我国炼铁节能与环保
1 前言
21世纪炼铁工业发展的重点是节能与环保。这是因为炼铁是钢铁生产中的能耗大户和主要污染源。由烧结、球团、焦化以及高炉各工序组成的炼铁过程，消耗了吨钢总能量的70%左右，同时产生大量粉尘、废气和废水。炼钢铁的能量消耗成为吨钢成本中的重要组成部分，而污染物的排放也对环境造成严重影响。因此，炼铁的节能与环保对整个钢铁工业的健康发展是十分重要的。 自1995年起，我国生铁的产量已连续多年超过1亿t ，成为世界第一产铁大国。然而在节能和环保方面，我国与国外先进水平存在着较大的差距。在经济全球化的今天 ，缩小并最终消除这种差距，是提高我国钢铁工业整体水平和在国际上竞争力的重要方面。
2 在炼铁节能和环保方面存在的主要问题
对比国外先进水平，我国在炼铁节能和环保中存在的主要问题是能耗高和污染严重。
2.1 能耗高
目前，国外先进国家的高炉焦比已达300kg/t以下，燃料比
无线表决器〈500kg/t.而1999年我国重点钢铁企业的入炉焦比为426kg/t，地方骨干企业为488kg/t[1]，燃料比在560kg/t左右。高炉工艺的能耗（标煤）比世界先进水平高50～100kg/t。造成这种现象的主要原因是有以下几点。
（1）原燃料工序能耗高，原燃料质量差，结构不理想。与国外先进水平相比，我国烧结及球团工序能耗（标煤）平均要高出约20kg/t，烧结矿和球团矿的品位分别低4%和3%左右，烧结矿平均粒度较小，入炉粉末含量高，焦炭高温冶金性能差。由于缺少酸性炉料，高炉的炉料结
构普遍处于非理想状态。
信号发射器气囊游丝（2）热风温度低，煤比低，二次能源利用率低。我国的热风温度与国外相比有100～200。Ｃ的差距。喷煤虽然起步较早，近年来也取得较大进步，但大多数厂家的煤比还不高，维持在100～120kg/t的水平。高炉煤气放散率仍较高（1998年全国重点企业为11.3%），一些可以回收的能量，如烧结矿的余热、焦炭显热、高炉煤气显热、热风炉废气显热等，未得到普遍回收利用。
（3）生产率低，生产规模小，装备落后。1998年重点企业高炉利用系数为1.895t/(m3·d)，烧结机平均面积为55m2，重点和地方骨干企业高炉的高炉容仅为550m3。即使重点企业仍有一半以上的高炉装备与国际水平有较大差距[2]。
2.2 污染严重
糖化锅 国外的钢铁粉尘基本得到控制并全部利用。而我国相当一部分企业的炼铁粉尘排放尚未得到有效治理，尤其是高炉出铁场的粉尘治理。高炉尘泥和回收的超细粉尘的利用率较低。
国外对造成大气污染的烧结烟气的SO2处理，北美和欧洲某些国家甚至因此关闭了一些烧结厂，而国内所有钢铁企业均未对烧结烟气的SO2和NOx排放进行任何处理。高炉煤气的大量放散不仅浪费了能源，同时也对大气环境造成严重污染。传统的焦炉，尤其是小焦炉和土焦炉，污染依然严重。此外，炼铁系统由于高能耗而带来的大量CO2排放也是一个潜在的严重环保问题。
3 炼铁节能和环保技术
调整钢铁工业结构，淘汰落后工艺和装备，是我国钢铁工业节能降耗、改善环保的重要方面。目前我国政府已开始关闭包括小烧结机、小焦炉、小高炉在内的高能耗高污染设备，并取得初步成绩。另一方面，
必须对现有生产进行大规模的技术改造，实施各种节能降耗和环保技术，努力使工序各项指标接近或赶上世界先进水平。
3.1 精料技术
原料工序的能耗在整个炼铁能耗中占有一定的比重，而原料准备工序必须坚持以“优质低耗”为核心。
（1）低硅烧结矿生产技术
低硅烧结矿可以显著降低高炉渣量，是高炉降低焦比实现大喷煤的必要条件。低硅烧矿同时具有高还原度、高温性能好等优点。优质低硅烧矿生产技术包括以下两方面。 ①铁矿原料。根据我国铁矿基本上是高硅铁精矿的现状，应选择进口低硅粉矿搭配使用。目前国内年进口铁矿量多于5400万t，铁矿种类也由最初的几种扩大到目前的20余种，有较宽的选择范围。其中南美的一些铁矿含硅很低，如CVRD的Carajas矿的SiO２仅为0.6%。这种铁矿对降低烧结矿硅含量效果显著。
