在過(guò)去的10多年里，我國(guó)鋼鐵生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了高速發(fā)展。然而，產(chǎn)能過(guò)剩導(dǎo)致行業(yè)整體經(jīng)濟(jì)形勢(shì)越來(lái)越嚴(yán)峻，降低生產(chǎn)成本成為各企業(yè)謀求生存的重中之重，而占總成本70%以上的煉鐵成本正是工作的核心。
高爐工藝仍是低成本煉鐵“主力”
當(dāng)前，已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的煉鐵工藝分為直接還原工藝、熔融還原工藝和高爐煉鐵工藝。
直接還原工藝。近年來(lái)，直接還原工藝一直在發(fā)展中。據(jù)Midrex公司統(tǒng)計(jì)，2011年，全球直接還原鐵的產(chǎn)量達(dá)到7330萬(wàn)噸。其中，氣基直接還原鐵占76.4%，煤基直接還原鐵占23.6%。氣基直接還原鐵的生產(chǎn)主要集中在天然氣資源豐富的國(guó)家和地區(qū)，而煤基則是在印度等缺乏焦煤資源的地區(qū)。
我國(guó)直接還原鐵的技術(shù)開(kāi)發(fā)已有很長(zhǎng)的歷史，但受資源條件的限制，尚未建成氣基直接還原鐵工業(yè)生產(chǎn)裝置。煤基直接還原有多個(gè)工藝，但工藝能耗高、規(guī)模小、產(chǎn)品質(zhì)量差的缺陷，限制了其在我國(guó)的發(fā)展。
熔融還原工藝。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究開(kāi)發(fā)，熔融還原工藝中的Corex工藝、Hismelt工藝以及Finex工藝已實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，但在煉鐵產(chǎn)能過(guò)剩的情況下，該工藝在生產(chǎn)成本上難以取勝高爐工藝，而且技術(shù)成熟度和技術(shù)擁有的壟斷性也限制了其工藝的推廣應(yīng)用。
高爐工藝。歷經(jīng)百余年的發(fā)展，高爐工藝已是非常成熟和高效的煉鐵生產(chǎn)工藝，擁有絕對(duì)的生產(chǎn)成本競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。我國(guó)已建成上千座高爐，完全掌握了從設(shè)計(jì)、制造到生產(chǎn)操作的全部技術(shù)。國(guó)內(nèi)的煤炭資源也為我國(guó)的高爐煉鐵提供了保障。因此，在煉鐵產(chǎn)能已嚴(yán)重過(guò)剩的情況下，我國(guó)未來(lái)的煉鐵生產(chǎn)將長(zhǎng)期主要以高爐生產(chǎn)工藝為主。
降低高爐煉鐵原燃料成本
鐵礦石、焦炭和噴吹煤等主要原燃料是構(gòu)成生鐵成本的主體，其降成本的重點(diǎn)在于技術(shù)理念的更新。
發(fā)揮煉鐵裝備大型化和現(xiàn)代化的優(yōu)勢(shì)，努力實(shí)現(xiàn)高爐“吃”經(jīng)濟(jì)料。隨著鐵礦品質(zhì)的不斷劣化以及鐵礦價(jià)格的飆升，高爐使用低品位礦的比例不斷增加。而在這方面，一些大高爐并沒(méi)有顯示出足夠的主動(dòng)性和靈活性。事實(shí)上，大型煉鐵設(shè)備所擁有的大型綜合料場(chǎng)、大型燒結(jié)和球團(tuán)設(shè)備以及大型高爐的充足反應(yīng)空間和充沛爐缸熱儲(chǔ)備，加之完善的工藝控制手段和先進(jìn)的操作水平，為大型高爐合理有效使用較低品位合格礦創(chuàng)造了條件。
建立經(jīng)濟(jì)合理的爐料結(jié)構(gòu)。在當(dāng)前和今后相當(dāng)一段時(shí)期，合理爐料結(jié)構(gòu)應(yīng)更側(cè)重于經(jīng)濟(jì)的合理性，以期最大限度地降低煉鐵成本。國(guó)外高爐在爐料結(jié)構(gòu)上體現(xiàn)了分散的特點(diǎn)，各廠(chǎng)根據(jù)可獲得的原料經(jīng)濟(jì)性來(lái)搭配入爐原料組成。在過(guò)去的10余年中，我國(guó)高爐爐料結(jié)構(gòu)中球團(tuán)礦比例提高到20%以上，為高爐指標(biāo)的改善作出了貢獻(xiàn)。值得注意的是，由于我國(guó)注重熟料比，高爐爐料中的塊礦比例不足10%，塊礦的經(jīng)濟(jì)性未得到很好的體現(xiàn)?？紤]到省去造塊的加工費(fèi)用以及越來(lái)越高的造塊工藝環(huán)保處理費(fèi)用，塊礦的經(jīng)濟(jì)價(jià)值將不斷提高，應(yīng)當(dāng)充分利用。
