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1、 1到到 2020 年中国冶金科学和技术发展指南年中国冶金科学和技术发展指南冶冶 金金 石石 灰灰 部部 分（草稿）分（草稿）鞍山焦化耐火材料设计研究总院 魏 同 吴运广 2003.12.261 现状和主要特点近年来我国钢铁工业高速发展，2001 年中国钢产量为 1.50866 亿吨。2002年中国钢产量为 1.81552 亿吨。预见我国 2005 年铁产量 2.45 亿吨/年、2010 年3.05 亿吨/年水平。中长期内，钢铁工业仍是我国国民经济重要基础产业和支柱产业，钢铁技术发展进入了全面繁荣新时期，钢铁生产总体上处于中等发达国家水平。2002 年下半年后，由于钢铁市场需求的拉动，我国钢铁
2、工业成为前所未有的投资热点，新增从烧结炼铁炼钢轧钢成套生产能力约 0.81 亿吨，将在 2004 年陆续投产。其中相当大比例是民营大厂投资。冶金石灰是钢铁冶炼重要辅料，应该努力与之相适应。预见 2003 年我国铁、钢产量突破 2 亿吨，消耗石灰 2000 万吨，其中炼钢消耗石灰（含轻烧白云石）约 1300 万吨，烧结消耗石灰 630 万吨，其他约 70万吨。基本上满足了近年来钢铁工业高速增长对石灰数量要求，但是，炼钢需求的优质活性石灰比例低，烧结用石灰靠大量外购土窑石灰，以及石灰石精料等问题仍急待解决。1.1 冶金石灰的产量历来，将冶金部所属重点钢铁企业石灰厂列为“全国重点冶金石灰企业” ，生
3、产报表可信度高。过去钢铁的发展，主要靠重点钢铁企业的推动。从中国石灰协会整理的 2001 年2003 年 9 月前企业生产报表， “全国重点冶金石灰企业生产量”按窑型汇总情况见下表 1。我们将 2000 年2002 年全国钢产量、烧结矿、石灰产量和石灰消耗列于表 22003 年我国钢产量可能突破 2.3 亿吨，19 月份重点冶金石灰企业上报石灰产量 698 万吨。预见全年石灰产量可能超过 1000 万吨，全年炼钢消耗石灰1330 万吨。2003 年全国烧结矿按 3 亿吨推算，需要烧结用石灰 630 万吨。2表 1 全国重点冶金石灰企业生产量汇总表全国重点冶金石灰企业生产量汇总表2000 年20
4、01 年2002 年2003 年 19 月窑型 产量百分 比,%产量百分比 , %产量百分比 , %产量百分比 , % 竖窑345515040964292190020 竖窑改进型17965248.99 25888947.68 88218543.99气烧窑91217312.30137507415.0693442313.38 弗卡斯9050690988394998 麦尔兹719943819204593622引 进 竖 窑套筒窑19134013.5045150814.9149726521.28回转窑187079225.21204090822.35139812320.02 悬浮窑928521.33 合
5、计59126177419556100.009133000100.006983488100.00表 2 2000 年年2002 年钢产量、烧结矿、石灰产量年钢产量、烧结矿、石灰产量 和石灰消耗和石灰消耗项目2000 年2001 年2002 年钢产量， 亿吨1.28501.50861.8155转炉钢比例， 81.883.584炼钢用灰单耗， kg/t66.0561.060.0炼钢用灰， 万吨8499201090烧结矿， 亿吨1.932.262.72烧结矿用灰单耗，kg/t212121烧结矿用灰，万吨405475572重点厂上报石灰产量，万吨592742913石灰厂统计厂家345060宝钢百万吨级石
