近年來隨著全球能源市場(chǎng)的變化和環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，非高爐煉鐵技術(shù)作為一種清潔、節(jié)能、降耗的新技術(shù)、新工藝，越來越受到業(yè)界人士的高度關(guān)注。如果在該技術(shù)上實(shí)現(xiàn)突破，可能會(huì)推動(dòng)鋼鐵生產(chǎn)工藝的顛覆性變化。而在這些前沿技術(shù)中，熔融還原技術(shù)（COREX、FINEX）是目前非高爐煉鐵技術(shù) 中工業(yè)化應(yīng)用較為成熟的工藝。其中，寶鋼集團(tuán)為了掌握鋼鐵新工藝的前沿技術(shù)、加速中國煉鐵技術(shù)的進(jìn)步，于2007年和2011年引進(jìn)兩套 COREX 煉鐵裝置并相繼投產(chǎn)，在羅涇中厚板分公司運(yùn)行了4年；同時(shí)結(jié)合新疆地區(qū)資源稟賦，成功 搬遷COREX-3000至八鋼并順利投產(chǎn)，并結(jié)合當(dāng)?shù)刭Y源情況，較好地發(fā)展了具有八鋼特色的熔融還原技術(shù)?？傮w來看，經(jīng)過寶鋼這些年的不斷摸索和生產(chǎn)實(shí)踐，基本實(shí)現(xiàn)了引進(jìn)技術(shù)、掌握技術(shù)、消化技術(shù)的目的，也為結(jié)合不同區(qū)域的資源稟賦條件來發(fā)展非高爐煉鐵技術(shù)做出了積極探索。

本文結(jié)合國際上和寶鋼自身在熔融還原爐方面一些積極探索和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，提出未來發(fā)展熔融還原煉鐵技術(shù)需要關(guān)注和思考的地方。

1 全球主要非高爐煉鐵技術(shù)使用情況和特點(diǎn)

1.1 全球主要非高爐煉鐵技術(shù)情況為了解決焦煤資源短缺、焦煤價(jià)格居高不下的影響，并滿足日益提高的環(huán)境保護(hù)要求、降低鋼鐵生產(chǎn)流程中的能耗和污染，全球煉鐵工作者積極開發(fā)了多種非高爐煉鐵技術(shù)，這些不同的工藝和技術(shù)流派近年均取得了較大進(jìn)展，已經(jīng)成為鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、環(huán)境友好發(fā)展的前沿技術(shù)。非高爐煉鐵技術(shù)從大的工藝路線來區(qū)分，可以分為直接還原技術(shù) （氣基、煤基 ）、熔融還原技術(shù)（COREX、FINEX、Hismelt）兩個(gè)主要類型。

直接還原煉鐵工藝主要產(chǎn)品是固態(tài)海綿鐵，供電爐煉鋼用。按還原劑的類型分，有氣基和煤基直接還原兩大類；按反應(yīng)器的類型，分為豎爐法、流化床法、回轉(zhuǎn)窯法、轉(zhuǎn)底爐法以及罐式法等。直接還原的優(yōu)點(diǎn)是流程短，沒有焦?fàn)t，污染較少；缺點(diǎn)是對(duì)原料要求嚴(yán)，要用高品位的鐵礦，氣基必須要有廉價(jià)、豐富的天然 氣，回轉(zhuǎn)窯要用灰熔點(diǎn)高、反應(yīng)性好的煤。此外，直接還原海綿鐵的生產(chǎn)成本一般比廢鋼價(jià)格高，影響其推廣。因此，直接還原工藝雖然是比較成熟的，但受到各地的資源條件的限制，發(fā)展緩慢，目前多用于高爐煉鐵的輔助工藝，如用于處理和回收鋼廠含鋅粉塵的轉(zhuǎn)底爐工藝，近年開始在沙鋼、日照、天津榮程、萊鋼、馬鋼等廠有大量生產(chǎn)實(shí)踐。

