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1、年 第 期非 焦 炼 铁 及 其 它广 州 市 冶 金 工 业 总 公 司 徐 瑞 生运 用 于 工 业 生 产 中 研 究 得 最 早 、 至 今 也一 、 直 接 还 原 法 产 生 的 必 然 性十 四 世 纪 木 炭 高 炉 的 出 现 , 促 进 了 英 国钢 铁 工 业 的 发 展 , 但 也 破 坏 了 森 林 资 源 。年 英 国 人 亚 德 尔 比 发 明 了 煤 炭 炼 焦 的方 法 , 以 焦 炼 铁 , 出 现 了 炼 铁 史 上 能 源 第 一次 革 命 性 的 变 革 。 这 一 变 革 , 奠 定 了 现 代 高炉 的 基 础 。 随 着 焦 煤 贮 量 日 趋
2、减 少 , 钢 铁 工业 的 能 源 已 面 临 第 二 次 革 命 性 的 变 革 。 这 一变 革 的 实 质 就 是 如 何 在 “ 低 能 耗 高 产 量 的 条件 下 使 炼 铁 生 产 适 应 于 任 一 能 源 或 任 一 能 源组 合 ” 。 因 此 对 高 炉 而 言 , 所 走 的 路 子 是 降焦 比 以 及 能 源 种 类 的 置 换 组 合 作 为 非 高 炉 炼铁 的 直 接 还 原 法 , 由 于 完 全 舍 弃 焦 炉 一 高 炉这 一 模 式 , 而 且 产 品 含 碳 介 于 铁 和 钢 之 间 ,因 此 是 这 一 变 革 中 的 另 一 方 面 。 加
3、上 最 近 快速 发 展 的 熔 融 还 原 法 , 三 者 汇 成 了 当 今 钢 铁工 业 能 源 革 命 的 主 流 。 于 四 十 年 代 开 始 研 究的 直 接 还 原 法 , 八 十 年 代 以 后 发 展 迅 速 ,由 年 的 万 发 展 到 年 的 万 。二 、 目 前 直 接 还 原 发 展 趋 势及 主 要 代 表最 成 熟 的 应 首 推 采 用 天 燃 气 作 还 原 剂 的 竖 炉法 。 世 界 上 第 一 座 初 具 规 模 的 海 绵 铁 竖 炉于 年 在 瑞 典 桑 德 维 克 投 入 工 业 生 产 。 其时 产 量 仅 为 万 。 到 年 已 发 展 到
4、在委 内 瑞 拉 建 造 的 直 径 为 的 竖 炉 , 产 量已 达 万 。 由 于 天 燃 气 价 格 上 升 , 以 及一 些 地 区 无 气 源 , 从 而 使 以 白 煤 为 还 原 剂 和燃 料 的 粒 状 料 层 固 体 还 原 法 得 到 发 展 。 它 们中 最 具 代 表 性 的 方 法 是 回 转 窑 法 。 该 法 的 研究 始 于 年 , 以 生 产 水 泥 的 回 转 窑 为 主 体设 备 进 行 开 发 研 制 。 年 在 澳 大 利 亚 西 钦 公司 用 于 红 金 石 和 铁 的 分 离 , 年 在 新 西 兰生 产 海 绵 铁 正 式 投 产 。 至 年 全
5、 世 界 已 有 该装 置 套 , 总 生 产 能 力 达 万 。 目 前 世界 上 最 大 的 回 转 窑 为 小 义 , 设 计 能 力为 万 , 该 窑 建 在 加 拿 大 。在 直 接 还 原 的 开 发 过 程 中 , 年 代 以 前曾 先 后 提 出 过 近 百 种 的 固 态 还 原 法 , 经 过 实践 和 时 间 的 淘 汰 , 年 有 多 种 应 用 在 工 业生 产 上 。 到 获 据 国 际 钢 铁 协 会 统 计 , 目 前一 泛 用 于 工 业 生 产 的 直 接 还 原 法 主 要 有 六 种见 表 。表 飞还 原 方 法 反 应 “ 各 还 原 “ “ 种 类
