从1949年中华人民共(gong)和国成立(li)到(dao)20世纪80年(nian)代(dai)初(chu),是中(zhong)国炼(lian)铁工(gong)业(ye)奠(dian)定(ding)基础的阶段。解放(fang)前(qian)的旧中国, 钢铁(tie)工(gong)业(ye)十分(fen)落(luo)后,1949 年新(xin)中国(guo)成立时(shi)中国(guo)钢(gang)年(nian)产(chan)量只有(you)15.8万(wan)t, 生铁年产量(liang)仅(jin)为(wei)25万t。经过3年的(de)生(sheng)产(chan)恢(hui)复(fu),1952年中(zhong)国的(de)钢(gang)、铁、材产(chan)量(liang)都创造(zao)了(le)新(xin)纪(ji)录。20世(shi)纪(ji)50年代(dai)中期(qi)以(yi)前,中国炼铁主要(yao)学习前苏联技(ji)术(shu),其(qi)间扩建(jian)了(le)鞍(an)钢,新建(jian)了武(wu)钢、包钢(gang)。在“大跃(yue)进”年(nian)代(dai),本钢(gang)总结(jie)出(chu)高(gao)炉(lu)高产经(jing)验(yan),提出了“以原料(liao)为基础,以(yi)风(feng)为(wei)纲(gang),提(ti)高冶(ye)炼强度(du)与降低焦比并(bing)举(ju)”的操作方(fang)针,中(zhong)国炼(lian)铁(tie)技术开始进入(ru)探(tan)索进程。60年(nian)代(dai)初(chu)的国(guo)民经济(ji)调(diao)整(zheng)期(qi),大(da)批(pi)高(gao)炉停产,生(sheng)产(chan)中(zhong)的高炉则维持低(di)冶(ye)炼强(qiang)度操(cao)作(zuo)。1963年~1966年,中(zhong)国自(zi)主开发(fa)了(le)高(gao)炉(lu)喷吹(chui)煤粉(fen)、重(zhong)油以及钒(fan)钛(tai)磁铁矿冶(ye)炼等技(ji)术(shu),技(ji)术经(jing)济(ji)指(zhi)标达到(dao)新中国(guo)建立(li)以来的(de)最(zui)好水(shui)平(ping)。“文(wen)革”时期(qi)中(zhong)国钢铁工(gong)业(ye)受(shou)到沉(chen)重(zhong)打(da)击(ji),出现“10年徘(pai)徊(huai)”的(de)局(ju)面(mian)。经(jing)过(guo)解放(fang)后约(yue)30年的(de)曲折(zhe)发展,中国(guo)初(chu)步奠(dian)定了钢铁(tie)工业(ye)的基础(chu),1980年(nian)中国(guo)生(sheng)铁产量(liang)达到(dao)3 802万(wan)t。以1985年投产(chan)的宝(bao)钢一期(qi)工程为标(biao)志,20世纪(ji)80年代起(qi)中(zhong)国炼(lian)铁(tie)进(jin)入(ru)学(xue)习(xi)国(guo)外先(xian)进(jin)技(ji)术(shu)阶(jie)段。“文(wen)革(ge)”结(jie)束(shu)后, 党(dang)的十一(yi)届三(san)中全(quan)会(hui)拨乱(luan)反正(zheng), 以(yi)经济(ji)建设为中心, 实施(shi)改革(ge)开(kai)放(fang)政策(ce),引进国(guo)际先(xian)进(jin)技术,使(shi)中(zhong)国钢(gang)铁(tie)工业进入(ru)发展(zhan)新(xin)阶(jie)段。以宝钢建(jian)设为(wei)契机,消化吸收宝钢(gang)引进(jin)的(de)炼(lian)铁(tie)技术(shu)并移(yi)植(zhi)推(tui)广,对促进中国(guo)炼铁(tie)系(xi)统(tong)的(de)技(ji)术(shu)进(jin)步(bu)起(qi)了(le)很大(da)的推(tui)动(dong)作用。从(cong)此中国炼(lian)铁进(jin)入学(xue)习(xi)国(guo)外先(xian)进技术(shu)阶(jie)段(duan)。20世纪80~90年代,中国(guo)钢(gang)铁企(qi)业(ye)进行(xing)了(le)大(da)规(gui)模的(de)扩(kuo)建(jian)和(he)技(ji)术改造(zao),采用(yong)先(xian)进的(de)技术装(zhuang)备(bei),在原(yuan)燃料(liao)质(zhi)量改进(jin)和(he)高炉(lu)操作方(fang)面也有很大进步(bu),高炉技(ji)术经济(ji)指(zhi)标有很(hen)大改(gai)善(shan)。1994年(nian),中国生(sheng)铁产量(liang)达(da)到9740.9万(wan)t,成(cheng)为(wei)世界(jie)第一产(chan)铁(tie)大(da)国(guo)。1996年以来,中(zhong)国钢(gang)铁产量(liang)一直保持世(shi)界首(shou)位。进(jin)入21世纪(ji),中国炼铁(tie)技术发展(zhan)进(jin)入自(zi)主(zhu)创(chuang)新(xin)阶(jie)段。近(jin)十几年(nian)来,中国钢(gang)铁(tie)工业以(yi)更(geng)高的(de)速度(du)发(fa)展(zhan)。2013年,中国(guo)钢产量为7.79亿t,占世界钢(gang)产(chan)量(liang)的48.5%;生铁(tie)产量(liang)为7.0897亿t,占(zhan)世(shi)界(jie)生(sheng)铁(tie)总(zong)产量(liang)的61.1%。这(zhe)一时期,以(yi)中(zhong)国自主(zhu)创(chuang)新(xin)设(she)计(ji)建(jian)设(she)的京唐(tang)5500m³高炉为标志(zhi),中(zhong)国炼铁技(ji)术(shu)进(jin)入自(zi)主创新阶(jie)段(duan)。近年(nian)中国钢铁产能过剩(sheng),企业(ye)经(jing)营困(kun)难,盈利水平急(ji)剧下滑。在(zai)市(shi)场、资源、环(huan)境的多(duo)重(zhong)压(ya)力(li)下(xia),中国的钢(gang)铁(tie)工(gong)业(ye)正(zheng)面临结构调(diao)整(zheng)、压缩(suo)过剩(sheng)产能的严(yan)峻挑战和考(kao)验。本(ben)文扼(e)要(yao)回顾 60 年来中(zhong)国炼(lian)铁技术(shu)的发展历程(cheng),结(jie)合(he)现状(zhuang)探讨(tao)今后中(zhong)国(guo)炼铁(tie)技(ji)术的发展趋(qu)势(shi)。
1.中(zhong)国(guo)炼铁技(ji)术(shu)发(fa)展(zhan)的几(ji)个(ge)阶段
图(tu)1所(suo)示(shi)为(wei)1949年(nian)以来中国(guo)钢(gang)铁产量(liang)的变化(hua),曲线的(de)斜率(lv)明(ming)显(xian)反(fan)映(ying)了上(shang)述3个(ge)阶(jie)段(duan)的(de)差(cha)别。炼(lian)铁(tie)技(ji)术的(de)发展和生(sheng)铁(tie)产(chan)量(liang)的(de)变化是(shi)同步的,下面回顾3个(ge)不(bu)同(tong)阶(jie)段(duan)中(zhong)国炼(lian)铁(tie)技(ji)术的(de)发展历(li)程[1-3]。

1.1 奠(dian)定基础(chu)阶段(duan)
从1949年(nian)到(dao)80年代初(chu),是中国炼铁工(gong)业(ye)奠(dian)定基础(chu)阶(jie)段(duan)。这30多(duo)年(nian)间(jian),又(you)可(ke)分为(wei)以(yi)下几(ji)个时(shi)期:恢复生产时(shi)期(qi)、学(xue)习前苏联(lian)技术时(shi)期(qi)、“大跃(yue)进”时(shi)期(qi)、国民(min)经(jing)济调(diao)整时(shi)期(qi)、独立发展时期和“文革”时(shi)期(qi)。
1.1.1 恢(hui)复(fu)生(sheng)产(chan)时(shi)期(qi)
