“新常態(tài)”下高爐煉鐵技術(shù)轉(zhuǎn)型升級(jí)和創(chuàng)新之路

邵新敏

（新余鋼鐵集團(tuán)有限公司，江西 新余 338001）

當(dāng)前，我國(guó)鋼鐵制造業(yè)出現(xiàn)了嚴(yán)重的產(chǎn)能過(guò)剩、環(huán)境污染和能源消耗、資金緊張、資源虧乏等諸多問(wèn)題。從而21世紀(jì)首次出現(xiàn)全行業(yè)虧損之后，我國(guó)的鋼鐵制造業(yè)就邁入了微利甚至虧損的情況。再加上近些年來(lái)京津冀地區(qū)的污染問(wèn)題日趨嚴(yán)重，鋼鐵制造業(yè)常被作用首要影響因素之一，承擔(dān)著相當(dāng)大的社會(huì)壓力。而目前我國(guó)鋼鐵制造業(yè)所面對(duì)的“新常態(tài)”為“三低一高”，即低速增長(zhǎng)、產(chǎn)品價(jià)格低廉、企業(yè)效益低下以及市場(chǎng)的高壓。對(duì)于此時(shí)艱難的“新常態(tài)”，我國(guó)鋼鐵制造業(yè)唯有進(jìn)行產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級(jí)及創(chuàng)新轉(zhuǎn)型，才可以謀求更好的未來(lái)發(fā)展。

1 “新常態(tài)”下我國(guó)高爐煉鐵產(chǎn)業(yè)的形勢(shì)

1.1 生鐵產(chǎn)量趨向飽和以及產(chǎn)能過(guò)剩

近幾十年的發(fā)展，我國(guó)煉鐵行業(yè)得到快速發(fā)展。我的鋼產(chǎn)量已從2000年一路保持著不斷增長(zhǎng)的水平，直到2014年其鋼鐵產(chǎn)量達(dá)到了7.11億噸，除了因2008年全球金融風(fēng)暴的影響，我國(guó)的鋼鐵產(chǎn)量稍稍有所下降以為，依然可以維持在平穩(wěn)上升的趨勢(shì)。我國(guó)的生鐵產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的比值，已然從22.64%增加到了60.85%，除了2014年其比值有所下降(60.38%)之外，自2008年以來(lái)，我國(guó)的生鐵產(chǎn)量一直是全球生鐵生產(chǎn)的主力軍。然而，我國(guó)的產(chǎn)量年增長(zhǎng)率自2005年之后表現(xiàn)出了下滑的趨勢(shì)，直到2010年及后來(lái)的幾年內(nèi)都保持在10%以下，2014年當(dāng)年的常量增長(zhǎng)率僅為0.37%，產(chǎn)量?jī)H有輕微的上浮[1]。

1.2 先進(jìn)與落后指標(biāo)共存

自21世紀(jì)初期至今，對(duì)于高爐煉鐵的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)進(jìn)行了顯著的優(yōu)化。中國(guó)的高爐煉鐵燃料比一直保持著穩(wěn)定比例，而近些年來(lái)因?yàn)槭艿皆剂系钠焚|(zhì)影響，導(dǎo)致燃料比出現(xiàn)了稍微的上升，焦煤比近些年來(lái)維持在一個(gè)較為穩(wěn)定的水平。隨著高風(fēng)溫技術(shù)的有效應(yīng)用，風(fēng)溫已經(jīng)從原來(lái)的1005℃提高到了最高的1194.39℃。而近兩年風(fēng)溫出現(xiàn)了略微的下降，到了2014年風(fēng)溫降低到了1134.69℃。同時(shí)資源的短缺對(duì)我國(guó)煉鐵產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也有著一定的制約作用，自2003年至今，高爐入爐品位保持著降低的趨勢(shì)，尤其到了2014年降低到了最低的53.74%，高爐利用系數(shù)也表現(xiàn)出了降低的趨勢(shì)。隨著國(guó)內(nèi)相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)效率也獲得了顯著的提升，近些年來(lái)也提高到了相對(duì)穩(wěn)定的平臺(tái)。

1.3 現(xiàn)代與傳統(tǒng)理念共存

對(duì)于復(fù)雜的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，不同水平的企業(yè)也有著其特有的生產(chǎn)理念，并通過(guò)不同措施迎接著各種挑戰(zhàn)，從而形成了現(xiàn)代與傳統(tǒng)理念共存的形式。而部分為了謀求參數(shù)驚艷，生產(chǎn)的數(shù)據(jù)與實(shí)際情況相背離。

比如，2018年中國(guó)煉鐵燃料比與前些年有著很大的差別：有多個(gè)企業(yè)未上報(bào)小塊焦比；部分企業(yè)上報(bào)的燃料比與計(jì)算數(shù)據(jù)存在差異性；一些企業(yè)對(duì)前幾年的數(shù)據(jù)進(jìn)行了修改，數(shù)據(jù)不一致，沒(méi)有可比性。少數(shù)企業(yè)仍采用落后的“綜合焦炭比”，其噴煤替代比任意性很大；還存在部分企業(yè)把焦丁當(dāng)作噴吹物，使得置換比小于1.0。因而這些企業(yè)焦比并不是很高，但是其實(shí)際燃料比卻比較高。從90年代開(kāi)始，每年冶金部都會(huì)主張取消“綜合焦比”的使用，如今中鋼協(xié)還在努力促進(jìn)相關(guān)統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的頒布，旨在對(duì)燃料比進(jìn)行有效的降低。實(shí)際上，從而整體上來(lái)看，2014年重點(diǎn)企業(yè)與過(guò)去相比較而言已有了非常大的提升。

