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直接還原鐵生產概況
中國是世界鋼鐵生產第一大國,粗鋼產量已超過10 億t,2015 年粗鋼產量為8.04 億t,約占世界總產量的50%。中國直接還原鐵(DRI)年產量從未超過60 萬t,不僅煉鋼用DRI 產量不足世界總產量的1%,單獨從煤基DRI產量統計也可看出,最高時的產量也不到世界煤基總產量的7%。DRI的極低產量嚴重影響了中國潔凈鋼和優質鋼的生產和裝備制造業的發展。
中國從20 世紀50 年代開始,對直接還原技術進行了廣泛的開發和研究。因受資源條件的限制,開發研究主要集中在煤基直接還原工藝(回轉窯、隧道窯、轉底爐、多種固定床、移動床等),但成效甚微。中國DRI年產量從未超過60 萬t,不僅煉鋼用DRI 產量不足世界總產量的1%,單獨從煤基DRI產量占比也較低,原因歸納起來主要有以下幾點:(1)目前,中國粉末冶金用鐵粉的產能約為36 萬t,分為霧化鐵粉和還原鐵粉,約各占一半,還原鐵粉的產能約為16~17 萬t。(2)中國的直接還原鐵主要由回轉窯和隧道窯生產,但2008 年以后由于資源的限制,中國DRI 的產量全部是隧道窯產品。(3)經濟分析。近年來,廢鋼價格持續下跌,使直接還原鐵在價格上無法與廢鋼競爭。因此,導致中國2010年以來直接還原鐵產量接近為零。(4)產品指標分析。中國鐵精礦粉按品位w(TFe) 為66% 、w(Fe3O4) 為91%、w(SiO2) 為8%計算,即使金屬化率達到100%,DRI 產品的品位也只能達到w(TFe) 為89%。因此,中國DRI 產品中約40%的質量達不到國家標準(w(TFe) 大于90%,體密度大于2.0 kg/cm3)。
豎爐與PSH工藝狀況
本文對中國的豎爐與PSH 直接還原工藝的發展狀況進行簡要介紹。
1)煤制氣→豎爐工藝
近年來,中國鋼鐵和化工工作者對煤制氣、豎爐直接還原進行了大量調查和研究工作。70 年代后期,在韶關鋼鐵廠建成以水煤氣為還原氣的氣基豎爐工業化試驗生產線,進行了長達3 年的試生產。后因缺乏高品位鐵礦石、水煤氣制氣單機生產能力過小等原因未實現工業化生產。80 年代,寶鋼開展了BL法煤制氣→豎爐生產直接還原鐵的半工業化試驗研究。試驗是成功的,但因含鐵原料及制氣成本問題未能進行進一步開發。自2005年開始,中國多家企業設計建設30~100 萬t/a 的煤制氣→豎爐直接還原鐵生產線,但均因種種原因而未能實現工業化。因此,該工藝的工業化應用還有待進一步深入研究和探討,期待盡快建成一條示范性生產線來推動該工藝的發展。