熔融還原技術(shù)是以煤為主要能源、以氧或富氧空氣為反應(yīng)介質(zhì)進(jìn)行還原和熔化的氧煤工藝（如COREX、DIOS、HIsarna 等），或者是以煤為 還 原劑、以電為主要熱源的電煤工藝（如INRED、EL-RED等）數(shù)十種熔融還原工藝［２］。由于前幾年隨著焦煤和鐵礦石價(jià)格飛漲，環(huán)境保護(hù)、節(jié)能降耗、降低生產(chǎn)及投資成本壓力不斷增長，激發(fā)了熔融還原技術(shù)的開發(fā)熱情，使其成為煉鐵新的工藝研究熱點(diǎn)，被寄予取代高爐煉鐵工藝的厚望，工藝上也取得了較明顯的進(jìn)步，并且逐步開始大規(guī)模進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。其中最主要的有奧鋼聯(lián)的COREX工藝、韓國的FINEX法和力拓開發(fā)的HIsmelt技術(shù)。和高 爐 流程比，熔融還原的特點(diǎn)是主要用煤、不用或很少用焦，因而可以不建焦?fàn)t，全用氧氣而不用空氣鼓風(fēng)。COREX法可以用和高爐一樣的塊狀含鐵原料，FINEX法可直接用粉礦作原料。當(dāng)然從實(shí)際使用效果來看，在替代高爐長流程中尚有許多明顯的不足，這也是本文后續(xù)需要重點(diǎn)論述的內(nèi)容。

1.2 浦項(xiàng)FINEX技術(shù)發(fā)展與使用情況

1995年韓國 浦項(xiàng)從奧鋼聯(lián)引進(jìn)了COREX-2000，并在此基礎(chǔ)上歷時(shí)十余年，投入了十余億美元，對(duì)一些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)，并于2007 年4月在韓國浦項(xiàng)建成了150萬t的FINEX產(chǎn)線并投入商業(yè)化生產(chǎn)。

FINEX工藝克服了高爐、COREX爐、直接還原豎爐工藝的一些缺點(diǎn)，使用資源豐富廉價(jià)的鐵粉礦（平均粒度為1~3mm，最大粒度小于8mm），并對(duì)粉煤進(jìn)行壓塊技術(shù)，以廉價(jià)普通煤和粉礦作為原材料，省去煉焦和燒結(jié)工藝，在原料端大幅提高了實(shí)用性；同時(shí)，以流化床為預(yù)還原方法，熔融氣化爐與COREX相同，實(shí)現(xiàn)了在COREX技術(shù)基礎(chǔ)上的發(fā)展和進(jìn)步。FINEX工藝流程如圖１所示。

從韓國浦項(xiàng)的報(bào)道來看，其宣稱FINEX工藝與傳統(tǒng)煉鐵技術(shù)相比鐵水成本可降低近20%，總體投資是高爐流程的80%，環(huán)保水平與COREX相當(dāng)，鐵水質(zhì)量與高爐、COREX爐相當(dāng)，設(shè)備利用率與COREX爐相當(dāng)。但從目前該項(xiàng)技術(shù)的推廣進(jìn)程看，應(yīng)該沒有這么樂觀。FINEX 工藝的核心技術(shù)是流化床還原技術(shù)，即通過流化床還原爐，使 用COREX工藝的熔融氣化爐制得還原氣對(duì)粉礦進(jìn)行還原，但該法流化床使用精礦粉的穩(wěn)定性、預(yù)還原礦粉的壓塊和煤壓塊技術(shù)穩(wěn)定性、生產(chǎn)成本和投資等問題還有待于生產(chǎn)的檢驗(yàn)。近年浦項(xiàng)計(jì)劃在印度和越南的新建鋼廠中推廣使用FINEX技術(shù)，并將其作為浦項(xiàng)進(jìn)一步增長和全球化的關(guān)鍵技術(shù)。

1.3HIsmelt工藝發(fā)展及使用情況

HIsmelt工藝是一種直接使用粉礦、粉煤的鐵浴熔融還原煉鐵工藝。該工藝于1982年由力拓開始研發(fā)，2003年1月動(dòng)工建設(shè)HIsmelt示范工廠，2005年4月開 爐，2008年12月停 產(chǎn)。2009年，力拓與塔塔鋼廠的CCF 工藝結(jié)合，開 發(fā)HIsarna工藝，2011年6月開始工業(yè)試驗(yàn)，一共試驗(yàn)了2個(gè)月，最長連續(xù)試驗(yàn)時(shí)間為12h，由于石灰噴槍出故障，后又遇到歐洲鋼廠經(jīng)濟(jì)危機(jī)，試驗(yàn)停止。