解放初期(qi)中国(guo)钢(gang)铁(tie)工(gong)业主(zhu)要分布在东(dong)北和(he)华北(bei)地(di)区(qu),主要(yao)钢铁(tie)厂有(you)鞍钢(gang)公司、本钢(gang)公司、石景(jing)山铁(tie)厂、太原(yuan)钢铁厂和(he)阳泉(quan)铁厂(chang)。当(dang)时(shi)全(quan)国300m³以(yi)上(shang)的(de)高(gao)炉(lu)只(zhi)有16座,其(qi)中鞍(an)钢9座(zuo)、本(ben)钢4座(zuo)、石(shi)钢(gang)2座、太钢1座(zuo), 最大(da)的(de)一(yi)座是鞍钢(gang)的9号高炉(lu)(容(rong)积(ji)944m³)。鞍钢(gang)6座(zuo)、本(ben)钢(gang)2座800m³以(yi)上(shang)高炉(lu)的(de)机电设(she)备全(quan)部被前(qian)苏(su)联军队(dui)拆走(zou), 留下(xia)的均(jun)属(shu)于(yu)20世(shi)纪20年(nian)代的老(lao)装(zhuang)备,旧(jiu)中国留下的钢铁工(gong)业是一(yi)个(ge)陈旧(jiu)落后(hou)、残缺不全(quan)的(de)烂(lan)摊子。1948年底, 东(dong)北地区解(jie)放(fang),1949年(nian)起(qi)东北地(di)区(qu)的钢铁厂(chang)开(kai)始恢(hui)复生(sheng)产(chan)。由(you)于装备(bei)较先(xian)进的(de)高炉车间(jian)机(ji)组和机(ji)电设(she)备已被(bei)拆(chai)走, 只(zhi)能恢复前(qian)苏联军队(dui)未拆走(zou)的装(zhuang)备(bei)陈旧的高(gao)炉(lu)。当时物(wu)资、器材(cai)匮乏, 恢复生(sheng)产困(kun)难很大(da)。在广大(da)工人(ren)、技术人(ren)员(yuan)积(ji)极(ji)努力(li)奋(fen)斗下, 到1949年(nian)底, 鞍(an)钢(gang)和(he)本钢(gang)未(wei)被(bei)拆(chai)走的(de)5座高炉(lu)全(quan)部恢(hui)复了(le)生产。1949年华北(bei)地(di)区(qu)解放后(hou), 石(shi)钢和(he)太钢的高(gao)炉也(ye)开始(shi)恢复生(sheng)产(chan)。在(zai)恢(hui)复(fu)高炉生产(chan)初期, 东北(bei)地(di)区的(de)炼铁(tie)厂(chang)采用(yong)的(de)是(shi)日(ri)本(ben)所沿(yan)用(yong)的(de)操(cao)作(zuo)技(ji)术(shu),风(feng)量(liang)少, 风温(wen)低(di), 焦比高(gao)。恢(hui)复生(sheng)产不(bu)久, 东北(bei)地区(qu)开展了创(chuang)生(sheng)产(chan)新纪录(lu)运(yun)动(dong)。1951年, 东北高炉生产(chan)超(chao)过了(le)日本(ben)统(tong)治(zhi)下的最(zui)高(gao)记录,然而水(shui)平仍(reng)然(ran)很低,利(li)用系(xi)数约(yue)为0.9~1.0 t/ (m³·d),焦比高(gao)达1.0 kg/t, 炼钢(gang)生铁(tie)中硅质量分(fen)数(shu)超过(guo)1.0%,均落(luo)后(hou)于当(dang)时高(gao)炉(lu)炼(lian)铁(tie)的国(guo)际(ji)水平。经过(guo)解放后3年的(de)生(sheng)产(chan)恢(hui)复,1952年中国(guo)生产(chan)钢(gang)135万(wan)t,生铁(tie)193万t,钢(gang)材113万t,创(chuang)造了中(zhong)国(guo)钢铁工业的(de)新纪(ji)录。
1.1.2 学习(xi)前(qian)苏联技术时(shi)期(qi)
1953年(nian)开始(shi)的(de)发展(zhan)国民(min)经济的(de)“第一个(ge)五(wu)年计划”,将发(fa)展(zhan)钢(gang)铁(tie)工(gong)业放在重(zhong)要(yao)位置(zhi)。在(zai)前苏联(lian)帮助(zhu)下设计的(de)156个(ge)建(jian)设项(xiang)目(mu)中,鞍山(shan)钢铁公司(si)扩建和现(xian)代化、武(wu)汉(han)钢(gang)铁(tie)公司(si)和包头(tou)钢(gang)铁(tie)公司的建(jian)设是3项(xiang)重(zhong)点工(gong)程,这些(xie)项(xiang)目全(quan)部(bu)采用了(le)前苏(su)联(lian)技(ji)术。20世(shi)纪(ji)40年代(dai)后期(qi),前苏(su)联的炼(lian)铁(tie)技术国(guo)际领先。前苏联巴(ba)甫洛(luo)夫院(yuan)士(shi)总结了(le)欧美高炉炼(lian)铁(tie)理(li)论(lun)和(he)实践(jian)的经验,将炼铁(tie)理(li)论系统化(hua),并(bing)领(ling)导科研(yan)小(xiao)组,在(zai)前(qian)苏联(lian)高炉上(shang)进(jin)行了许多(duo)研(yan)究(jiu)工(gong)作。1950年, 前苏联生(sheng)铁产量(liang)为(wei) 1920万t,居(ju)世界(jie)第(di)二(er)位,占(zhan)世界生(sheng)产总(zong)铁量的(de)15%。20世(shi)纪(ji)50年(nian)代前(qian)苏(su)联技(ji)术(shu)开(kai)始(shi)传(chuan)入(ru)中国(guo),鞍(an)钢在学(xue)习前(qian)苏联(lian)技(ji)术(shu)方(fang)面起(qi)了带头作用。需(xu)要特(te)别(bie)提及的是,蔡(cai)博(bo)同(tong)志在(zai)学习(xi)和(he)传播(bo)前苏(su)联炼铁(tie)技术方(fang)面起(qi)了决定性的(de)作(zuo)用。他(ta)结合(he)鞍(an)钢实际,推(tui)广前(qian)苏(su)联炼铁(tie)经(jing)验(yan),首(shou)先(xian)用自(zi)熔性烧(shao)结(jie)矿解决了鞍(an)山细精(jing)矿的造块(kuai)问题, 否(fou)定了(le)鞍(an)山细精矿只(zhi)能生产(chan)方(fang)团(tuan)矿(kuang)的(de)结论(lun)。在此(ci)基础上, 成(cheng)功解(jie)决了冶(ye)炼(lian)[Si]质量(liang)分(fen)数(shu)为0. 9 %以(yi)下的(de)炼(lian)钢生(sheng)铁问题。炉顶调剂法(fa)(上部调剂(ji))的(de)推广(guang)为高(gao)炉(lu)提高冶炼强度和(he)降低(di)焦(jiao)比(bi)提(ti)供(gong)了(le)有(you)力的手(shou)段(duan)。1953年, 由(you)前(qian)苏联(lian)设计并(bing)供应(ying)部(bu)分装备(bei)的(de)第(di)一座(zuo)动化(hua)高炉在(zai)鞍(an)钢(gang)投产(chan)。1956年(nian), 第一(yi)座(zuo)高压高(gao)炉在鞍(an)钢(gang)投(tou)产(chan)。同年(nian),前(qian)苏联(lian)设(she)计的第二座容(rong)积900m³级(ji)高(gao)炉在(zai)本溪(xi)第(di)二炼铁厂投(tou)产。前(qian)苏(su)联炼(lian)铁(tie)技(ji)术的推(tui)广(guang),使中(zhong)国(guo)高炉炼铁(tie)水平大(da)大(da)提高,一批(pi)高炉的利用(yong)系(xi)数(shu)超过(guo)1.4 t/(m³∙d),有(you)的超(chao)过1.5 t/(m³∙d),焦(jiao)比降(jiang)至(zhi)800kg/t 以(yi)下(xia), 有的在700kg/t以(yi)下(xia),风(feng)温达(da)到(dao)900~1000℃。1958年,前(qian)苏联援建的武(wu)钢(gang)、包(bao)钢相(xiang)继(ji)投(tou)产(chan)。这(zhe)一时期,学习前(qian)苏联技术是(shi)当时中(zhong)国炼铁技(ji)术(shu)的主(zhu)流。
1.1.3 “大(da)跃(yue)进”时(shi)期(qi)