降低焦炭成本。焦炭的費(fèi)用在生鐵成本中占有較大的比重。降低焦炭成本的主要方法是通過(guò)合理配煤，增加非焦煤的使用比例。搗固焦比頂裝焦具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，在中小高爐上得到很好的應(yīng)用。但企業(yè)普遍對(duì)在大高爐上應(yīng)用搗固焦存在疑慮，擔(dān)心給高爐帶來(lái)較大負(fù)面影響。搗固焦的生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也缺乏嚴(yán)格的監(jiān)督。這些問(wèn)題需要鋼鐵廠(chǎng)和搗固焦生產(chǎn)企業(yè)密切合作并加以解決。
降低噴煤采購(gòu)成本。從安全性和提高置換比的角度出發(fā)，我國(guó)的噴吹用煤是以無(wú)煙煤為主，煙煤為輔，甚至形成了“噴吹煤”專(zhuān)用名詞和產(chǎn)品價(jià)格。許多企業(yè)以控制揮發(fā)分含量為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)配煤，使噴煤的效益未得到最大化。筆者認(rèn)為，高爐噴煤不必設(shè)定煤種和配比，更沒(méi)必要單從所謂生產(chǎn)“噴吹煤”的煤炭企業(yè)購(gòu)買(mǎi)。高爐噴煤選用煤種的標(biāo)準(zhǔn)是：根據(jù)當(dāng)?shù)刭Y源狀況，選擇可獲得最大噴吹經(jīng)濟(jì)效益的煤。只要高爐的噴煤系統(tǒng)符合安全設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)論噴吹何種煤，安全都是可以保障的。考慮噴煤置換比等影響因素后，降低噴煤采購(gòu)成本的空間較大。
提高煤氣利用率，降低高爐燃料比。提高煤氣利用率能夠直接降低高爐燃料比，達(dá)到降低生鐵成本的目的。有的企業(yè)對(duì)煤氣利用率的認(rèn)識(shí)有偏差，認(rèn)為只有大型高爐才能獲得高的煤氣利用率。從已有的一些高爐操作數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，在原燃料條件相同的條件下，2000m3級(jí)~5000m3級(jí)高爐的煤氣利用率沒(méi)差別，燃料比相同。
低成本煉鐵工藝技術(shù)值得關(guān)注
圍繞高爐煉鐵工藝，企業(yè)要積極采取經(jīng)實(shí)踐證明有效的各種工藝技術(shù)，以綜合效益的最大化來(lái)改進(jìn)每個(gè)工藝生產(chǎn)環(huán)節(jié)，最終實(shí)現(xiàn)低成本煉鐵。
廢氣循環(huán)燒結(jié)工藝。廢氣循環(huán)燒結(jié)工藝是選擇部分風(fēng)箱的煙氣收集、返回到燒結(jié)料層的循環(huán)燒結(jié)環(huán)保工藝。其作用包括：一是廢氣中的有害成分將再進(jìn)入燒結(jié)層中被熱分解或轉(zhuǎn)化，二口惡英和NOx會(huì)部分被消除，粉塵和SOx會(huì)被燒結(jié)層捕獲；二是煙氣中的CO作為燃料使用，可降低固體燃耗；三是循環(huán)減少了煙囪處排放的煙氣量，降低了終端處理的負(fù)荷。該工藝已有不同的流程在歐洲和日本等國(guó)應(yīng)用，據(jù)報(bào)道污染物減少45%~80%，燒結(jié)固體燃耗降低6%~15%；歐洲某些燒結(jié)廠(chǎng)甚至用此工藝而未上煙氣末端處理系統(tǒng)。