HIsmelt熔融還原的工藝原理是用噴槍向鐵浴熔融還原爐熔渣層內(nèi)噴吹粒度小于6mm的鐵 礦粉、熔劑和煤粉；富氧的高溫?zé)犸L(fēng)從爐頂噴入，與熔融還原煉鐵技術(shù)發(fā)展情況和未來的思考池里逸出的CO、H₂進(jìn)行二次燃燒，釋放出熱能，在強(qiáng)烈的渣鐵噴濺攪動(dòng)中完成熱傳遞，熔化噴入的固體原料。HIsmelt熔融還原爐內(nèi)有很強(qiáng)的氧化性氣氛，因而爐渣 有 良 好 的 脫 磷 效 果，適合冶煉高磷鐵礦。HIsmelt工藝產(chǎn) 出 的 鐵 水 磷 質(zhì) 量 分 數(shù) 低，硫 質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，幾乎不含硅。它不能直接供傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)爐使用，要添加硅鐵、錳鐵，并進(jìn)行爐外脫硫才能達(dá)到煉鋼的要求。2009年，塔塔為了ULCOS項(xiàng)目與力拓合作，力拓的HIsmelt工藝和塔塔鋼鐵的旋風(fēng)熔煉工藝（CCF，后改稱Isarna），建成 HIsarna工藝，如圖2所示，并在在荷蘭艾默伊登建設(shè)中試裝置（爐體直徑為2.6m，設(shè)計(jì)產(chǎn)能為6萬t/年），目的是開發(fā)降低CO₂排放的煉鐵新技術(shù)。該裝置共進(jìn)行了3次測(cè)試，最長穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間 為12h。HIsarna工藝與HIsmelt工藝的差別就是用 CCF替代了流化床預(yù)熱預(yù)還原，高于1500℃的高溫煤氣直接在CCF中與鐵礦石接觸，可以將鐵礦石熔化、預(yù)還原。

HIsarna工藝屬于非高爐煉鐵的前沿技術(shù)，使用鐵浴熔融爐作為終還原設(shè)備，采用高氧化性爐渣操作，因此在高磷礦、鋼廠含鋅粉塵等特殊礦處理方面有優(yōu)勢(shì)，該工藝后續(xù)進(jìn)展值得密切關(guān)注。

1.4 COREX技術(shù)使用情況

COREX工藝的開發(fā)始于20世紀(jì)70年代 末，由德國KOPF工程公司和奧鋼聯(lián)聯(lián)合進(jìn)行小型試驗(yàn)后，于1981年在德國的克爾（KEHL/RHINE）建成了年產(chǎn)6萬t鐵水的半工業(yè)試驗(yàn)裝置（即KR法），利用該裝置進(jìn)行了10次共6000h的半工業(yè)試驗(yàn)。到1987７年，共試驗(yàn)了來自世界各地的18種煤和14種塊礦、球團(tuán)和燒結(jié)礦，證明了這種工藝的可行性。1985年南非鋼鐵公司（ISCOR）引進(jìn)此項(xiàng)技術(shù)，于1987年11月建成了世界上第一座年產(chǎn)30萬t鐵水的 COREX 煉鐵 裝 置。經(jīng)過兩年的測(cè)試和改進(jìn)，于1989年正式投產(chǎn)，一個(gè)月后就達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)，該法工業(yè)化生產(chǎn)成功是熔融還原技術(shù)的一次突破性進(jìn)步，成為煉鐵工藝的新模式。

COREX工藝以塊礦、球團(tuán)為含鐵爐料，直接用煤作能源。鐵氧化物的預(yù)還原及終還原分別在預(yù)還原豎爐和熔融氣化爐中進(jìn)行，其中COREX裝置中的熔融氣化爐有一個(gè)塊煤的結(jié)焦過程，可在爐內(nèi)形成一個(gè)所謂的焦炭床層，從而提高鐵水溫度并對(duì)鐵水成分進(jìn)行控制，生產(chǎn)出類似于高爐的鐵水，如圖2所示。

目前，世界上 正 在 生 產(chǎn) 的 COREX裝置 有 如 下4家：（1）韓國 浦 項(xiàng) 廠（Pohang）1座 C2000COREX爐，產(chǎn)鐵水為60~80萬t/年，于1995年投產(chǎn)；（2）印度JINDAL廠2座C2000COREX爐＋直接還原豎爐，產(chǎn)鐵水為2×80萬t/a，第1套裝置己于1999年12月投產(chǎn)，第2套裝置于2001年8月投產(chǎn)；（3）南非SALDANHA廠1座 C2000，為COREX爐＋直接還原豎爐，產(chǎn)鐵水為65萬t/a，于1998年12月投產(chǎn)；（4）寶鋼集團(tuán)八一鋼鐵，由羅 涇 搬 遷 COREXC3000，產(chǎn)鐵為135萬t/a，于2015年6月18日點(diǎn)火送氧并成功出鐵，并維持在日產(chǎn)鐵32000t水平，后因新疆地區(qū)鋼鐵產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，經(jīng)濟(jì)效益下滑，以及事故檢修而停產(chǎn)［4-5］。