1958年, 本(ben)钢第一炼铁厂(chang)2座(zuo)300m³级(ji)高炉(lu)(l号(hao)333m³,2号329 m³)创造了高产(chan)经(jing)验(yan),主要(yao)技(ji)术(shu)措施(shi)有(you):烧结(jie)矿过(guo)筛, 筛(shai)除小于(yu) 5mm粉末(mo);焦(jiao)炭(tan)分级入炉;提高烧结矿(kuang)铁分;提(ti)高高(gao)炉压(ya)差,增(zeng)加风(feng)量(liang);改(gai)变装(zhuang)料制度(du),增(zeng)加批(pi)重;扩大风(feng)口(kou)直径等。采用(yong)这(zhe)些(xie)措(cuo)施后,高(gao)炉(lu)利(li)用系数(shu)由(you)1.3~1.4 t/(m³∙d)提(ti)高(gao)到(dao)2.2~2.4 t/(m³m3∙d)。本钢(gang)的高炉操(cao)作经(jing)验(yan)在(zai)中国炼(lian)铁界(jie)引(yin)起了很大震(zhen)动(dong),当(dang)时正值全(quan)国(guo)“大跃进”高(gao)潮,本(ben)钢(gang)第一(yi)炼(lian)铁厂高(gao)炉(lu)提高(gao)利(li)用系数(shu)的实践(jian)对(dui)全(quan)国(guo)炼(lian)铁厂(chang)既是推动也(ye)是压(ya)力(li)。本钢总(zong)结的(de)“以原料为基(ji)础(chu),以风为纲,提高冶炼强(qiang)度(du)与(yu)降(jiang)低(di)焦(jiao)比(bi)并举(ju)”成(cheng)为(wei)指导中(zhong)国(guo)炼(lian)铁的技(ji)术(shu)方针。本(ben)钢的(de)实践(jian)使(shi)高(gao)炉(lu)工作者(zhe)开拓(tuo)了思(si)路(lu),开(kai)始感到不(bu)能(neng)只靠照(zhao)搬前(qian)苏联(lian)经验(yan), 要学(xue)会(hui)自主创(chuang)新(xin)。在“大(da)跃进(jin)”年代(dai),浮夸(kua)风(feng)流行, 使(shi)中(zhong)国钢铁工业损(sun)失严重(zhong),但(dan)就中国炼(lian)铁技(ji)术发(fa)展而言,当时本(ben)钢(gang)高炉(lu)工作者的实践(jian)对解放技术(shu)思(si)想(xiang)是(shi)有贡献的。
1.1.4 国(guo)民(min)经济(ji)调(diao)整时期
“大跃(yue)进”的(de)建(jian)设规模超(chao)过国力(li)承受(shou)能(neng)力(li),违(wei)背(bei)了经济(ji)规律(lv),破(po)坏了(le)生(sheng)产(chan)力。1961年(nian)起(qi),中(zhong)国开始(shi)对国(guo)民(min)经济进行(xing)调整(zheng),钢(gang)铁工(gong)业由“大上”转(zhuan)为“大(da)下(xia)”,相(xiang)当多的(de)炼铁厂(chang)停(ting)产(chan)减(jian)产。1960年,全国生铁产(chan)量(liang)2716万t,1961年下(xia)降(jiang)到1281万t,1962年降(jiang)到(dao)805万(wan)t,1963 年(nian)进一步降(jiang)到 741 万 t。与“大跃进”时期关(guan)注高炉强(qiang)化(hua)冶(ye)炼技术不同,在国(guo)民经(jing)济调整时期(qi),低冶炼强(qiang)度操作(zuo)成(cheng)为中(zhong)国(guo)高(gao)炉(lu)工作(zuo)者重(zhong)点(dian)研(yan)究的新(xin)课题。这一(yi)时期(qi),对(dui)高炉(lu)慢(man)风(feng)操(cao)作制(zhi)度(du)、鼓(gu)风动能调节规律(lv)等开展(zhan)研(yan)究(jiu),加深了对(dui)高(gao)炉低冶(ye)炼强(qiang)度冶(ye)炼(lian)规(gui)律(lv)的认识,为(wei)稳定操作(zuo)积(ji)累了(le)经验(yan)。
1.1.5 独(du)立发(fa)展(zhan)时(shi)期
经历(li)了全面学(xue)习前苏联(lian)技(ji)术(shu)和(he)“大(da)跃进”时(shi)期(qi)的(de)高(gao)冶炼(lian)强度、高利用系数(shu)操(cao)作,以及(ji)国民(min)经济(ji)调整时期(qi)的低(di)冶(ye)炼强度操(cao)作,打(da)开了中国炼铁(tie)科技人员(yuan)的思路(lu)。大家(jia)认(ren)识(shi)到(dao)不能完全(quan)照(zhao)搬前苏(su)联(lian)的(de)经(jing)验,必(bi)须(xu)独立自(zi)主发(fa)展中(zhong)国(guo)的(de)炼铁技术(shu)。当时中(zhong)国(guo)石油工(gong)业开发(fa)取得(de)重大成就(jiu), 甩(shuai)掉了“贫油国(guo)”的帽(mao)子(zi),重(zhong)油(you)供(gong)应(ying)开(kai)始充裕(yu)。1963年(nian), 鞍钢高(gao)炉试验喷吹(chui)重(zhong)油取得(de)成(cheng)功, 此后在全国(guo)重(zhong)点(dian)炼(lian)铁厂(chang)推(tui)广。1964年,首钢高(gao)炉(lu)喷吹煤(mei)粉试(shi)验(yan)成(cheng)功, 高炉喷煤(mei)技(ji)术在一(yi)部(bu)分(fen)炼铁厂得到(dao)推广(guang)。当时在欧美的钢铁企业中掌(zhang)握了(le)高(gao)炉喷(pen)煤(mei)技(ji)术的(de)只有Armco 的Ashland工厂。到(dao)1966年(nian), 中国重点钢铁(tie)企业(ye)的(de)高炉(lu)已(yi)基(ji)本普(pu)及(ji)了(le)重(zhong)油(you)喷(pen)吹。1965年, 在(zai)大量(liang)试(shi)验研(yan)究(jiu)的(de)基(ji)础上(shang), 中(zhong)国成功(gong)解(jie)决了攀(pan)枝花(hua)钒钛(tai)磁铁矿的高(gao)炉冶(ye)炼(lian)问(wen)题(ti), 在(zai)炉(lu)渣(zha)中(zhong)TiO2质量(liang)分(fen)数为 25 %~30 %的条件(jian)下实(shi)现(xian)了(le)高(gao)炉(lu)正常(chang)操(cao)作(zuo), 使(shi)中(zhong)国(guo)丰富的(de)钒钛(tai)磁铁(tie)矿的开发(fa)成(cheng)为现(xian)实。在新(xin)中国成立(li)后十(shi)几年炼铁实践基础上,中国(guo)高炉炼铁技术(shu)开始(shi)独立(li)发(fa)展。虽(sui)然国(guo)民经济调(diao)整时(shi)期(qi)中国(guo)的生(sheng)铁产量因大批(pi)高(gao)炉下(xia)马(ma)而(er)降低, 到1966年中国高炉技(ji)术(shu)经(jing)济指(zhi)标却(que)达(da)到(dao)了(le)新(xin)中(zhong)国(guo)建(jian)立以(yi)来的最好水(shui)平,重(zhong)点企(qi)业(ye)的(de)炼铁(tie)焦比(bi)降至558kg/t,当(dang)时仅(jin)次于日本,居(ju)世(shi)界第二位(wei),某(mou)些(xie)大(da)量(liang)喷吹的(de)高(gao)炉(lu)焦(jiao)比(bi)降(jiang)至(zhi)400kg/t左右(you), 属(shu)于当(dang)时的国(guo)际(ji)领先(xian)水平(ping)。
1.1.6 “文革(ge)”时(shi)期(qi)
