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中国粗钢产量占世界粗钢产量的50%左右，而铁水产量占世界产量的60%以上。中国炼铁在技术提升、环保、管理方面仍存在很大的提升空间，同西欧、美国和日本相比，节能减排、环保技术、管理技术方面有很多需要学习的地方。

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1 炼铁生产及技术进展介绍

世界炼铁生产工艺分为高炉工艺、直接还原工艺、熔融还原工艺。

1.1 高炉炼铁

在过去的十余年里，在我国生铁产量高速增长的带动下，世界生铁的总量持续增加，在2013年之后，发展速度减缓。

新建高炉的大型化仍是发展趋势。韩国浦项建成世界最大的6000m3 高炉。但行业普遍认识到，在原燃料质量下降和频繁波动的情况下，大型高炉的适应能力存在不足的问题。

 

中国与全球生铁产量对比

 

中国铁水产量占全球铁水产量比例

1.2 直接还原铁

据美国 Midrex 公司统计，世界直接还原铁的生产自20 世纪70 年代以来，总体保持增长趋势，2016年产量7276万吨。

直接还原工艺的一个新进展是在印度JSPL 的煤气化直接还原装置（MXCOL）建成投产。该装置设计能力是180 万吨/年，其工艺采取的是鲁奇的煤气化炉和Midrex 的竖炉相结合，将煤用高压蒸汽和氧气进行气化，生产原料气供气基竖炉使用。据报道，2014 年3 季度，该装置已生产出金属化率稳定在93%的直接还原铁产品。

 

直接还原铁产量

 

Midrex记录表

1.3 熔融还原工艺

2013 年，全球熔融还原（Corex + Finex ）装置共生产铁水730 万吨。2014 年1 月，韩国浦项又投产了一座200 万吨Finex 装置。

 

韩国浦项Finex

2 主要国家和地区的炼铁发展状况

2.1 西欧

（1）整体运行：高炉运行数量由1990 年的92 座降低到2014年45 座，但单炉产量则由104 万吨提高到171 万吨/年。

（2）炉料结构：受环保因素的影响，在过去的20余年里，高炉的炉料结构正在发生变化，表现在高比例的烧结矿在减少，球团矿的比例在增加。其中瑞典和芬兰的钢铁企业取消了烧结机，炉料结构为90%球团+10%循环废料压块。但烧结矿对多数厂来说仍是主要的炼铁原料。共有29台烧结机，平均烧结面积为288m2，最大的589m2，最高烧结利用系数是59.5t/(m2·d)。欧洲保留烧结的原因之一是在满足冶金性能和环保要求的前提下，烧结能够处理循环料和废料。

 

欧盟15国炼铁生产的变化

 

欧盟15国炉料结构的变化

（3）环保：欧洲重视对烧结烟气的处理，以满足严格的环保要求。各烧结机均配置了高效的电除尘和布袋除尘。一些烧结机采用了活性炭/褐煤吸收法处理废气。此外，欧洲重视减少工艺本身的污染物产生量，开发了LEEP、EPOSINT、EOS 等烟气循环烧结工艺，并在一些烧结厂得到成功应用。

（4）焦炭：欧洲重视焦炭质量的作用和价值，明确了焦炭的质量要求，如CSR>65%, CRI<23%, 灰分<9.0%。但客观现实是，该要求越来越难以满足，表现在，焦炭质量波动大，如CSR: 56%~70%，CRI：20.5%~38%，焦炭灰分：9.5%~12%。

（5）燃料比：欧洲的高炉能量利用率很高，焦比已降低到330kg/t 的先进水平。但近年来，由于高炉原料质量的下降，烧结矿中SiO2 升高，高炉渣量上升，加之煤比的增加，导致平均燃料比有所上升，2013年达到504.7kg/t。2014~2015 年，由于经济的原因，几乎所有高炉都喷煤（不再喷油和气）。欧洲的高炉碳排放自认为已实现最低值(1570kg/tHM)。

（6）综合布料控制优化高炉操作：西门子奥钢联的金属工艺公司开发了基于闭环装料控制的专家系统，并成功应用于Linz A 高炉。

（7）欧洲为保证高炉的稳定顺行，对含有有害元素的钢铁厂各类粉尘和尘泥，如高氯高炉灰、高油轧钢鉄鳞、高锌转炉尘、高碱金属烧结除尘灰等，全部或部分限制其通过烧结循环使用。

（8）UCLOS项目：氧气高炉作为欧洲ULCOS 项目的一部分，已开展了多次试验，取得了焦比200kg/t, 煤比175kg/t， 燃料比降低24%的试验结果。

2.2 北美 （美国，加拿大，墨西哥）

（1）生产情况：在过去的40 年里，北美的生铁产量逐渐降低，其主要竞争者是废钢电炉生产流程。电炉钢占半数以上，铁钢比仅为0.4。企业之间开展了大规模的整合，目前 5 家公司拥有44 座高炉，其中29 座在运行。高炉的工作容积900~4100m3。利用系数为1.9~3.9 t/（m3·d），其中最高的是AK Steel Middletown 3 号高炉（1493m3）。该高炉的操作特点是高富氧（2013 年鼓风含氧33%）、吃金属料(76kg 废钢+104kgHBI/t)，大量喷天然气(115kgNG/t)。

（2）炉料结构：北美是以球团矿为高炉主要炉料的地区。2014 年，平均炉料组成为：92%球团，7%烧结矿，1%块矿。在29 座高炉中，17 座使用100%球团，其中60%是碱性球团，40%是酸性球团。一些高炉使用冷固结压块作为循环废料的处理手段。如2014 年，ET 厂使用34kg/t 的由高炉尘和尘泥、轧钢铁鳞、焦粉等制成的冷压块。球团产能已过剩。目前正在努力降低球团成本，扩大球团应用客户，发挥球团产能。