2寶鋼 COREX爐使用和發(fā)展情況

2.1羅涇 COREX建設(shè)和使用情況

寶鋼1號(hào) COREX爐 于2007年11月8日 投產(chǎn)，從運(yùn)行近4年的生產(chǎn)實(shí)績看，主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)呈逐年改善 趨 勢(shì)。2010年公司加大對(duì)COREX爐生產(chǎn)技術(shù)的攻關(guān)力度，一些主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)明顯得到 提 升，1號(hào) COREX爐投產(chǎn)以來歷年指標(biāo)見表1。

4年間，寶鋼為了提升 COREX成本競(jìng)爭(zhēng)力，著重在以下４個(gè)方面加大攻關(guān)力度，相繼取得較好效果：（1）提高產(chǎn)能和作業(yè)率，發(fā)揮規(guī)模優(yōu)勢(shì)；（2）降低配礦成本，提高入爐塊礦比；（3）降低配煤成本，使用性價(jià)比較高的煤種；（4）降低燃料比和焦比，減少燃料消耗。其中塊礦使用比例接近45%的設(shè)計(jì)值；燃料比逐步穩(wěn)定，達(dá)到900～1000kg/t；穩(wěn)定 和 提 高豎爐的金屬化率，減少DRI螺旋和下降管堵塞次數(shù)；大幅減少風(fēng)口破損數(shù)量，持續(xù)改進(jìn)鐵水質(zhì)量等技術(shù)進(jìn)步，從4年間的生產(chǎn)情況看，寶鋼基本掌握了COREX生產(chǎn)工藝和技術(shù)，也實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)。

2.2寶鋼 COREX搬遷八鋼原因和使用情況

2.2.1 COREX爐搬遷八鋼

羅涇COREX爐在4年的生產(chǎn)期間生產(chǎn)穩(wěn)定性逐年改善，主要技術(shù)指標(biāo)明顯提升，基本達(dá)到設(shè)計(jì)水平，但羅涇COREX爐的原燃料主要來自進(jìn)口，按照奧鋼聯(lián)的設(shè)計(jì)，需要60%比例球團(tuán)和40%比例優(yōu)質(zhì)塊礦，焦炭比例達(dá)到25%，同 時(shí)由于設(shè)備的穩(wěn)定性和可持續(xù)生產(chǎn)能力偏弱，造成鐵水成本和高爐鐵水成本相比不具備競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，基本要比同期高爐鐵水成本高出20%-50%。與此同時(shí)，羅 涇 在COREX爐后續(xù)匹配的是中厚板產(chǎn)線，在2010-2012年間，國內(nèi)中厚板市場(chǎng)供大于求，厚板價(jià)格下滑明顯，導(dǎo)致羅涇中厚板廠盈利能力嚴(yán)重不足，持續(xù)處于較大虧損狀態(tài)。與此同時(shí)，從資源稟賦看，寶鋼集團(tuán)下屬的八鋼公司地處新疆，煤炭資源豐富，同時(shí)鐵礦石資源也比較符合COREX使用特點(diǎn)，八鋼經(jīng)過反復(fù)技術(shù)論證，提出立足新疆資源特點(diǎn)，積極開發(fā)具有八鋼特色的熔融還原技術(shù)。因此，綜合考慮寶鋼集團(tuán)對(duì)上海地區(qū)鋼鐵結(jié)構(gòu)調(diào)整的整體規(guī)劃和部署、羅涇中厚板生產(chǎn)經(jīng)營情況、新疆地區(qū)資源稟賦情況等因素，經(jīng)過反復(fù)論證和審慎決策，寶鋼集團(tuán)在2012年期間做出拆遷COREX爐至八鋼的決定，并于2015年6月18日在八鋼點(diǎn)火成功，實(shí)現(xiàn)了寶鋼非高爐煉鐵技術(shù)的薪火相傳，也為結(jié)合不同區(qū)域的資源稟賦條件來發(fā)展非高爐煉鐵技術(shù)做出了積極的探索。

2.2.2 COREX搬遷八鋼后的生產(chǎn)情況

COREX爐在八鋼重建后，經(jīng)過了70余天的生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)踐，后因新疆地區(qū)鋼鐵市場(chǎng)供需嚴(yán)重過剩以及冬季實(shí)行經(jīng)濟(jì)運(yùn)行需要，進(jìn)行暫時(shí)性的停產(chǎn)檢修。但從COREX爐在八鋼運(yùn) 行 的70余天情況顯示，開爐過程穩(wěn)定可控，總體生產(chǎn)狀況較為順利，熔煉率、燃料比均達(dá) 到預(yù)期目標(biāo)，累計(jì)鐵水產(chǎn)量為15.02萬t，最高日產(chǎn)量曾突破4000t，燃料比曾降至730kg/t，焦比降至430kg/t，氧耗隨燃料結(jié)構(gòu)變