高爐混合噴吹焦?fàn)t煤氣。高爐混合噴吹是指高爐同時(shí)噴吹兩種以上的燃料，以期獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于我國(guó)有自產(chǎn)焦炭的鋼鐵企業(yè)來(lái)說(shuō)，最適宜的混噴方式是以噴煤為基礎(chǔ)，混噴部分焦?fàn)t煤氣。將焦?fàn)t煤氣用于高爐噴吹，具有充分發(fā)揮H2的還原價(jià)值、替代的焦炭和噴吹煤粉價(jià)值高、焦?fàn)t煤氣的能量利用率高、高爐的消化能力大和靈活性強(qiáng)（與噴煤結(jié)合）以及工藝簡(jiǎn)便、投資和運(yùn)行成本低的特點(diǎn)。
高爐恒濕鼓風(fēng)。高爐恒濕鼓風(fēng)是通過(guò)脫濕或加濕的方式，維持鼓風(fēng)中濕分恒定，保持爐況穩(wěn)定順行，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗和降低煉鐵成本。恒濕鼓風(fēng)是現(xiàn)代高爐操作的技術(shù)發(fā)展方向之一。
脫濕恒濕在實(shí)際應(yīng)用中存在著設(shè)備投資大、脫除運(yùn)行費(fèi)用高、鼓風(fēng)機(jī)節(jié)電效果缺乏證據(jù)、實(shí)際脫濕效果波動(dòng)大、脫濕鼓風(fēng)僅適合于高濕分地區(qū)的高濕分月份等問(wèn)題，國(guó)內(nèi)一些上了鼓風(fēng)脫濕系統(tǒng)的高爐未獲得明顯的節(jié)焦效果。相比之下，加濕恒濕具有設(shè)備投資少、運(yùn)行成本低、使用靈活方便、高爐全年實(shí)現(xiàn)恒濕等特點(diǎn)。雖然加濕會(huì)增加高爐風(fēng)口回旋區(qū)的分解耗熱，但能夠穩(wěn)定風(fēng)口燃燒溫度，改善爐缸煤氣流分布；增加煤氣中氫含量，提高間接還原和煤氣利用率；有助于全風(fēng)溫的操作；替代煤調(diào)爐溫，有助于提高煤比，這些作用的綜合效果是實(shí)現(xiàn)低成本煉鐵。
高爐噴鈦?zhàn)o(hù)爐。高爐長(zhǎng)壽是實(shí)現(xiàn)低成本煉鐵的基礎(chǔ)。近年來(lái)，國(guó)外開(kāi)發(fā)了鈦煤混噴護(hù)爐和風(fēng)口噴鈦處理局部熱點(diǎn)的技術(shù)，并在多座高爐上應(yīng)用成功。
高爐煤鈦混噴護(hù)爐是在噴吹煤中混入一定比例的含鈦物料，隨煤粉一起噴入高爐，進(jìn)行爐缸的保護(hù)。其特點(diǎn)如下：距離侵蝕部位近，用很少的TiO2取得同樣的護(hù)爐效果；侵蝕修復(fù)起效時(shí)間大大縮短；在爐身沒(méi)有含TiO2物料堆積黏結(jié)；所有反應(yīng)發(fā)生在風(fēng)口帶和爐缸，而不是在爐身和軟熔帶，由此對(duì)高爐順行的影響大大減??；量少高效，對(duì)高爐燃料比的影響大大降低，對(duì)爐渣的性能影響小。
風(fēng)口噴鈦處理局部熱點(diǎn)則是針對(duì)爐缸出現(xiàn)的局部侵蝕、溫度升高現(xiàn)象，采用單獨(dú)的噴吹裝置，將特殊含鈦物料通過(guò)局部風(fēng)口進(jìn)行直接噴吹，從而控制侵蝕區(qū)域的溫度升高。目前，國(guó)內(nèi)正在進(jìn)行此項(xiàng)技術(shù)的開(kāi)發(fā)，已成功完成試驗(yàn)室試驗(yàn)和工業(yè)初步試驗(yàn)。
采用DK工藝處理鋼鐵粉塵。為降低生產(chǎn)成本，鋼鐵企業(yè)盡可能地將產(chǎn)生的各種粉塵通過(guò)燒結(jié)返回?zé)掕F使用。實(shí)踐證明，由于一些粉塵含有鋅、鉀、鈉等有害元素，循環(huán)使用的結(jié)果是這些有害元素在高爐內(nèi)富集，給高爐順行和長(zhǎng)壽帶來(lái)嚴(yán)重的影響。因此，為保證高爐長(zhǎng)期穩(wěn)定低成本運(yùn)行，必須將含有害元素的粉塵單獨(dú)處理。
在鋼鐵粉塵的多種處理工藝中，DK工藝是一種行之有效和適應(yīng)我國(guó)條件的方法。該工藝是利用成熟的燒結(jié)機(jī)和高爐設(shè)備來(lái)處理各種鋼鐵粉塵。除了成熟可靠外，該工藝可利用企業(yè)淘汰的小燒結(jié)機(jī)和小高爐進(jìn)行處理，無(wú)需新的設(shè)備投資。