“文(wen)革”时期中国(guo)国民(min)经济(ji)发展(zhan)停滞,钢(gang)铁工(gong)业(ye)受到(dao)沉重(zhong)打击。运动(dong)初期(qi), 一(yi)部分钢铁厂(chang)被(bei)迫减产(chan)、停产,其(qi)后(hou)随(sui)着(zhe)运动时起(qi)时伏(fu), 钢铁产(chan)量时(shi)降(jiang)时(shi)升,徘徊不前。“文(wen)化大革(ge)命(ming)”的10年间(jian),中(zhong)国(guo)自(zi)行(xing)设(she)计(ji)建设(she)了(le)2500m³级(ji)高炉(lu)和(he)梅(mei)山(shan)铁(tie)厂(chang)等(deng)炼铁(tie)厂,采用(yong)中(zhong)国自主(zhu)开(kai)发(fa)的(de)钒钛磁(ci)铁(tie)矿(kuang)冶炼(lian)工艺设计建设(she)了(le)攀枝(zhi)花(hua)钢(gang)铁公司(si)高炉。总(zong)体(ti)来(lai)说,由(you)于(yu)“文(wen)革”的干(gan)扰(rao),这一时期中国钢(gang)铁(tie)生产起(qi)伏不(bu)定,形(xing)成(cheng)了(le)钢(gang)铁工(gong)业(ye)“十(shi)年徘(pai)徊”的(de)局面(mian)。
1.2 学(xue)习国(guo)外先进技术阶段
1.2.1 宝钢炼铁(tie)技术(shu)引(yin)进
“文革”结束后, 党的(de)十一(yi)届(jie)三中全会(hui)拨(bo)乱(luan)反正,明确了(le)以(yi)经(jing)济建(jian)设(she)为(wei)中(zhong)心, 实(shi)施改革(ge)开放(fang)政策(ce),由此(ci)中(zhong)国钢(gang)铁工业(ye)进(jin)入发展的(de)新阶段(duan)。从(cong)1978年(nian)起,中国陆续引进了(le)欧(ou)美和日(ri)本的当代先(xian)进工(gong)艺技(ji)术(shu)。1985年建成(cheng)投产的(de)宝(bao)钢1号高(gao)炉(lu)是中(zhong)国炼(lian)铁进(jin)入学习(xi)国(guo)外(wai)先(xian)进(jin)技术阶段(duan)的重(zhong)要标(biao)志(zhi)。宝钢(gang)一(yi)期工(gong)程(cheng)的(de)原料场(chang)、烧结、焦化(hua)、高(gao)炉以(yi)日(ri)本新(xin)日铁(tie)大(da)分、君津(jin)等厂(chang)为(wei)样板(ban),成(cheng)套引(yin)进(jin),国(guo)产化(hua)率只(zhi)有12%。二(er)期(qi)工程(cheng)由(you)国(guo)内(nei)设计(ji),设(she)备(bei)以国(guo)产(chan)设(she)备(bei)为(wei)主(zhu),国产(chan)化(hua)率(lv)达到85%以(yi)上,于1991年(nian)建成(cheng)投产(chan)。三期(qi)工程(cheng)在1994年(nian)前后(hou)陆续建(jian)成(cheng)投(tou)产(chan)。在(zai)宝钢建(jian)设(she)的(de)各个阶(jie)段(duan),积(ji)极(ji)采(cai)用世(shi)界(jie)上成熟、先进的(de)技术,炼铁(tie)技(ji)术(shu)装备(bei)保(bao)持了(le)高水(shui)平(ping)。例如,在(zai)宝(bao)钢(gang)一(yi)期建设(she)中(zhong),1号(hao)高(gao)炉(lu)采(cai)用的是钟(zhong)阀(fa)式(shi)+导(dao)料板(ban)的(de)炉(lu)顶结构,炉(lu)体(ti)采用(yong)密(mi)集(ji)式铜(tong)冷(leng)却(que)板冷却,并(bing)采(cai)用(yong)高顶压、高(gao)风(feng)温、富氧喷吹(chui)(最(zui)初(chu)是重油,第(di)二(er)代改为喷(pen)吹煤(mei)粉)、脱(tuo)湿鼓(gu)风(feng)等先(xian)进技(ji)术(shu)。6m焦炉(lu)采(cai)用的是新(xin)日铁(tie) M 型焦炉(lu)的(de)二(er)次(ci)粉碎、成(cheng)型焦、干(gan)熄焦(jiao)等先(xian)进工业(ye)技(ji)术。在(zai)二(er)期建设(she)中,2号(hao)高炉采(cai)用(yong)了更先(xian)进(jin)的(de)串(chuan)罐式(shi)无料钟(zhong)炉(lu)顶,炉身(shen)上部(bu)增设冷却壁,实现炉体全冷(leng)却(que),采用(yong)能喷吹强爆炸性(xing)烟(yan)煤(mei)的(de)煤(mei)粉(fen)喷(pen)吹技术(shu)。烧结料(liao)层厚度(du)由(you)500mm提(ti)高到(dao)600mm,以(yi)改善烧(shao)结矿(kuang)质(zhi)量和节(jie)能(neng)降耗。在(zai)三(san)期建(jian)设中,3号高(gao)炉引(yin)进了(le)新日(ri)铁冷(leng)却壁技(ji)术(shu),炉体(ti)采(cai)用(yong)全冷(leng)却壁(bi)冷(leng)却(que)等(deng)。在(zai)引(yin)进技(ji)术的基(ji)础(chu)上,宝钢(gang)经(jing)历了学(xue)习(xi)、消(xiao)化、吸(xi)收、创新阶段。随(sui)着时间(jian)推移,宝(bao)钢(gang)追(zhui)踪(zong)世(shi)界炼(lian)铁技术发(fa)展趋(qu)势(shi),不(bu)断(duan)进行技术(shu)改(gai)造,与(yu)世界(jie)炼(lian)铁(tie)技(ji)术(shu)装(zhuang)备(bei)发展同步前(qian)进。另(ling)外(wai),根据资源(yuan)供应(ying)情(qing)况的(de)变化,开发(fa)用好(hao)新资源的技(ji)术(shu),保(bao)证(zheng)了高炉(lu)原(yuan)燃料的高(gao)质(zhi)量。例(li)如,烧结(jie)开发(fa)了提(ti)高厚(hou)料层度、低硅(gui)烧(shao)结(jie)、提(ti)高低价(jia)褐(he)铁矿配比(bi)的新技术(shu);炼(lian)焦为适应(ying)煤(mei)源(yuan)变化,开发(fa)新煤(mei)源并保(bao)持(chi)焦炭(tan)质(zhi)量(liang),开发了(le)配煤炼(lian)焦(jiao)新(xin)技(ji)术;1号(hao)高(gao)炉第(di)一(yi)代大(da)修(xiu)后(hou)改喷煤(mei)粉,2号和(he)3号高炉采用(yong)喷(pen)煤,煤比按照(zhao) 200 kg/t 设计(ji)并在生产(chan)中(zhong)实现,大(da)幅(fu)度(du)降低(di)焦比(bi);根(gen)据(ju)冷却(que)设(she)备(bei)损(sun)坏严(yan)重(zhong)的(de)情(qing)况,增加微(wei)型冷(leng)却器(qi),延(yan)长高炉(lu)寿(shou)命(ming)等。宝(bao)钢(gang)投产(chan)后的(de)近 30 年(nian)里,在高煤比、高风温、低燃料比(bi)、高炉长寿等(deng)方(fang)面长期保(bao)持了国(guo)内(nei)一(yi)流(liu)水(shui)平[4-7]。
1.2.2 武(wu)钢3200m³
高炉建(jian)设20世(shi)纪(ji)80年(nian)代引进(jin)国外(wai)炼(lian)铁先进技(ji)术(shu)的另一个案例是(shi)1991年建(jian)成投产的容积(ji)3200m³的(de)武钢新3号高(gao)炉(现(xian)称5号高(gao)炉(lu))。1974—1981年(nian)间,国家批准建设(she)了武钢(gang)1700mm轧(ya)机(ji)工程项(xiang)目。此项目(mu)建成(cheng)投产(chan)后(hou),只(zhi)有(you)60年代末(mo)期(qi)水平(ping)的武钢(gang)铁(tie)前工序(xu)不能(neng)满足引(yin)进(jin)的炼钢、轧钢工(gong)序的(de)生(sheng)产要(yao)求,为此武钢以(yi)建设(she)新(xin)3号(hao)高(gao)炉(lu)为中(zhong)心(xin)对(dui)铁(tie)前(qian)工(gong)序(xu)进行了系统的技(ji)术改(gai)造(zao)[8-9]。20世(shi)纪80年代(dai)以前,中国自主(zhu)设(she)计建设的(de)最大(da)高炉(lu)是(shi)1970年投产(chan)的(de)武钢4号高(gao)炉(2516m³)。