化逐步降低，鐵水質(zhì)量也逐步能滿足后道工序要求，鐵水成本基本接近八鋼2500m³高爐成本區(qū)間，并在生產(chǎn)操作實(shí)踐中，基本掌握了在八鋼原燃料條件下COREX爐的操作規(guī)律。因此，通 過COREX爐在八鋼的生產(chǎn)實(shí)踐，也基本證明當(dāng)初的研判，即在一定的資源稟賦條件下，COREX爐可以做到與傳統(tǒng)高爐一樣的成本競(jìng)爭(zhēng)力，為在不同資源稟賦條件下發(fā)展非高爐煉鐵技術(shù)做出了有益的探索。

3 寶鋼COREX爐使用過程中的技術(shù)創(chuàng)新和取得的進(jìn)步

3.1 寶鋼在羅涇COREX爐使用過程中的技術(shù)創(chuàng)新和取得的進(jìn)步

2007年11月和2011年3月，寶鋼相繼在羅涇新建了2座COREX-3000爐。寶鋼的 2座COREX-3000型爐是世界上最大的COREX熔融還原煉鐵爐，設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為150萬t。COREX-3000在羅涇運(yùn)行的幾年期間，經(jīng)過不斷摸索和生產(chǎn)實(shí)踐，在克服了諸多困難后，生 產(chǎn)逐步穩(wěn)定，指標(biāo)不斷改善，在生產(chǎn)實(shí)踐中取得了明顯的進(jìn)步。綜合看，與傳統(tǒng)高 爐 相 比，COREX爐最大的短板是成本缺乏 競(jìng)爭(zhēng)力。而影響COREX成本競(jìng)爭(zhēng)力的幾個(gè)主要因素中，對(duì)原燃料的普適性較差、產(chǎn)能和規(guī)模較小、作業(yè)率和穩(wěn)定性偏低、設(shè)備穩(wěn)定性較差是主要因 素，因此，寶鋼在羅涇COREX爐上重點(diǎn)針對(duì)這些短板集中攻關(guān)，相繼在優(yōu)化配煤配礦提升成本競(jìng)爭(zhēng)力、加強(qiáng)操作管理確保生產(chǎn)穩(wěn)定順行等方面進(jìn)行了技術(shù)創(chuàng)新并取得了一定的進(jìn)步。

3.11 優(yōu)化配煤配礦，提升技術(shù)指標(biāo)，提高成本競(jìng)爭(zhēng)力

優(yōu)化配礦方面，主要體現(xiàn)在提高塊礦使用比例，并擴(kuò)大球團(tuán)礦的使用品種。羅涇COREX爐塊礦的使用起始于2007年12月，到2009年全年塊礦使用比例月均在20%左右，到2010年下半年，通過調(diào)整爐料結(jié)構(gòu)、優(yōu)化布料模式、改進(jìn)操作方法等措施，塊礦使用比例逐步提 高，2011年4月取得了月均40.4%的最佳值，已接近45%的設(shè)計(jì)值。優(yōu)化配煤方面，COREX-3000投產(chǎn)后兩年多，受多方面因素的綜合影響，燃料比和焦比波動(dòng)較大，且處在比較高的水平。2010年下半年起通過改善原燃料質(zhì)量、強(qiáng)化過程控制、提升操作水平及降低休風(fēng)率等措施，燃料消耗穩(wěn)步下降、波動(dòng)逐步減小，2011年11月，取得了月均燃料比 為922.88kg/t的歷史最好指標(biāo)，降低了鐵水成本。

3.1.2 加強(qiáng)操作管理，優(yōu)化設(shè)計(jì)，加強(qiáng)設(shè)備改進(jìn)，確保生產(chǎn)穩(wěn)定順行

設(shè)備優(yōu)化方面，結(jié)合羅涇1號(hào)COREX投產(chǎn) 以來對(duì)COREX工藝的逐漸了解和掌握，寶 鋼 對(duì)2號(hào)ＣＯＲＥＸ進(jìn)行了工藝流程完善和部分關(guān)鍵設(shè)備的優(yōu)化改進(jìn)，比如在工藝上采取了增加豎爐AGD管、擴(kuò)大DRI下降管孔徑以及改進(jìn)粉塵反吹系統(tǒng)等，使得2號(hào)COREX爐投產(chǎn)后相應(yīng)指標(biāo)要優(yōu)于1號(hào)COREX爐。