6、产 量 万 , 所 占 匕 “ ”卫 坚 竺 一 一 一 兰 一 一 上 竺 一 一 卜 一 立 卫 红 一 一 一 当 竺 一 一 一 坐 一一 竺 竺 一 一 竺 兰 里 生 一 一 止 少 一 卜 一 一 兰 一 一 一 一 一 望 二 一 一一 兰 些 上 一 卜 一 卫 兰 兰 一 一 一 进 一 一 阵 一 生 一 一 一 一 兰 生 一一 里 一 卜 一 一 里 全 犷 一 一一 一 竺 一 呈 一 卜 上 一 一一 卫 竺 二 一 卜 三 兰 色 一 一 一 里 一 一 二 兰 一 一 一 一 燮 一 流 化 床 气 体 “ 。 。 年 第 期 南 方 钢 铁三 、 主 要 工
7、 艺 方 法 的 特 点直 接 还 原 法 的 分 类直 接 还 原 法 的 分 类 , 有 按 还 原 剂 的 种 类来 分 的 如 气 基 法 、 煤 基 法 , 也 有 按 设 备来 分 的 如 竖 炉 法 、 回 转 窑 法 。 考 虑 到 今后 还 原 设 备 的 发 展 , 本 人 倾 向 于 按 含 铁 炉 料的 形 态 及 还 原 剂 的 种 类 来 划 分 较 好 , 这 样 ,诸 多 的 直 接 还 原 法 划 分 为 以 下 四 大 类粒 状 料 层 气 体 还 原 法 如 记 、粒 状 料 层 固 体 还 原 法 如 , 粒 状 固 定 炉 床 法 如粉 状 流 化 床
8、 法 如直 接 还 原 工 艺 方 法 的 特 点 比 较类 典 型 设 备 为 竖 炉 , 说 得 形 象 一 点就 是 高 炉 沿 炉 腰 截 断 的 上 半 部 份 。 从 热 力 学的 角 度 看 , 竖 炉 是 一 种 最 理 想 的 间 接 还 原 设备 。 但 由 于 它 必 须 使 用 气 体 还 原 剂 , 故 只 有在 具 有 气 源 的 地 方 采 用 才 合 算 。 如 果 采 用 白煤 造 气 法 , 将 煤 转 化 为 气 , 这 将 大 大 加 大 投资 和 运 作 成 本 。类 典 型 设 备 是 回 转 窑 。 它 的 炉 料 填充 率 为 , 故 窑 的 空
9、 间 利 用 率 低 , 设备 庞 大 , 且 在 运 作 中 热 还 原 气 从 上 部 的 空 间导 出 , 热 效 率 低 。 将 回 转 窑 与 竖 炉 相 比 , 虽然 前 者 能 耗 高 于 后 者 , 但 由 于 白 煤 价 格 比 天然 气 便 宜 , 故 生 产 成 本 反 而 会 较 竖 炉 为 低 。就 投 资 而 言 , 回 转 窑 约 为 竖 炉 的 倍 , 但回 转 窑 对 原 燃 料 的 适 应 性 较 竖 炉 强 , 尤 其 表现 在 对 煤 的 热 爆 裂 性 和 矿 石 的 低 温 还 原 粉 化性 方 面 。类 典 型 设 备 是 反 应 罐 如 。由 于
10、 装 料 预 热 还 原 冷 却 轮 番 在每 个 罐 上 进 行 , 生 产 不 连 续 。 目 前 世 界 上 有套 此 装 置 , 生 产 能 力 达 万 , 但 已 多年 未 见 生 产 报 道 。类 目 以 下 的 矿 粉 配 还 原 气 , 在多 级 反 应 器 中 进 行 。 特 另 是 气 一 固 反 应 的 接触 表 面 积 大 , 但 要 将 其 吹 起 来 并 呈 半 沸 腾 的流 态 化 状 态 , 需 要 较 高 压 头 的 风 机 和 多 个 反应 器 。 矿 石 要 研 磨 , 产 品 易 自 燃 , 需 压 块 ,由 于 环 节 多 、 设 备 复 杂 , 仅
11、有 年 于 委 内 瑞拉 投 产 的 厂 一 个 , 历 时 五 年 于 年 才达 设 计 指 标 万 。融 熔 还 原 法是 六 十 年 代 迅 速 发 展 起 来 的 一 种 流 程短 、 投 资 少 、 节 能 、 高 效 、 利 于 环 保 的 一 种非 高 炉 炼 铁 法 。 特 点 是 上 部 采 用 流 化 床 或竖 炉 作 预 还 原 , 下 部 采 用 电 热 、 喷 煤 燃 烧 或等 离 子 能 作 终 还 原 , 再 将 在 终 还 原 炉 产 生 的气 体 作 为 上 部 预 还 原 炉 的 还 原 气 。 目 前 经 过中 间 试 验 和 半 工 业 性 试 验 的