②烧结工艺。降低烧结矿的硅含量会引起烧结矿的低温还原粉化率（RDI）升高、转鼓强度降低以及利用系数下降等。为消除这些不利影响，应采取强化制粒、偏析布料、提高烧结矿碱度、适当增加MgO含量、低温烧结等措施。国外许多厂的烧结矿SiO2含量已降低到5%以下，1998年芬兰罗德洛基钢铁厂为4.2%[3]，目前我国宝钢也达到4.6%[4]的高水平，取得了显著的节焦效果。
（2）提高球团矿品位
球团品位的提高一方面要强调改进所使用精矿的品位，另一方面要大幅度降低澎润土的用量。我国的澎润土配比都在2%以上，高的达
5%~6%，而国外澎润土的配比在0.2%～0.6%之间，仅此一项就损失铁品位2%～3%。降低澎润土配比的主要措施有加强精矿的细磨、控制制粒前
的精矿水分、使用有机粘结剂替代皂土可以完全消除造成球添加剂对精矿品位的影响。国外一些球团厂早在80年代便开始尝试该技术并获得成功[5]。
（3）球团烧结、小球烧结
球团烧结和小球烧结是针对我国细精矿制粒性能差、烧结料层透气性低等问题而开发的烧结新工艺。该 技术通过采取强化制粒、燃料分加、蒸汽预热、偏析布料等措施，在提高产量。改善烧结矿质量的同时，大幅度降低了固体燃耗。
洒钢3号115m2烧结机采用球团烧结法生产碱度0.35～0.55的酸性烧结矿，其固体燃耗为58.51kg/t。而采用普通工艺生产碱度1.5
～ 1.8烧结矿的1、2号烧结机的固体燃耗在73kg/t左右；泰钢采用小球烧结机后，固体燃耗（标煤）降至44.4kg/t；邯钢5×24m2烧结机实施球团烧结改造后（仅一半混合料进行强化制粒），在烧结利用系数提高0.15t/(m2·h)和转鼓指数提高5%的同时，固体燃耗由57.59kg/t降低到50.32kg/t，最低达45.9kg/t；首钢矿业公司6×90m2烧结机进行小球烧结改造后，固体燃耗降低5～8kg/t；济钢一烧改造
后，燃料消耗降低20%。该技术适合我国细精矿烧结的特点，应用效果显著，现已在许多厂推广应用。打地鼠游戏机
洒钢采用球团烧结法生产酸性烧结矿为解决我国缺少酸性炉料开辟了新的途径。酸性球团烧结矿与高碱度烧结矿搭配形成新的高炉炉料结构。目前，涟钢和鞍钢东烧均在进行生产酸性烧结矿的改造。
（4）烧结废热回收技术抗裂网片
废热带走了烧结过程的大部分能量。有统计表明，85%的烧结输入能量最终被排放到大气中去。废热回收的重点应集中在回收烧结矿的显热上。因为显热与烧结废气热相比量大且容易回收。回收的热量可用于
预热点火煤气、热风点火、热风烧结、生产蒸汽或余热发电等。以一台180m2烧结机为例，用热风烧结方式回收余热可降低固体燃耗10%，降低工序燃耗9kg/t，降低烧结矿FeO含量1.2%，降低炼铁焦比2.5kg/t，年综合节能3.49t[6]。
（5）降低烧结漏风率
我国的烧结漏风率较高，平均漏风率在50%左右。其主要原因是密封装置设计不合理，密封材料和设备使用寿命短。因此，应进一步加强对机头机尾两端的密封和滑道的密封，研制密封性好、使用寿命
长的密封装置。对于边缘漏风，则可采取适当增加边缘料水分，同时使用压辊压实边缘的做法来减少漏风。国外已有厂家这么做，并取得实效。
（6）干熄焦技术
干法熄焦是炼焦生产中的一项先进技术。它利用冷的惰性气体（通常为氮气）在干熄炉中与赤热红焦换热从而冷却焦炭。吸收了红焦热量的惰性气体将热量传给干熄焦锅炉产生蒸汽，被冷却的惰性气体再由循环风机鼓入干熄炉冷却红焦。干熄技术具有明显的节能、环保和改善焦炭质量的作用。干熄每吨红焦所能回收的热量可产0.4～0.5t中压蒸汽，并消除和控制有毒、有害物的排放，焦炭的M40可提高3%～8%，M10改善0.3%～0.8%[7]。该技术在宝钢、济钢等厂得到成功应用。
3.2 高炉节能技术
（1）高炉大喷煤技术
从能源替换的角度看，高炉喷煤是炼铁工艺最主要的节能降耗措施。近年来，我国喷煤技术发展较快，如宝钢高炉已达到250kg/t的煤比，处于世界领先水平。相当一部分大中型企业的煤比在100～150kg/t。但总的来说，我国的喷煤水平还不高，还有许多需要改进的地方。除了应继续强调高炉的精料、提高风温及改善高炉操作外，还应重视制粉和喷
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