生產(chǎn)操作管理方面，首先通過改變爐料結(jié)構(gòu)、優(yōu)化煤氣流分布、控制還原煤氣質(zhì)量及合適的頂煤氣單耗等措施，穩(wěn)定和提高豎爐的金屬化率；其次，通過技術(shù)攻關(guān)和操作改進(jìn)，減少DRI螺旋和下降管堵塞次數(shù)，有效地提高了作業(yè)率，豎爐清空周期也相應(yīng)有所延長；同時(shí)，通過對(duì)風(fēng)口使用壽命進(jìn)行攻關(guān)，大幅減少風(fēng)口破損數(shù)量，明顯降低休風(fēng)時(shí)間和頻率；此外，通過改善原燃料質(zhì)量、強(qiáng)化過程參數(shù)控制、優(yōu)化操作方法等措施持續(xù)改進(jìn)鐵水質(zhì)量，使得鐵水合格率大幅提高。

3.2寶鋼在八鋼COREX爐使用過程中的技術(shù)創(chuàng)新和取得的進(jìn)步

COREX爐搬遷至八鋼是一項(xiàng)重大的挑戰(zhàn)，也是進(jìn)一步驗(yàn)證COREX爐在特定資源稟賦條件下的生存能力的一次重大探索，為此，八鋼在COREX生產(chǎn)過程中，分別從加強(qiáng)資源本地化使用，優(yōu)化配煤配礦、加強(qiáng)工藝改進(jìn)和設(shè)備優(yōu)化，持續(xù)提高生產(chǎn)操作水平、研發(fā)各類廢棄物入爐試驗(yàn)，COREX爐煤氣的綜合利用等方面積極探索，逐步提升COREX爐在新疆的生存能力和成本競(jìng)爭(zhēng)力。

3.2.1 加強(qiáng)新疆本地化礦、煤資源研究，優(yōu)化配煤配礦，提高成本競(jìng)爭(zhēng)力

在COREX搬遷前期對(duì)新疆地區(qū)煤炭資源和礦石資源做了充分調(diào)研，并結(jié)合當(dāng)?shù)孛禾抠Y源情況和礦石資源情況，在爐料結(jié)構(gòu)上開創(chuàng)性地提出球團(tuán)礦配比一定燒結(jié)礦、塊礦的模式；在燃料方面，結(jié)合八鋼豐富廉價(jià)的氣煤焦資源，開創(chuàng)性地提出了全焦冶煉工藝。

在鐵原料方面，由于八鋼燒結(jié)產(chǎn)能富余而自產(chǎn)球團(tuán)量不足，八鋼COREX在用礦結(jié)構(gòu)中 開創(chuàng)新的嘗試并提高燒結(jié)礦配比，通過反復(fù)試驗(yàn)和探索，發(fā)現(xiàn)通過一定技術(shù)手段，能夠克服常規(guī)堿度（1.9~2.3）燒結(jié)礦因還原粉化嚴(yán)重難以在COREX豎爐使用的困難，并使得八鋼COREX爐的燒結(jié)礦比例能夠穩(wěn)定在40%，從而為降低COREX鐵水成本打下了良好基礎(chǔ)。

在燃料方面，八鋼對(duì)新疆地區(qū)的塊煤、蘭 炭、焦丁和焦炭的性能進(jìn)行檢測(cè)評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)新疆地區(qū)塊煤的冶金性能都較差，當(dāng)?shù)氐慕固抠|(zhì)量也不如羅涇COREX用焦炭，因此按照八鋼的燃料條件，追求羅涇COREX低焦比、高塊煤比的操作模式難以達(dá)到。為此，八鋼公司積極廣泛試驗(yàn)，積極探索，發(fā)現(xiàn)如果充分利用八鋼地區(qū)氣煤資源生產(chǎn)的、冶金性能較差的氣煤焦，從實(shí)驗(yàn)室的冶金性能檢測(cè)來看，性能要比當(dāng)?shù)貕K煤質(zhì)量好，同時(shí)價(jià)格也便宜，因此在理論解析了各種燃料結(jié)構(gòu)下的消耗和成本情況后，對(duì)八鋼COREX開創(chuàng)性地提出“全焦冶煉”概念。同時(shí)，通過投產(chǎn)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，全焦條件下，發(fā)現(xiàn)鐵水硅元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高，為此，逐步嘗試調(diào)整燃料結(jié)構(gòu)來增加煤氣量以便提升豎爐DRI的金屬化率，降低硅元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，實(shí)踐表明該項(xiàng)探索成效顯著。