新3号(hao)高(gao)炉(lu)的设(she)计(ji)原(yuan)则是立(li)足于(yu)武(wu)钢(gang)当时的(de)原(yuan)燃料条(tiao)件(焦(jiao)炭强度(du)低(di)、灰(hui)分高,铁(tie)矿(kuang)石(shi)铁(tie)分低(di),渣量(liang)大(da)),对引进(jin)的(de)先(xian)进技术装备(bei)和国(guo)内(nei)成熟的(de)新(xin)技术进(jin)行(xing)技(ji)术集成,以弥补(bu)原燃料质量(liang)的(de)不(bu)足。该高炉的设(she)计目(mu)标是(shi)利用系(xi)数(shu)达(da)到2.0 t/(m³∙d)以(yi)上(shang),焦比为450kg/t以下,一(yi)代(dai)炉役(yi)寿(shou)命(不(bu)中(zhong)修)达(da)到(dao)10年以(yi)上。武钢(gang)新(xin) 3 号高炉(lu)引进的国外(wai)新技(ji)术(shu)装备主要(yao)有(you):PW无料钟(zhong)炉(lu)顶、软水密(mi)闭(bi)循环系(xi)统(tong)、INBA水渣系统(tong)、环(huan)形(xing)吊(diao)车(che)等(deng)炉(lu)前(qian)设备、热风(feng)炉矩(ju)形陶瓷(ci)燃(ran)烧(shao)器、煤(mei)气余压(ya)发(fa)电(dian)(TRT)装置、出(chu)铁(tie)场(chang)干式除尘、电(dian)动鼓(gu)风(feng)机(ji)、PLC 数据(ju)采集及(ji)计(ji)算(suan)机(ji)自动控制(zhi)系(xi)统等。为(wei)了(le)实(shi)现长寿(shou)目标,设计时(shi)采(cai)用了武钢(gang)开(kai)发的水冷(leng)炭砖薄(bao)炉(lu)底、球墨铸(zhu)铁冷却壁、磷酸(suan)浸(jin)渍黏(nian)土(tu)砖(zhuan)等(deng)技术,炉体(ti)冷却采(cai)用(yong)全(quan)冷却(que)壁结构。武钢(gang)新(xin)3号高(gao)炉(lu)1991年10月(yue)投(tou)产(chan),从第一(yi)代生(sheng)产实践来(lai)看(kan),高炉(lu)实现(xian)了(le)设(she)计目(mu)标(biao),寿(shou)命达到(dao)15年零8个月(yue),一代(dai)炉役(yi)单位炉容(rong)产(chan)铁(tie)11096。
1. 2. 3 引进(jin)技术的(de)消化吸收(shou)和(he)企(qi)业技(ji)术(shu)改造(zao)
消(xiao)化(hua)吸收(shou)宝(bao)钢引(yin)进(jin)的炼(lian)铁(tie)技(ji)术(shu), 实(shi)行国产化(hua)并移植推(tui)广(guang),对(dui)促(cu)进中国炼铁系统(tong)的技术进(jin)步起(qi)了很(hen)大(da)的推(tui)动(dong)作用(yong)。从(cong)1980年到1995年(nian),中国生(sheng)铁(tie)产量净(jing)增(zeng)6 727万(wan)t,其间新建(jian)的钢(gang)铁企(qi)业(ye)只(zhi)有宝(bao)钢、天津无(wu)缝和(he)沙钢(gang),钢铁产(chan)量大(da)幅度(du)增(zeng)加主(zhu)要归(gui)因(yin)于己有(you)钢(gang)铁(tie)企业的大(da)规模扩建(jian)和(he)技(ji)术(shu)改造(zao)。很(hen)多(duo)企(qi)业(ye)新建、改建一(yi)批(pi)大(da)高炉(lu),采用了(le)先(xian)进的(de)技术装(zhuang)备,如(ru)无(wu)钟炉(lu)顶、软(ruan)水密(mi)闭循环冷(leng)却系(xi)统、改(gai)进炉体(ti)结构和(he)材(cai)质(zhi)、先进(jin)的(de)检测(ce)设(she)备与(yu)过程(cheng)控制系统等(deng)。在(zai)改(gai)善原料质(zhi)量(liang)方面(mian),高品位(wei)的(de)进(jin)口矿(kuang)用(yong)量(liang)增加,一(yi)些(xie)企业新(xin)建(jian)了(le)混匀(yun)料场(chang),对烧结(jie)机进(jin)行技术(shu)改造,烧结(jie)矿品(pin)位、转鼓强度等(deng)质量指标有很大(da)改(gai)善(shan)。大(da)批(pi) 6 m 以上(shang)焦(jiao)炉的建(jian)设和炼焦配煤(mei)技术进步(bu),明(ming)显(xian)改善了焦(jiao)炭(tan)质(zhi)量(liang),特(te)别是焦炭的强(qiang)度(du)指标。在(zai)入(ru)炉铁分(fen)提(ti)高(gao)、焦炭质(zhi)量改进、成(cheng)熟(shu)喷煤(mei)安(an)全(quan)技(ji)术的(de)广(guang)泛(fan)采用(yong)后(hou),高炉(lu)喷煤技(ji)术快速(su)推(tui)广(guang),喷(pen)煤(mei)量(liang)大(da)幅增(zeng)加(jia)。这(zhe)些(xie)技(ji)术进(jin)步(bu)措(cuo)施大大改(gai)善了高(gao)炉(lu)生(sheng)产(chan)的(de)技(ji)术(shu)经(jing)济(ji)指标。
1. 3 自主创新(xin)阶段
进入(ru)21世(shi)纪以(yi)来(lai),中国(guo)钢(gang)铁产量以(yi)更高的(de)速度增长(zhang)(图(tu)1)。2013年(nian)中国生铁产(chan)量(liang)达到(dao)7.089 7亿t,已(yi)占(zhan)世(shi)界总产(chan)量的(de)61.1%。这一时(shi)期(qi)有(you)3个因(yin)素(su)促使了(le)中(zhong)国(guo)钢(gang)铁(tie)工(gong)业(ye)的(de)高速发展(zhan):中(zhong)国经(jing)济(ji)的(de)高速发(fa)展(zhan)推(tui)动市场对(dui)钢材的需求(qiu)增(zeng)加(jia),为中国(guo)钢铁(tie)工(gong)业高速发展提供(gong)了(le)机遇(yu);钢铁工(gong)业(ye)固(gu)定(ding)资(zi)产投(tou)资的增(zeng)长(zhang),为(wei)推(tui)动(dong)钢(gang)铁(tie)产(chan)能迅速(su)扩(kuo)大提供了(le)物(wu)质基础(chu);技术(shu)进步(bu)是(shi)钢(gang)铁(tie)工业(ye)高速发(fa)展(zhan)的(de)推(tui)动(dong)力。
1. 3. 1 大(da)批新炼铁装(zhuang)备(bei)建(jian)成(cheng)投产,设备大型化(hua)、现(xian)代化(hua)加(jia)速(su)
中国钢铁工(gong)业(ye)的(de)固(gu)定资(zi)产(chan)投(tou)资(zi),1986—1990年的(de) 5 年(nian)间(jian)为 658.21 亿元,年(nian)均(jun)131.6亿元,2001—2005年间(jian)年均为(wei)1 429.4亿元,2006年后增(zeng)长更快(kuai),2009 年(nian)达到(dao)峰(feng)值(zhi)为(wei) 4442.5 亿元。大(da)量投资(zi)既包(bao)括新建的一(yi)批(pi)钢(gang)铁(tie)厂(chang),又(you)包(bao)括(kuo)原(yuan)有钢厂的(de)产能(neng)扩(kuo)大和质(zhi)量提升(sheng)。在(zai)此期(qi)间,国(guo)产冶(ye)金技(ji)术装(zhuang)备大型化(hua)、现(xian)代化加(jia)速,建设(she)了京(jing)唐(tang) 5500m³、沙(sha)钢 5800m³高炉和十几(ji)座4000m³级的大型(xing)高(gao)炉(lu);建(jian)设(she)了(le)京唐550m²、太(tai)钢(gang)600m²等大(da)型烧(shao)结机;建设(she)了(le)年(nian)产(chan)能(neng)力500万t/a的(de)鄂(e)州(zhou)链(lian)箅(bi)机(ji)—回转窑(yao)球团生(sheng)产线、年产(chan)能(neng)力400万t/a的京(jing)唐带(dai)式焙(bei)烧(shao)机球(qiu)团生产线(xian),建设了(le)大(da)批7m和7.63m大(da)型(xing)焦(jiao)炉(lu)和(he)干(gan)熄(xi)焦(jiao)装置,很多(duo)大(da)型装备(bei)达(da)到了(le)国(guo)际(ji)先(xian)进水平。