（3）喷吹：北美高炉煤和天然气混喷成为技术发展趋势。因美国油页岩技术的应用，天然气供应丰富，高炉喷吹天然气量逐年增加。2014 年，高炉的平均喷吹天然气量是59kg/t, 喷煤58kg/t。混喷的方式有双枪法（每个风口1 支枪喷煤，1 支枪喷天然气），以及单枪喷煤+风口开孔进天然气的方法。多座高炉生产实践证实，高炉采用天然气和煤混喷，比单独喷吹天然气能获得超过理论计算的更高置换比。分析原因为改进了炉内反映动力学过程，降低了炉缸热状态波动，提高了高炉运行稳定性和能量利用率。

（4）远程监控，诊断及标准化系统（RMDS）和数据库：该系统的开发者是ArcelorMittal 公司，其目标是用网络对全部高炉应用RMDS（现1/4 已联网，包括北美3 座高炉）。RMDS 方案包括每周的视频/网络会议，参加者讨论分享安全和操作经验，RMDS 数据可给局部专家系统服务器。一些高炉使用SACHEM 专家指导系统（由ArccelorMittal 和PW 联合提供）。所带来的益处是更稳定的高炉运行，更一致的铁水温度和硅含量，更低的燃料比。该专家系统还可用来培训新操作者。

2.3 日本

（1）LCC（Lime Coating Coke） 技术。LCC 技术是在烧结过程中，先用生石灰包裹焦粉，然后进行制粒和烧结。该技术的开发目的是减少烧结NOx 排放。其作用机理是：加热时，CaO 和铁氧化物在焦炭表面形成CaO-Fe2O3 熔体层，提高了燃烧温度，并起到减少NOx 的催化剂作用。

（2）天然气喷吹(超级烧结矿)。该技术由JFE 开发，方法是在烧结点火后再进行表面喷吹天然气，以改善烧结床表面层的质量。其效果是可提高烧结矿强度1%，提高还原度3%，降低焦粉3kg/t, 降低高炉燃料比3kg/t。该技术于2009 年起在东日本铁厂Keihin 地区应用。最近该技术改进为Super-SinterROXY，即在喷吹天然气的同时加入氧气。

（3）RCA(Reactive Coke Agglomerate)（含碳球团）。RCA(含碳球团)的生产及应用流程是：碳和铁氧化物混合，在造球盘上制粒。经过养生后，冷固结球团装入高炉。该球团在高炉中的作用机理是：由于碳和氧化物的密切接触，在较低温度下开始发生碳的气化反应，这样通过降低热储备区的温度，提高高炉的反应效率。

（4）铁焦技术。铁焦的生产流程是：铁矿和煤混合（70%煤+30%铁矿）、挤压，制成小压块。压块在竖炉中连续炭化，形成铁焦。铁焦具有高反应性，能在较低的温度范围内开始反应，从而降低热贮备区温度，提高高炉反应效率。

（5）3D 可视化系统。新日铁利用高炉的500 个冷却壁热电偶和20 个炉身压力传感器的数据，做出3 维可视评价和数值分析系统。该系统于2007 年在新日铁住金的Nagoya 厂应用，后来在其他厂推广。

（6）COURSE 50 的进展。COURSE50 是日本围绕高炉炼铁减排CO2 所开展的一项综合科研项目。其技术之一是铁矿石的氢还原。所采取的方法是使用焦炉煤气(COG)或焦炉煤气转化气(RCOG)，从高炉风口喷吹或从高炉炉身喷吹。

2.4 韩国

韩国炼铁工业集中在浦项钢铁厂和现代钢铁厂，2014 年生铁产量为4689.8 万吨。韩国的炼铁技术动向一是高炉的大型化。从2009 年的平均3325m3 上升到2014 年的4526m3（包括1座世界最大的6000m3 高炉投产）。高炉的最高日产达1.7 万吨。技术动向二是Finex 工艺的开发应用，包括200 万吨/年Finex 装置的建成投产，以及Finex 装置生产指标的改善。浦项正致力于将Finex 工艺做为替代高炉的工艺或联合系统进行推广应用。

2.5 南美

南美炼铁生产面临的问题是铁矿粉粒度下降，烧结矿硅含量上升，造成烧结产量下降。由此带来高炉渣量增加，操作难度加大，燃料比升高。对应采取的解决方法是烧结加强混合，改善烧结的透气性；改进焦炭的质量，提高高炉抗高渣量的能力。同时在生产中重视设备的可靠性对生产的贡献。强调对操作人员观念转变的意义。制定了人才培养计划，目标是操作人员具有硕士和博士学位。加强设备维护和研发。计划成立南美炼铁研发中心

编者按

中国生铁产量占世界生铁产量的60%以上，但在资源利用效率、燃料比、环保技术方面，还是远远落后于欧洲和美国。未来炼铁行业的发展将会集中在提高行业集中度、强化环保技术、提高资源利用效率方面。从日益严格的环保标准也可以看出，未来国家将在烧结、球团和高炉污染物排放方面继续强化，并以环保为突破口，有效控制国内钢铁生产。

从对外交流的情况来看，欧洲的UCLOS项目、日本的Course50都是我们学习的目标；从企业发展来看，阿赛洛米塔尔、美钢联、日本JFE等钢铁企业，在自动化控制、集团整体协作、独创性产品方面值得国内众多钢铁企业借鉴。

中国提出的智能制造2025，对于中国钢铁工业的技术和理念提升具有关键的意义。从2016年开始，国家通过政策引导、提高先进技术补助的方法，大大提升了国内各大钢铁企业在未来工业技术提升方面的热情。

来源：钢铁精英

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