3.2.2 加強(qiáng)工藝改進(jìn)和設(shè)備優(yōu)化，持續(xù)提高生產(chǎn)操作水平

為了提升COREX的穩(wěn)定順行能力，八鋼對(duì)COREX爐工藝進(jìn)行了多項(xiàng)改進(jìn)，并優(yōu)化了 部分設(shè)備，取得了明顯成效。比如在解決豎爐爐料黏結(jié)方面，現(xiàn)場(chǎng)操作中在高熔煉率條件下通過提高煤氣溫度來提升煤氣的還原效率，彌補(bǔ)煤氣量不足的影響。此外，為改善豎爐內(nèi)爐料黏結(jié)，還研究出了噴灑石灰漿的抑制措施等。在煤氣系統(tǒng)運(yùn)行模式的優(yōu)化方面，由于八鋼 在較高焦比的操作條件下，煤氣量不足，因此通過使氣化爐發(fā)生的煤氣全走豎爐，豎爐進(jìn)行固定爐頂壓力控制模式等方式，有效緩解了高焦比冶煉條件下煤氣量不足的問題，金屬化率得到提高，降低了燃料消耗。在金屬化率的改善與鐵水硅元素的控制方面，生產(chǎn)中通過分析和摸索確定鐵水硅元素偏高的原因，通過逐步往氣化爐加入煤沫子，發(fā)揮拱頂?shù)脑鞖夤δ?，提高煤氣發(fā)生量并改善鐵水硅元素。

此外，還在COREX爐料布料模式的研究、COREX干法除塵技術(shù)、TRT發(fā)電效率提升、八鋼COREX關(guān)鍵設(shè)備的功能控制及優(yōu)化等方面也做了大量的改進(jìn)和有益探索。

3.2.3 研發(fā)各類廢棄物入爐試驗(yàn)，探索新型冶金煤化工綜合利用，積極拓展COREX爐 外延式生存空間

通過多年的研究和使用，寶鋼體會(huì)到要切實(shí)提升COREX的成本競(jìng)爭(zhēng)力和生存能力，必 須要在COREX爐的爐料結(jié)構(gòu)上提高普適性。比如在燃料方面，八鋼通過探索發(fā)現(xiàn)，可使用 劣質(zhì)燃料是COREX爐最大的優(yōu)勢(shì)，目前已經(jīng)成功嘗試使用高爐難以消化的艾礦煤、焦沫子和蘭炭沫子等共達(dá)11種“垃圾燃料”并能保證爐況順行。

同時(shí)，考慮到COREX爐的拱頂高溫、密閉、還原性氣氛，具備處理各種廠內(nèi)固廢、社 會(huì)危廢的能力，目前八鋼已經(jīng)嘗試使用87t污泥壓塊，后續(xù)將進(jìn)一步擴(kuò)大廠內(nèi)固體廢料和新疆地區(qū)各種廢棄物資源，包括城市垃圾的入爐使用情況，積極探討COREX爐消納廢棄物的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性。此外COREX爐在信息冶金煤化工方面發(fā)展?jié)摿薮?，一方?/span>COREX爐煤氣發(fā)生量較大，同時(shí)由于使用全氧，COREX爐產(chǎn)生的煤氣氮體積分?jǐn)?shù)低，可以作為化工產(chǎn)品的原料氣，目前八鋼正在整合寶鋼集團(tuán)內(nèi)技術(shù)研發(fā)資源，積極開展新型冶金－煤化工耦合新工藝的探索研究。

4 關(guān)于熔融還原煉鐵技術(shù)的總結(jié)和思考

熔融還原煉鐵工藝的競(jìng)爭(zhēng)力應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)在對(duì)資源、能源的適應(yīng)性和有效利用以及它對(duì)環(huán)境保護(hù)的優(yōu)越性等方面，目前這些方面尚有大量的問題需要攻關(guān)。目前客觀來講，熔融還原的幾種主要工藝，如COREX、FINEX和 HIsmelt工藝，在原燃料的適應(yīng)性、工藝與設(shè)備的穩(wěn)定性、生產(chǎn)操作的難易程度以及鐵水成本競(jìng)爭(zhēng)力和生產(chǎn)規(guī)模方面，與傳統(tǒng)大高爐相比還有一定差距。但是通過寶鋼近幾年在COREX技術(shù)方面的實(shí)踐和探索，也發(fā)現(xiàn)熔融還原煉鐵工藝一些獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)和自有的競(jìng)爭(zhēng)力，因此，要客觀看待這種新工藝的劣勢(shì)和優(yōu)勢(shì)，不能武斷地認(rèn)為熔融還原煉鐵工藝，如COREX爐，不具備與大高爐競(jìng)爭(zhēng)的能力，也不能認(rèn)為熔融還原煉鐵工藝是一種經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、先進(jìn)的生產(chǎn)工藝。要讓熔融還原煉鐵工藝發(fā)揮最大效能，成功替代大高爐工藝，在鐵水成本上體現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)力，必須要讓熔融還原煉鐵工藝在特定的資源稟賦條件下，合理優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)和燃料結(jié)構(gòu)，充分利用熔融還原煉鐵工藝的副產(chǎn)品如煤氣等資源，才能實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