6、灰厂是我国石灰厂的样板，2002 年宝钢石灰用量及消耗指标列于表 3表 3 20022002 年宝钢全年石灰供量及消耗指标年宝钢全年石灰供量及消耗指标一炼钢二炼钢电炉烧结产品供量 万吨单耗 kg/t供量 万吨单耗 kg/t供量 万吨单耗 kg/t供量 万吨单耗 kg/t水处理万吨化工万吨块灰23.312810.2226.43.7145轻烧 白云 石13.85206.8919-粉灰37.0728.40.70760.0583我国冶金石灰消耗总体水平与国际水平相比还有一定差距，国际消耗水平见表 4表 4 国际炼钢消耗冶金石灰水平国际炼钢消耗冶金石灰水平地区冶金石灰消耗，kg/t轻烧白云石，kg/t工
7、艺特点欧共体4051） 铁水全脱 S 2） 轻烧白云石的 MgO 含量高日本30151） 铁水全三脱 2） 少渣炼钢美国炼钢消耗冶金石灰水平介于欧共体与日本之间。冶金石灰消耗与炼钢水平、石灰质量密切相关，宝钢已达到国际先进水平。但国内总体冶金水平与国外先进水平还有相当差距，希望在中长期发展中得到解决。近年来大、小钢铁厂一起上，发展迅猛，新上的石灰项目中一部分是老企业扩建，有相当部分是民营企业，还没有加入中国石灰协会，没有他们的生产报表。新增产量的估算分 3 部分，近 3 年冶金系统某设计院施工设计工程 16 个合计 370.7 万吨（见表 6） ；由兄弟设计单位设计约 200 万吨；石灰厂推广
8、气烧窑、废气调控窑约 100 万吨，合计新增产量 700 万吨。这些项目对中长期冶金石灰产量增长和质量提升，将发挥巨大作用。表 5 20012003 冶金系统某设计院施工设计工程统计冶金系统某设计院施工设计工程统计 个/万吨回转窑麦尔兹弗卡斯新型气烧大型机立窑工程/产量工程/产量工程/产量工程/产量工程/产量5/240.83/40.43/34.54/351/2064.9510.909.319.445.40总计：16 工程 370.7 万吨(其中有 24 万吨轻烧白云石)1.2 冶金石灰质量1.2.1 冶金石灰质量与冶炼的关系氧气转炉炼钢成为世界各国炼钢的主要手段后，石灰的质量引起了重视。由于氧
9、气转炉炼钢冶炼时间缩短，工业发达国家在 6070 年代开始采用活性石灰。进入 80 年代后随着冶炼技术发展，特别是氧气顶底复合吹炼加炉外精炼，冶炼钢种范围不断扩大；超高功率电炉炼钢的发展；以及要求实现炼钢过程自动控制，这就要求石灰活性好、成分稳定、杂质含量低（尤其是 S、P 含量） 、4粒度5合适。实践证明炼钢使用活性石灰比使用普通石灰带来的主要好处有：缩短吹氧时间 10左右；钢水收得率提高1；石灰消耗节省2030；废钢用量约增加 2.5；萤石消耗节省 2530；大幅度提高转炉炉衬寿命；提高脱 S、脱 P 效果；提高炼钢温度命中率，由原来 60提高到 75，使炼钢过程自动控制有了可能等。1.2
10、.2 冶金石灰品种、质量要求冶金石灰有行业标准，详见冶金石灰YB/T042-1993。在黑色冶金中，炼钢、烧结是消耗冶金石灰大户，其他少量用于铁水预处理、炉外精炼、水处理等。炼钢对石灰质量要求最严。近年来为了强化烧结、提高烧结矿产量和改善质量，在高碱度烧结矿生产中，用生石灰代替小粒石灰石，且质量要求不断提升。各钢铁企业针对使用需要对石灰质量有具体技术要求。冶金石灰包括普通冶金石灰和镁质冶金石灰，此外派生出钝化石灰、轻烧白云石等品种。钝化石灰主要是提高强度并保持较高的活性度。使用轻烧白云石提高渣的碱度，有利于提高转炉炉衬寿命，发展很快，目前国内已有一半钢厂采用。以首钢和宝钢为例，对上述产品的要求