1. 3. 2 京(jing)唐5500m³高(gao)炉(lu)的设(she)计(ji)建(jian)设
冶(ye)金(jin)技术装备的(de)大(da)型化(hua)和(he)现(xian)代化(hua),是(shi)这(zhe)一时期(qi)钢(gang)铁(tie)工(gong)业发(fa)展(zhan)的特(te)点(dian),而首(shou)钢京(jing)唐2座5500m³高(gao)炉的设计(ji)建设则是中国(guo)炼铁(tie)技术进(jin)入(ru)自主创新(xin)阶段的(de)重(zhong)要标(biao)志。首钢京(jing)唐(tang)1号高炉2009年(nian)5月(yue)21日投产(chan),2号高炉(lu) 2010 年 6 月(yue) 26日投(tou)产,这(zhe)2座(zuo)5500m³高(gao)炉(lu)的(de)主(zhu)要技(ji)术经济指(zhi)标是按(an)照国际先(xian)进水平(ping)设(she)计的:利用系数为(wei)2.3 t/(m³∙d),焦比(bi)为290kg/t,煤比为(wei)200kg/t,燃料(liao)比为490kg/t,风(feng)温为(wei)1300 ℃,煤(mei)气(qi)含尘(chen)量为(wei)5mg/m³,一(yi)代(dai)炉(lu)役寿命(ming)为25年等。与此(ci)前(qian)国(guo)内(nei)已(yi)建(jian)成的(de)3000~4000m³级的(de)大型(xing)高炉相比(bi),京唐5500 m³高(gao)炉设计(ji)采用(yong)了68项(xiang)自主(zhu)创新和集(ji)成创新(xin)的先进技术(shu),主要有(you):1)设(she)计风温(wen)1300 ℃的卡卢金(jin)顶(ding)燃式热风炉;2)全干(gan)法煤(mei)气(qi)除尘(chen)系(xi)统;3)大(da)型铁(tie)水包车“一包(bao)到(dao)底(di)”的铁水(shui)运(yun)输(shu)技(ji)术(shu)等。在(zai)高炉(lu)长寿技术(shu)方(fang)面,为了优(you)化炉(lu)型设计和炉缸炉底结(jie)构,采(cai)用(yong)了全冷(leng)却(que)炉体结构,并(bing)采用优质(zhi)冷(leng)却(que)壁和耐(nai)火材(cai)料(liao)及合理的(de)冷却(que)制度(du),配置完善(shan)的(de)检测(ce)系(xi)统(tong)和(he)高炉(lu)专(zhuan)家(jia)系(xi)统等;在(zai)上料(liao)布(bu)料(liao)系统,采用无(wu)中(zhong)转站、胶(jiao)带(dai)机直(zhi)接(jie)上(shang)料(liao)工(gong)艺(yi)、烧结矿(kuang)分级(ji)入炉(lu)工(gong)艺、焦(jiao)丁(ding)矿(kuang)丁(ding)回收工艺、并罐炉顶布料工艺,以优(you)化布料(liao)控制(zhi);在(zai)喷煤(mei)、渣(zha)铁(tie)处(chu)理(li)、煤(mei)气净(jing)化(hua)等系(xi)统,也(ye)采用(yong)了(le)先(xian)进(jin)实(shi)用、成(cheng)熟可靠的新技术。在(zai)采用(yong)先(xian)进(jin)技(ji)术装备的(de)同时,京唐(tang)高(gao)炉认(ren)真贯彻(che)精(jing)料(liao)方针,设计入炉(lu)铁质量(liang)分(fen)数(shu)61%,渣(zha)量为25 kg/t,对焦炭质量也(ye)有很(hen)高(gao)要(yao)求。为了保(bao)证原燃(ran)料(liao)质量(liang),配套建设了(le)550m²烧(shao)结机(ji)、年产(chan)能力(li)400万t/a 的带式(shi)焙烧(shao)机球(qiu)团生(sheng)产(chan)线、7.63 m焦炉(lu)和干熄(xi)焦(jiao)装(zhuang)置(zhi)。京唐(tang)2座(zuo)高炉投产以(yi)来(lai)的生产(chan)实践(jian)表(biao)明,中(zhong)国炼(lian)铁技术(shu)领(ling)域自主(zhu)创(chuang)新(xin)和(he)集成创新(xin)的先(xian)进技术(shu)在(zai)京唐(tang)公司(si)的应(ying)用(yong)是成(cheng)功的(de)[10-12]。
1. 3. 3 炼(lian)铁系(xi)统的(de)技术进步
进入(ru)21世(shi)纪(ji)以(yi)来,除了技(ji)术装(zhuang)备的大(da)型(xing)化、现代(dai)化(hua)以外(wai),中国(guo)炼铁系(xi)统(tong)的技(ji)术进步还(hai)表(biao)现(xian)在以(yi)下(xia)方(fang)面(mian)。(1) 原燃料(liao)质(zhi)量(liang)改善(shan)。从(cong) 2001年到(dao) 2013年,中国(guo)进口(kou)铁(tie)矿(kuang)石(shi)数量由(you)6 990万(wan)t增(zeng)加到(dao)81315万t,对提高高炉(lu)入炉铁(tie)分(fen)起了重要(yao)作(zuo)用(yong)。在(zai)国(guo)产铁(tie)矿(kuang)石产(chan)量(liang)增(zeng)加的同(tong)时,随(sui)着(zhe)反(fan)浮(fu)选(xuan)磁选综(zong)合(he)选矿技(ji)术(shu)的开(kai)发成(cheng)功(gong),铁(tie)精(jing)矿(kuang)中(zhong)铁(tie)质量(liang)分(fen)数(shu)提高(gao)到 67%~69%,SiO2质量分(fen)数降(jiang)低到(dao)3%~4%,促(cu)进(jin)了中(zhong)国球(qiu)团矿生产(chan),改善(shan)了(le)高炉(lu)的炉料(liao)结构(gou)。大型(xing)烧(shao)结(jie)机、大(da)型(xing)链(lian)箅(bi)机(ji)—回转窑(yao)和(he)带式(shi)焙(bei)烧机(ji)球团生产(chan)线、6m以上大型焦(jiao)炉和(he)干熄(xi)焦(jiao)等装备(bei)的采(cai)用(yong),对(dui)烧(shao)结(jie)矿(kuang)、球(qiu)团矿(kuang)、焦炭的(de)质(zhi)量(liang)指(zhi)标(biao)改善起(qi)了(le)重(zhong)要作用(yong)。由(you)表(biao)1可以(yi)看出(chu),2001—2013年(nian),除了(le)烧结矿(kuang)铁分在(zai)2002—2006年间(jian)最高,2007年以来有(you)所降(jiang)低外,烧结矿(kuang)、球团矿和焦炭的主要质(zhi)量指(zhi)标(biao)均(jun)在稳步(bu)改善(表1)。

(2) 高炉(lu)操作(zuo)技(ji)术进步。20世(shi)纪90年代中期(qi)中(zhong)国(guo)成为(wei)世界(jie)第一钢铁(tie)大(da)国,进入(ru)21世纪(ji)后(hou)中国(guo)的钢铁(tie)产量(liang)继续(xu)急(ji)剧(ju)增(zeng)加,使资(zi)源(yuan)环(huan)境(jing)问(wen)题(ti)日渐突(tu)出。中(zhong)国(guo)高炉(lu)工(gong)作(zuo)者总结(jie)的“高(gao)效、低耗、优(you)质(zhi)、长寿、环(huan)保(bao)”的(de)操作理(li)念成为指(zhi)导高(gao)炉(lu)生(sheng)产的技术方(fang)针(zhen)。这一(yi)期(qi)间炼铁(tie)技术装备的大(da)型(xing)化、现代化加速,无(wu)料钟(zhong)炉顶、高温热(re)风(feng)炉、烧(shao)结矿槽(cao)下(xia)过(guo)筛和分级入炉(lu)、高(gao)压炉顶(ding)设(she)备、富氧(yang)喷(pen)煤设(she)施得(de)到(dao)了(le)广(guang)泛采用。与此同时,高(gao)炉原燃(ran)料(liao)质(zhi)量(liang)水(shui)平有了明显改善(shan)。此(ci)外(wai),大批(pi)新建(jian)高炉(lu)顺利开(kai)炉,高炉(lu)快速达产技(ji)术(shu)有很大(da)进步。在(zai)上述(shu)因素(su)的(de)共(gong)同作用下,中国高炉的主(zhu)要(yao)生(sheng)产指(zhi)标(biao)持续(xu)提(ti)高(gao)(表(biao)2)。