12、方 法 有 多 种 ,其 中 有 种 已 经 过 年 产 万 的 半 工 业 性试 验 。 最 具 代 表 性 并 率 先 投 入 生 产 的 为法 。 该 法 由 三 部 份 组 成 还 原 竖 炉预 还 原 、 融 熔 气 化 炉 终 还 原 及 产 生 还原 气 和 热 风 旋 流 器 对 热 还 原 气 除 尘 。该 法 由 奥 钢 联 与 西 德 科 夫 公 司 合 作 开 发 , 于年 在 南 非 建 成 投 产 。 设 计 能 力 为 万 ,年 开 始 进 入 稳 定 的 正 常 性 的 生 产 。 本 人 认为 , 该 法 的 关 键 在 于 设 备 及 设 备 之 间 的 连
13、 接件 的 寿 命 , 特 另 是 融 熔 气 化 炉 顶 部 及 热 风 旋流 器 两 部 份 。四 、 主 要 工 艺 方 法 的 投 资 比 较由 于 世 界 各 地 的 环 境 条 件 , 价 格 因 素 等差 异 较 大 , 投 资 额 的 大 小 很 难 用 绝 对 数 准 确地 表 示 出 来 并 加 以 比 较 。 就 以 本 国 为 例 ,年 北 京 钢 铁 研 究 总 院 对 山 东 、 重 庆 、 海 南 岛三 地 就 拟 建 采 用 天 燃 气 的 竖 炉 法 投 资 作 了 一个 测 算 , 依 上 述 顺 序 规 模 分 别 为 万 、万 、 万 , 单 位 投 资
14、 分 别 为 , 单 位 均 为 元 吨 年 。 海 南 岛年 第 期由 于 是 特 区 , 故 数 字 大 相 径 庭 , 下 面 仅 以 相对 数 字 说 明 。 长 短 流 程 比 较在 万 的 规 模 , 高 炉 含 焦 炉 、烧 结 转 炉 法 与 回 转 窑 直 接 还 原 电炉 法 相 比 较 , 单 位 投 资 费 用 前 者 较 后 者 高 出美 元 吨 钢 年 , 大 于 此 规 模 则 差 距减 小 , 反 之 加 大 。方 法 比 较回 转 窑 与 竖 炉 相 比 , 为 , 。回 转 窑 与 高 炉 焦 炉 烧 结 相 比 ,为 。 融 熔 法 中 的 与 高 炉 焦
15、 炉 烧 结 相 比 为 , 。以 上 对 比 数 字 是 参 照 国 外 多 家 数 据 加 以综 合 而 得 出 。 就 我 国 而 言 , 关 键 设 备 和 技 术进 口 , 比 例 数 字 肯 定 会 有 变 化 因 对 方 会 将开 发 投 入 计 入 设 备 价 格 中 去 。五 、 对 发 展 广 东 非 高 炉炼 铁 法 的 看 法当 清 政 府 的 两 广 总 督 在 湖 北 大 冶 创 建 我国 第 一 个 钢 铁 厂 的 时 候 , 岭 南 的 先 民 们 早 已在 深 山 老 林 以 木 材 炼 土 铁 了 。 年 粤 东 地区 平 远 焦 岭 一 带 的 民 间 炼
16、 铁 技 工 去 四 川 学 回木 炭 高 炉 炼 铁 法 , 使 木 炭 小 高 炉 遍 地 开 花 ,虽 然 曾 有 过 以 木 炭 生 铁 铸 成 的 铁 锅 畅 销 海 内外 , 名 扬 东 南 亚 的 辉 煌 , 但 毕 竞 没 有 这 么 多的 森 林 资 源 可 供 采 伐 。 年 代 开 始 采 用 以 当地 出 产 的 白 煤 为 燃 料 进 行 炼 铁 , 经 过 几 年 的探 索 , 在 “ 以 下 的 高 炉 上 使 用 块 煤 炼 铁获 得 成 功 。 年 由 省 委 工 交 战 线 提 出 “ 五 朵金 花 ” 的 白 煤 炼 铁 技 术 攻 关 , 其 中 就 有 平 远的 白 煤 粉 造 球 炼 铁 , 阳 春 的 白 煤 型 焦 炼 铁 及韶 钢 试 验 车 间 的 自 煤 造 气 竖 炉 海 绵 铁 , 所 有这 一 切 都 是 为 了 充 分 利 用 本 省 的 白 煤 和 矿 石资 源 发 展 钢 铁 工 业 。 目