11、列表如下表 6 宝宝钢钢对对石石灰灰质质量量要要求求化 学 组 成 , %原料名 称、粒 度， mmCaoMgOSiO2Al2O3Fe2O3PSC O 2活性度ml转炉用 石灰 5-3091.3180电炉用 石灰 15-3091.3180烧结用 灰88.5 90.5160转炉用 轻烧白 云石灰 5-3052.434.1120 6注：活性度测定方法不同于行业标准，其方法为取 25g 生石灰4N HCl 的滴定值国外冶金石灰的质量列于下表 7。7表 7 国外冶金石灰质量指标国外冶金石灰质量指标化学成分活性度国别CaOMgOSiO2S(P)灼减HCl 4mol/ml 401 10 min温升法美国9
12、2960.520.0360.51 .51315德国949792933601.2.3 我国冶金石灰质量状况 2002 年宝钢共使用石灰 95.81 万吨，其中宝钢石灰分厂供应 93.9 万吨，外购石灰2 万吨供烧结，两种石灰质量有明显的差别，详见表 8。表 8 宝钢石灰分厂石灰与外购石灰质量比较宝钢石灰分厂石灰与外购石灰质量比较石灰品种CaoSiO2MgOSP活性度 （25g） ， ml宝钢回转 窑石灰95960.50.40.0050. 010.005185外购竖窑 石灰8424大部分31.00.040.0 60.01120中国石灰协会收集整理的“全国重点冶金石灰企业生产量表” ，生产数据分析如
13、下：根据“全国重点冶金石灰企业生产量表” ，摘除未报活性度企业产量，余下企业产量用冶金石灰行业标准全面衡量。其中有一些冶金石灰活性度符合高等级石灰，但因 CaO 含量低或灼减高，或因 CaO 含量和灼减量二项同时都差，也有少数是 SiO2含量高而降级。经整理得出表 9。8表 9 部分重点冶金石灰企业质量汇总表部分重点冶金石灰企业质量汇总表项 目2001 年2002 年2003 年 19 月检查量检查量， t6633071 82144736008851数量 t百分比, 数量 t百分比, 数量 t百分比 591351389.15726126188.40462593376.99其中：冶金石灰平均活性
14、度 309.2ml平均活性度 301.4ml平均活性度 317.2ml数量 t百分比, 数量 t百分比, 数量 t百分比 71955810.8595321211.60138291823.01其中：镁质冶金石 灰平均活性度 258.4 ml平均活性度 250.9 ml平均活性度 261.8 ml满足各项指标满足各项指标数量 t百分比, 数量 t百分比, 数量 t百分比 特级110065716.59117489514.30103732917.26一级123882718.68144279117.56121945020.17二级187463628.26259508231.59133636622.24三
15、级145501021.94170568820.7662015710.32冶 金 石 灰级外品2443833.683428054.174201366.99特级000000一级535050.81870001.062085493.47二级1913402.882749153.3566421111.05镁 质冶金石灰三级4747137.165912977.205101588.49注：1） “检查量”指全国冶金石灰企业报表中有活性度指标的产量；2）表中列出的冶金石灰平均活性度和镁质冶金石灰平均活性度是各自算术平均数。按表 9 ， “重点冶金石灰”2003 年特级、一级冶金石灰 40.9 ，二、三级冶金石灰 52.1 ，级外品 6.99 。“非重点冶金石灰”由于基本都是 5060 年代旧式机立窑或旧式气烧窑，产出石灰基本是二、三级冶金石灰。估计 2003 年特级、一级冶金石灰约 20 ，二、三级冶金石灰 80 。目前估计特级、一级冶金石灰约35 ，二、三级以下冶金石灰 65 。近年来新增约 700 万吨冶金石灰，如天钢、南京钢