(3) 高炉(lu)寿命延长。20 世纪(ji) 80 年代,高(gao)炉(lu)内(nei)衬(chen)过(guo)度侵(qin)蚀(shi)是影(ying)响(xiang)高(gao)炉(lu)寿命的(de)重(zhong)要(yao)因素。90 年(nian)代(dai)以后(hou),中(zhong)国高炉长(zhang)寿(shou)技术(shu)发展(zhan)较(jiao)快(kuai),高炉寿命(ming)过(guo)短的情(qing)况有(you)所改变,出现(xian)了不(bu)少长寿(shou)高炉(lu)[13-14]。例如,2007年停炉(lu)的(de)有(you)效容积(ji)为3200m³的(de)武(wu)钢(gang)5号高(gao)炉(一代炉役(yi)15年8个月(yue),单(dan)位(wei)炉容产(chan)铁(tie) 11096t/m³)、2007年(nian)12月停(ting)炉(lu)的有(you)效(xiao)容(rong)积(ji)为2100m³的(de)首钢(gang)4号(hao)高炉(lu)(一(yi)代炉役15年7个(ge)月,单位炉(lu)容(rong)产(chan)铁(tie)12560 t/m³)、2010年(nian)12月停(ting)炉(lu)的(de)有效(xiao)容积为2536m³的(de)首钢1号(hao)高(gao)炉(一(yi)代(dai)炉役(yi)15年7个(ge)月,单(dan)位(wei)炉(lu)容(rong)产铁13328 t/m³)、2010年12月停炉(lu)的有效(xiao)容积为(wei)2536m³的(de)首钢3号高(gao)炉(lu)(一代(dai)炉(lu)役17年(nian)7个月(yue),单位(wei)炉容(rong)产铁13991t/m³)、2013年8月(yue)停(ting)炉的(de)有(you)效容积为4350m³的宝钢(gang)3号(hao)高炉(一代(dai)炉役(yi)18年(nian)11个(ge)月,单(dan)位炉容(rong)产(chan)铁(tie)15700 t/m³)等。90 年代以来,中国大(da)批1000m³以(yi)上的高炉(lu)广(guang)泛(fan)采用(yong)了中国(guo)自(zi)主开发的高炉(lu)长寿(shou)技(ji)术(shu),均取(qu)得较好(hao)的效果(guo)。
2.中(zhong)国(guo)高炉(lu)炼(lian)铁存在(zai)问题和(he)未来(lai)展(zhan)望(wang)
2. 1 存(cun)在的(de)问题
如(ru)前所述(shu),进入21世纪以(yi)来(lai)有(you)3个(ge)因素促使中(zhong)国钢(gang)铁工业(ye)高(gao)速发展(zhan),近年中国(guo)的钢(gang)铁(tie)产(chan)量已(yi)经过(guo)剩(sheng)。环(huan)顾(gu)中(zhong)国(guo)的(de)高(gao)炉(lu)炼(lian)铁(tie)工业(ye),现正处于(yu)先(xian)进与(yu)落后(hou)多(duo)层(ceng)次(ci)并存的(de)局(ju)面[15-20],即(ji)不(bu)同技(ji)术(shu)水平(当代技术与(yu)过时技术(shu))并(bing)存、不(bu)同炉(lu)容(从5000m³到不(bu)大于400m³)并存(cun)、不同环保(bao)水(shui)平(ping)(从(cong)洁净生产到(dao)严重污(wu)染(ran))并(bing)存(cun)。这种(zhong)多层次并存的状(zhuang)况,不(bu)利于(yu)中(zhong)国钢铁工(gong)业的可持(chi)续(xu)发展和实现(xian)科学(xue)技(ji)术(shu)现(xian)代化,必须认(ren)真对(dui)待(dai)。
2. 1. 1 国(guo)内自(zi)然(ran)资(zi)源短(duan)缺
由于中国缺少废钢,含铁(tie)资(zi)源主(zhu)要来(lai)自铁(tie)矿石(shi)。自(zi)20世纪80年代开始(shi),中(zhong)国炼铁工(gong)业同时(shi)依(yi)靠国产(chan)铁矿石(shi)与进口铁(tie)矿石。进入(ru)21世纪以来,中(zhong)国进口铁(tie)矿石量飙升(sheng),2010年(nian)用(yong)进(jin)口(kou)铁(tie)矿(kuang)石生产(chan)的(de)生铁产(chan)量(liang)占(zhan)了(le)中国生铁(tie)总(zong)产(chan)量的(de)62%。最近几(ji)年中(zhong)国(guo)进口铁矿石(shi)量(liang)还在(zai)继续(xu)增(zeng)长(zhang),2013年增(zeng)加到81 315万t。毫无疑问,中国(guo)钢(gang)铁工业依赖(lai)进(jin)口铁(tie)矿石的(de)局(ju)面(mian)在(zai)未(wei)来(lai)10年(nian)将会(hui)继(ji)续存(cun)在(zai)。至(zhi)于煤炭资(zi)源,随着中国(guo)经济(ji)的发(fa)展,进入(ru)21世纪(ji)以后中国(guo)逐渐由以(yi)前(qian)的煤(mei)炭出(chu)口大(da)国向煤炭(tan)进(jin)口(kou)大(da)国(guo)转(zhuan)化。2009年(nian)中国(guo)煤(mei)炭(tan)产(chan)量(liang)为(wei)29.73亿t,占(zhan)世(shi)界(jie)总产量(liang)的(de)46%,但进口煤(mei)炭(tan)量达到1.26亿(yi)t,首(shou)次(ci)超(chao)过(guo)出(chu)口(kou),中国(guo)首次(ci)成(cheng)为(wei)煤(mei)炭(tan)净进口国(guo)。随(sui)着钢铁工(gong)业对(dui)炼(lian)焦煤数量(liang)和品种的(de)需求增(zeng)加(jia),炼焦煤(mei)进(jin)口的(de)势(shi)头(tou)预计在未(wei)来(lai)10年(nian)也(ye)将持续(xu)。自(zi)然(ran)资(zi)源瓶颈(jing)的(de)制约是中国钢铁(tie)工业面临(lin)的(de)重(zhong)大难题(ti)。
2. 1. 2 能耗水平(ping)过(guo)高(gao)
在(zai)20世纪(ji)最后10年(nian)里(li),中(zhong)国钢铁(tie)工(gong)业能耗(hao)约(yue)占中(zhong)国全(quan)部能耗的10%。进入21世(shi)纪,钢(gang)铁工(gong)业(ye)能(neng)耗明(ming)显增加,2010年(nian)的(de)能耗约为(wei)2000年(nian)能耗(hao)的(de)3倍,所(suo)占中国(guo)总能耗(hao)的(de)比(bi)例(li)跃(yue)升至14.4%,且(qie)呈继(ji)续升(sheng)高的趋势(shi)。钢铁(tie)工业(ye)高能耗(hao)生产的现(xian)状影响着中(zhong)国经(jing)济的可(ke)持(chi)续发(fa)展(zhan)。从中国(guo)炼(lian)铁(tie)工(gong)业(ye)来(lai)看(kan),虽然(ran)进入(ru)21世(shi)纪以来(lai)高(gao)炉燃(ran)料(liao)比变(bian)化总(zong)趋势是降(jiang)低(di)的(de),但(dan)改善(shan)幅(fu)度(du)有(you)限(xian)。表(biao)2所列2001—2013年间(jian)重点(dian)钢(gang)铁(tie)企业(ye)的(de)焦比(bi)+煤比数据,表(biao)面看(kan)来基本是逐(zhu)年降(jiang)低,但这与未(wei)包括(kuo)焦(jiao)丁数据有(you)关(guan)。21世(shi)纪前(qian)几年(nian),中国只(zhi)有部分钢(gang)铁企业(ye)的高(gao)炉(lu)使用焦丁(ding),焦比+煤(mei)比基(ji)本(ben)等(deng)于燃(ran)料(liao)比(bi)。近(jin)年中(zhong)国(guo)高(gao)炉使(shi)用焦丁(ding)已(yi)很普(pu)遍(bian),而(er)有(you)的企(qi)业(ye)的统(tong)计(ji)数(shu)据(ju)中却(que)未列出(chu),使焦比+煤(mei)比与燃(ran)料比(bi)的(de)差距(ju)增(zeng)大。以(yi)2013年(nian)重点钢铁(tie)企(qi)业(ye)的高炉(lu)数据为例,有数十家(jia)企业的高炉(lu)未统(tong)计(ji)焦丁用(yong)量(liang),平(ping)均(jun)焦(jiao)丁(ding)量为35.6kg/t,加(jia)上(shang)焦(jiao)比、煤比(bi),燃(ran)料比(bi)为547kg/t。就(jiu)重点(dian)钢(gang)铁企业高炉的焦丁用量(liang)而(er)言(yan),各(ge)企(qi)业(ye)差(cha)别(bie)也很(hen)大(da),变(bian)化(hua)范围(wei)约(yue)为(wei)23~67kg/t。中(zhong)国高(gao)炉(lu)的燃(ran)料比(bi)与(yu)国(guo)外先(xian)进高炉相(xiang)比大(da)约高(gao)出(chu)50~80kg/t。