具體來看，應(yīng)該在以下幾個(gè)方面進(jìn)行努力。

（1）提高能源的綜合使用效率，積極開發(fā)熔融還原煉鐵工藝副產(chǎn)品的利用價(jià)值，降低能源成本，提升成本競(jìng)爭(zhēng)力。

以COREX爐為例，單從能源利用方面講，高爐一般是300-420kg冶金焦加200-135kg/t煤粉，折合綜合能耗481.0～588.5kg/t；COREX一般為987kg/t燃料比，甚至更高。同時(shí)，傳統(tǒng)高爐煉鐵是由熱風(fēng)爐提供了煉鐵所需的19%左右的熱量，而熱風(fēng)的來源是由約45%高爐煤氣燃燒獲得的，是廉價(jià)的。熔融還原裝置沒有熱風(fēng)爐裝置，也不能用熱風(fēng)，而是用氧氣（不能加熱）。因此，COREX爐在能源利用上具有先天劣勢(shì)，要解決這一問題，必須要結(jié)合COREX爐工藝特點(diǎn)，積極開發(fā)COREX副產(chǎn)品的利用價(jià)值，特別是新型冶金－煤化工耦合新工藝的探索研究，如研究煤氣生產(chǎn)甲醇、煤氣用于直接還原礦石生產(chǎn)海綿鐵、煤氣和綜合性鋼鐵廠的協(xié)同使用等，以系統(tǒng)降低COREX工藝的能源成本。

（2）進(jìn)一步完善熔融還原煉鐵工藝，增強(qiáng)設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

熔融還原煉鐵工藝作為一種新興工藝，其在工藝設(shè)備穩(wěn)定性方面尚有許多需要改進(jìn)之處，需要通過不斷的實(shí)踐提高工藝的穩(wěn)定性和設(shè)備的可靠性，提高生產(chǎn)穩(wěn)定性，提升作業(yè)率。從 寶 鋼COREX生產(chǎn)實(shí)踐來看，提高生產(chǎn)設(shè)備的穩(wěn)定性是降低生產(chǎn)成本最為重要的保證，具體來看就是要在裝備和生產(chǎn)操作方面加強(qiáng)設(shè)備的長壽管理和維護(hù)技術(shù)，提高設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行能力，優(yōu)化改進(jìn)關(guān)鍵設(shè)備，探索合理的操作制度、優(yōu)化煤氣流分布，從而獲得高而穩(wěn)定的金屬化率、合格而穩(wěn)定的鐵水質(zhì)量，減少豎爐黏結(jié)及下降管堵塞和風(fēng)口破損等頑疾，延長豎爐清空周期，提升作業(yè)率。

同時(shí)，由于熔融還原煉鐵工藝穩(wěn)定性較差，容易導(dǎo)致鋼鐵聯(lián)合企業(yè)生產(chǎn)的整體波動(dòng)，所以熔融還原煉鐵工藝比較適合與傳統(tǒng)高爐配合使用，同時(shí)高爐和熔融還原煉鐵工藝之間在資源和能源利用方面也可以互補(bǔ)。

（3）結(jié)合資源稟賦和外部環(huán)境，建立最具成本競(jìng)爭(zhēng)力的熔融還原煉鐵工藝產(chǎn)線。

一般來講，熔融還原煉鐵工藝在原燃料方面要比高爐要求更加挑剔和嚴(yán)格，從而導(dǎo)致采購和冶煉成本偏高，在生產(chǎn)成本上競(jìng)爭(zhēng)不過高爐流程。因此，未來熔融還原煉鐵工藝發(fā)展的一個(gè)主要方向就是結(jié)合資源稟賦和外部環(huán)境，提升熔融還原煉鐵工藝對(duì)資源的普適性和對(duì)劣質(zhì)低價(jià)資源的廣泛使用效率，優(yōu)化配煤配礦比例，提升成本競(jìng)爭(zhēng)力。比如在燃料方面，拓展煤種使用范圍，大幅降低優(yōu)質(zhì)焦炭使用比例，研究粉煤壓塊技術(shù)，結(jié)合本地資源稟賦使用燃料。在用礦方面，加大塊礦使用范圍和比重，研究燒結(jié)礦入爐使用情況，在配礦方面進(jìn)一步降低成本。同時(shí)研究開發(fā)熔融還原煉鐵工藝綜合利用各類廢棄物，變廢為寶，實(shí)現(xiàn)降本增效。