我國對直接還原鐵技術(shù)的探索、開發(fā)、研究已超過50年,因受資源條件的限制,雖然投入的人力物力巨大,但成效甚微。不過,我國鐵礦精選技術(shù)、煤制氣技術(shù)日益成熟,為直接還原鐵的發(fā)展奠定了可靠的資源和技術(shù)基礎(chǔ),直接還原鐵技術(shù)有望在我國得到發(fā)展。
直接還原鐵在我國頻頻受挫
從2013年以來,我國直接還原鐵產(chǎn)量近似為零,這與我國粗鋼產(chǎn)量世界*大國的地位極不相稱,影響了我國潔凈鋼生產(chǎn)和裝備制造業(yè)的發(fā)展。我國直接還原的發(fā)展現(xiàn)狀主要有以下表現(xiàn):
回轉(zhuǎn)窯法技術(shù)成熟,因缺乏高品位鐵礦/球團原料,全部被迫停產(chǎn)。截至2014年底,我國曾建成煤基回轉(zhuǎn)窯直接還原鐵生產(chǎn)線6條(天津鋼管2條,新疆富蘊1條,北京密云、山東萊蕪、遼寧喀左各1條),年總產(chǎn)能約65萬噸。
天津鋼管公司引進英國戴維公司2條“DRC” ф4.80m×80m直接還原回轉(zhuǎn)窯,以塊礦或氧化球團為原料,以褐煤為還原劑和燃料,生產(chǎn)煉鋼用直接還原鐵。該回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)指標良好,運行穩(wěn)定,環(huán)境條件達到世界回轉(zhuǎn)窯法的*佳;但因采用進口高品位球團為原料,難以維持經(jīng)濟運行,被迫停產(chǎn)。
國內(nèi)其余的回轉(zhuǎn)窯均為我國自主開發(fā)的鏈箅機—回轉(zhuǎn)窯(一步法回轉(zhuǎn)窯直接還原鐵生產(chǎn)技術(shù)),以鐵精礦粉為原料,經(jīng)造球—球團鏈箅機干燥、固結(jié)—加煤在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)還原。該法因回轉(zhuǎn)窯尾氣含有CO和煤的揮發(fā)分,無法保證球團在鏈箅機上實現(xiàn)有效氧化固結(jié),進入回轉(zhuǎn)窯的球團的抗壓強度,尤其是球團的耐磨強度難以達到回轉(zhuǎn)窯對入窯球團強度的要求;剞D(zhuǎn)窯生產(chǎn)穩(wěn)定性差,黏結(jié)、結(jié)圈事故頻發(fā),生產(chǎn)未達到人們的預(yù)期,先后被迫停產(chǎn)。
隧道窯法曾異常發(fā)展,因原料、能耗、環(huán)保等問題已全部停產(chǎn)。煤基隧道窯罐式法是傳統(tǒng)的粉末冶金還原鐵粉還原鐵的生產(chǎn)方法,前幾年在我國曾經(jīng)異常發(fā)展,建成隧道窯生產(chǎn)線數(shù)百條,總產(chǎn)能超過200萬噸/年。但這些隧道窯直接還原鐵生產(chǎn)線多遭遇鐵礦原料品位低的問題,產(chǎn)品難以滿足煉鋼生產(chǎn)對直接還原鐵的*低要求。
隧道窯法能耗高,對環(huán)境的負面影響大,單機年生產(chǎn)能力過小(通常小于3.0萬噸/年),產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性差,難以滿足煉鋼生產(chǎn)的質(zhì)量穩(wěn)定、可批量供應(yīng)的要求,逐步停產(chǎn)。目前,我國煉鋼用直接還原鐵的隧道窯生產(chǎn)線幾乎全部停產(chǎn)。
氣基豎爐直接還原開發(fā)因原料及還原氣問題頻頻受挫,至今未能實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。早在上世紀70年代,我國自行設(shè)計、建設(shè)了處理釩鈦磁鐵礦球團的5m3氣基豎爐,試驗順利成功,僅因天然氣資源問題被迫終止。后來,陸續(xù)也有氣基豎爐工業(yè)化、半工業(yè)化試驗的研究,但都未能進一步開發(fā)。
2012年,山西中晉公司在左權(quán)籌備建設(shè)100萬噸/年焦化和以焦?fàn)t煤氣為還原氣的氣基豎爐年產(chǎn)30萬噸直接還原鐵生產(chǎn)線。2015年工程建設(shè)已接近完成,但因焦炭價格急劇下降,喪失維持經(jīng)濟運行的條件而被迫停工。
自2005年開始,遼寧、吉林、內(nèi)蒙、安徽、山西等地均有籌備建設(shè)煤制氣———氣基豎爐直接還原鐵生產(chǎn)線的規(guī)劃或建設(shè)項目,但均由于高品位鐵原料來源受限、制氣系統(tǒng)造價過高等原因未能實施。
直接還原鐵的品質(zhì)是影響我國直接還原鐵發(fā)展的重要因素。在世界鋼鐵業(yè)中,直接還原鐵是公認的煉鋼生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)原料,生產(chǎn)潔凈鋼、優(yōu)質(zhì)鋼*佳殘留元素的稀釋劑;進口的直接還原鐵(DRI、HBI)在國內(nèi)煉鋼生產(chǎn)中也是受歡迎的原料。然而,在我國國內(nèi)生產(chǎn)的直接還原鐵因原料含鐵較低,產(chǎn)品質(zhì)量難以滿足電爐生產(chǎn)潔凈鋼、優(yōu)質(zhì)鋼的要求,在電爐鋼廠不受歡迎,成為影響我國直接還原鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要原因之一。