2. 1. 3 对环境的(de)严重影响
进(jin)入(ru) 21 世(shi)纪以(yi)来,随(sui)着钢铁(tie)工(gong)业的(de)技术(shu)进(jin)步(bu),中国重点钢(gang)铁(tie)企业(ye)的吨(dun)钢污染(ran)物排放指标,包(bao)括粉尘、SO2、废(fei)水中 COD、新(xin)水(shui)耗量(liang)等(deng)都(dou)呈降低趋(qu)势(shi)。但是由(you)于(yu)钢铁(tie)产(chan)量(liang)持(chi)续增长,污染(ran)物(wu)的排放(fang)总(zong)量(liang)却(que)是(shi)不减反增(zeng)。中国钢(gang)铁工(gong)业的环保(bao)水平(ping)远(yuan)远(yuan)低于(yu)发(fa)达(da)国家的(de)冶(ye)金(jin)工(gong)业,它(ta)对环境(jing)的(de)严(yan)重影响已(yi)成(cheng)为(wei)中(zhong)国经(jing)济发展的重要(yao)短板(ban)。中国(guo)环保(bao)部(bu)门(men)对(dui)钢(gang)铁(tie)工(gong)业(ye)污染物(wu)排放的标准(zhun)要(yao)求越(yue)来(lai)越(yue)高(gao),而(er)且(qie)近(jin)年(nian)环(huan)保(bao)标(biao)准(zhun)升(sheng)档的(de)速度(du)不(bu)断加(jia)快。例(li)如(ru),从 2015 年(nian)起,环(huan)保(bao)部(bu)门(men)将(jiang)对(dui)钢(gang)铁(tie)企(qi)业(ye)的粉(fen)尘(chen)排(pai)放、烧(shao)结烟气脱硫(liu)等(deng)实(shi)施更加严格的(de)控(kong)制(zhi)标(biao)准(zhun)。这(zhe)不仅(jin)增(zeng)加(jia)企业生(sheng)产的(de)环(huan)保成(cheng)本,而且直接(jie)将企(qi)业置于(yu)社(she)会舆(yu)论(lun)的监督(du)之(zhi)下(xia),对(dui)企(qi)业(ye)的(de)生产经营(ying)带来(lai)更大的压(ya)力。
2. 2 未(wei)来发展的展(zhan)望(wang)
21世(shi)纪第二个10年内(nei),中(zhong)国经济在工(gong)业(ye)化(hua)过程中将持(chi)续(xu)发(fa)展(zhan),钢铁(tie)工业仍将(jiang)是工(gong)业(ye)化(hua)发(fa)展的(de)支(zhi)柱(zhu)。中(zhong)国(guo)从(cong)1996年以(yi)来(lai)一直(zhi)是世界(jie)第(di)一(yi)钢铁大(da)国,预(yu)计(ji)21世纪第二个(ge)10年(nian)钢铁(tie)工业仍将(jiang)高位(wei)运行,但(dan)增(zeng)速将会(hui)降低(di),并(bing)在其后期(qi)出(chu)现负(fu)增(zeng)长(zhang)。随着(zhe)社会(hui)废钢量增(zeng)多,在(zai)炼钢(gang)工序(xu)的(de)铁(tie)钢比开(kai)始下降(jiang)时,中国的(de)生(sheng)铁(tie)产量(liang)将随之(zhi)减少。自然资(zi)源(yuan)、能(neng)源(yuan)及环(huan)境(jing)保护方(fang)面(mian)的(de)约束,仍(reng)将(jiang)是(shi)中国钢(gang)铁工(gong)业发(fa)展的限制性(xing)环(huan)节(jie)。因此,中(zhong)国(guo)钢铁(tie)工业(ye)未来的发(fa)展必须重(zhong)视以下(xia)几个问(wen)题(ti)。
(1) 必须走(zou)以(yi)内(nei)需为(wei)主(zhu)的(de)道(dao)路(lu)。资(zi)源(yuan)与(yu)能(neng)源(yuan)的短(duan)缺(que)将(jiang)制(zhi)约(yue)中(zhong)国成(cheng)为钢(gang)材(cai)出口国,中(zhong)国钢(gang)铁(tie)工业的任(ren)务是在(zai)尽(jin)可(ke)能降低(di)自然(ran)资源(yuan)与(yu)能源消耗的(de)前提(ti)下,保(bao)持(chi)中国经济(ji)的持续发(fa)展。
(2) 转(zhuan)变经(jing)济增(zeng)长(zhang)模式(shi)。中(zhong)国(guo)钢(gang)铁(tie)工(gong)业(ye)虽(sui)然(ran)从(cong)产(chan)量来(lai)看早(zao)已是(shi)世界(jie)第(di)一钢(gang)铁大国,但从(cong)钢(gang)材质(zhi)量水平(ping)、能(neng)耗(hao)水(shui)平(ping)、环保水平等(deng)方面(mian)分析(xi),距(ju)离(li)钢铁(tie)强(qiang)国还有不(bu)少差距(ju),仍(reng)处(chu)于(yu)粗放经营范(fan)畴。从粗(cu)放经营(ying)向(xiang)集(ji)约型(xing)经(jing)济(ji)转变(bian),是(shi)中(zhong)国钢(gang)铁(tie)工业(ye)今后(hou)的另(ling)一项(xiang)重要任务。
(3) 淘汰落(luo)后(hou)设(she)备(bei)。虽(sui)然(ran)进(jin)入21世(shi)纪(ji)以(yi)来(lai),中(zhong)国冶金(jin)设(she)备的大型(xing)化、现(xian)代化进步很快,但(dan)设备落(luo)后(hou)、污(wu)染严(yan)重、能耗水(shui)平(ping)高(gao)的(de)小(xiao)高(gao)炉(lu)、小烧(shao)结机、竖炉球团(tuan)、小(xiao)焦炉(lu)还大量存在(zai)。在钢(gang)铁(tie)工(gong)业结(jie)构调整(zheng)过程(cheng)中(zhong),以(yi)污(wu)染水平、能(neng)耗水平为标准淘汰落后(hou)的(de)冶(ye)金(jin)设(she)备(bei)应(ying)是重(zhong)要任(ren)务。
(4) 采(cai)用(yong)和普(pu)及(ji)节能(neng)环保新(xin)技术(shu)。中国(guo)不同层(ceng)次的节(jie)能环保技(ji)术(shu)共存,导(dao)致(zhi)中国高(gao)炉炼(lian)铁的(de)燃料(liao)比(bi)水平和(he)环(huan)保(bao)水(shui)平(ping)远低(di)于国(guo)际(ji)先(xian)进水平。采用和普(pu)及(ji)节(jie)能环(huan)保新(xin)技术,是(shi)中(zhong)国(guo)炼(lian)铁(tie)工(gong)业良(liang)性发(fa)展不(bu)可(ke)忽(hu)视(shi)的因素(su)。- 上(shang)一(yi)篇(pian):总规模10亿(yi)元(yuan)!全(quan)国(guo)首(shou)笔(bi)钢铁行(xing)业(ye)绿色债(zhai)务融(rong)资工具落(luo)地(di)
- 下(xia)一篇(pian):生态(tai)除鳞技(ji)术:热轧钢材表(biao)面(mian)氧化皮(pi)处(chu)理新途径