有一个长远的发展规划,对熔融还原工艺有相应的投入,但实际情况并非如此。目前国内只有宝钢有实际行动。东北大学和重庆钢铁研究总院等单位进行了相关研究和比较。承德钢铁曾经立项做实验,由于资金不足而搁浅。沙钢在国外参观并跟踪技术进展。国内其他钢厂仍处于观望阶段,投资重点在轧钢部分的规模扩张和产品结构调整。对于炼铁部分,只是高炉数量和炉容的增加,只是量的变化。还原铁的概念,更多时候是用隧道窑生产热压铁块。作为废钢的替代品,与资源短缺、环境保护、整个炼铁工艺改造的理念相去甚远。
中国的钢铁总量、资源特点和环境压力使得熔融还原工艺具有非常广阔的应用前景,更有实力的钢铁企业应该在这方面加大投入。