2 高爐煉鐵技術(shù)轉(zhuǎn)型升級(jí)和創(chuàng)新之路

2.1 轉(zhuǎn)變創(chuàng)新觀念及理念

依據(jù)目前的形勢(shì)下我國(guó)高爐煉鐵行業(yè)的所進(jìn)行的技術(shù)創(chuàng)新工作，需要開(kāi)展多學(xué)科的技術(shù)交融，從而建立以基礎(chǔ)理論為基礎(chǔ)，知識(shí)革新、面向生產(chǎn)的創(chuàng)新理念以及信息化管理思想。并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)、學(xué)、應(yīng)用、管理等創(chuàng)新交匯的新業(yè)態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)思想的解放，尤其關(guān)注的內(nèi)容是管理層必須進(jìn)行最先的觀念革新。

2.2 開(kāi)發(fā)與應(yīng)用推煉鐵新技術(shù)

2.2.1 一體化燒結(jié)—高爐配料技術(shù)

最近幾年，因?yàn)殍F礦石等原料存在價(jià)格上的波動(dòng)，因而導(dǎo)致鋼材價(jià)格也是起伏不定的，從而導(dǎo)致鋼鐵企業(yè)面對(duì)著利潤(rùn)微薄的挑戰(zhàn)。因此，國(guó)內(nèi)外許多企業(yè)都在積極實(shí)施低投入戰(zhàn)略。而燒結(jié)礦的價(jià)格直接影響著鐵水的成本，燒結(jié)礦的價(jià)格約占鐵水總投資的50%。在過(guò)去，鐵礦石的評(píng)價(jià)和配料的優(yōu)化都是基于最小燒結(jié)投入。

然而，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，這種以燒結(jié)投入的判斷，無(wú)法預(yù)示著鐵水投入的下降。常因?yàn)榈蛢r(jià)格的燒結(jié)礦其性能降低，廢渣變多，焦比上升，爐渣缺乏穩(wěn)定性，使得鐵水的總投入可能會(huì)出現(xiàn)上升的現(xiàn)象[2]。所以，非常需要以煉鐵的整體總成本為基礎(chǔ)，構(gòu)建燒結(jié)配料及高爐一體化的智能模型。

2.2.2 開(kāi)括輔助燃料在煉鐵中的應(yīng)用

在高爐中燃料是必不可少的，其使用過(guò)程是非常繁雜的。隨著優(yōu)質(zhì)煉焦煤和高爐噴煤產(chǎn)量的下降，利用藍(lán)碳等輔助燃料已成為一條重要途徑。我國(guó)藍(lán)碳資源十分豐富，是低品位煤的低溫干餾產(chǎn)物，按粒度可分為大、中、小、粉狀三種類(lèi)型。其他藍(lán)碳主要用于生產(chǎn)鐵合金、化肥等產(chǎn)品，常作為燃料和還原劑，也可作為生產(chǎn)活性炭等產(chǎn)品的原料。由于有3個(gè)高碳和4個(gè)低碳，即高含量的固定碳、高活性、高電阻，低灰分、具有較低含量的鋁、硫、磷元素。特別是具有較為低廉的價(jià)格，因此使用蘭炭等輔助燃料能夠有效節(jié)約鐵水的生產(chǎn)投入。

2.2.3 可視化及高爐管控技術(shù)

高爐是一種逆流密閉反應(yīng)裝置，上升的煤氣與爐內(nèi)部下降的材料發(fā)生復(fù)雜的傳熱、反應(yīng)、溶損反應(yīng)等，都對(duì)高爐生產(chǎn)率和順利度有著極大的影響。高爐使用人員可通過(guò)對(duì)溫度、壓力、流量及煤氣成分等的檢測(cè)，對(duì)爐的狀況、高爐的操作進(jìn)行監(jiān)控，從而掌握更加精確的高爐信息實(shí)現(xiàn)對(duì)高爐使用的指導(dǎo)。北京科技大學(xué)與北京神網(wǎng)公司共同研發(fā)的高爐可視化技術(shù)，可對(duì)高爐的布料及冶煉情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，并對(duì)高爐的操作進(jìn)行相應(yīng)的指導(dǎo)，其具有非常顯著的效果并在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)得到了推廣高和廣泛的使用，其可以實(shí)現(xiàn)對(duì)爐內(nèi)氣流情況、設(shè)備故障和引導(dǎo)高爐操作有著非常有效的作用[3]。

3 總結(jié)

近年來(lái)，隨著高爐煉鐵工業(yè)的快速發(fā)展，鋼產(chǎn)量已接近飽和，且存在過(guò)剩產(chǎn)能，先進(jìn)與落后、現(xiàn)代與傳統(tǒng)并存的“新常態(tài)”[4]。鋼鐵制造作為鋼鐵制造的核心組成部分，擔(dān)負(fù)著整個(gè)行業(yè)的資源、能源、環(huán)保、污染等方面的責(zé)任，并正朝著科學(xué)設(shè)計(jì)、合理發(fā)展的方向不斷提升。為迎接“新常態(tài)”的挑戰(zhàn)，我國(guó)煉鐵制造企業(yè)必須轉(zhuǎn)變技術(shù)創(chuàng)新觀念，建立以理論為基礎(chǔ)，以生產(chǎn)、學(xué)習(xí)、研究和應(yīng)用為核心的技術(shù)創(chuàng)新。倡導(dǎo)燒結(jié)與高爐裝藥一體化技術(shù)、高爐與燒結(jié)輔助燃料使用、可視化高爐控制技術(shù)等新型煉鐵技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，進(jìn)而完成高爐煉鐵技術(shù)的技術(shù)創(chuàng)新及轉(zhuǎn)型。