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2014年世界钢铁工业十大技术要闻

2015年01月09日 08:27 耐火材料网 xxb/文

导读:《世界金属导报》每年从钢铁生产主流程工序重大技术突破中,经过编辑筛选和行业专家评选,最终确定"世界钢铁工业十大技术要闻",便于读者全面了解和掌握2014年全球钢铁行业技术研发动向。

    《世界金属导报》每年从钢铁生产主流程工序重大技术突破中,经过编辑筛选和行业专家评选,最终确定"世界钢铁工业十大技术要闻",便于读者全面了解和掌握2014年全球钢铁行业技术研发动向。

  1HIsarna技术最新研发进展

  HIsarna是一种熔融还原炼铁工艺,是欧洲超低二氧化碳炼钢项目(ULCOS)中选出的突破性炼铁技术之一,是欧洲钢铁工业联盟与力拓联合开发的Isarna熔融旋涡熔炼炉和HIsmelt熔融炉相结合,并伴随喷吹纯氧的技术。由于不需要高炉炼铁长流程所需的焦化和烧结过程,所以该工艺有望减少二氧化碳排放20%。如果配合CCS,二氧化碳排放量将降低80%。

  2014年5月,位于荷兰艾默伊登钢厂的年产能6万t的HIsarna中试设备进行了第四次试验。此次试验持续6周左右。2011-2014年共进行了4次HIsarna工艺的试验性生产。最近两次试生产的主要数据是:小时铁水产量为7t,达到设计产能的90%;煤的使用量为750kg/t(铁水),达到了设计值;二次燃烧率稳定保持在90%以上;铁水中碳含量为4%-4.5%,硅和锰含量在0.05%以下,磷含量明显低于传统高炉铁水,硫含量则高于传统高炉铁水,铁水温度为1450℃;炉渣与传统高炉炉渣组成相似,不同点为渣中氧化亚铁含量达到5%,远远高于传统高炉炉渣约0.5%的含量;该工艺成功地使用了赤铁矿。塔塔钢铁公司计划2015年或2016年再进行一次试生产,2017年建设一座年产80万t的新设备,新建设备计划2020年投产。

  点评

  ULCOS是一个由欧洲15国48家企业和研究机构共同参与的重大研究项目,于2004年启动。ULCOS的目标是大幅度降低钢铁生产过程中CO2的排放。HIsarna是经过评估、筛选出来的重点研究技术之一,已建设6万t的中试设备,2014年5月进行了第四次试验。中试试验数据为HIsarna技术工业化生产的可行性提供了数据支撑。

  2鞍钢矿业首创露天井下协同开采技术

  针对复杂条件下,贫铁矿高效规模开发利用的瓶颈问题,鞍钢矿业及相关合作单位经过数十年的摸索,研究开发出"大型铁矿山露天井下协同开采及风险防控关键技术",走出一条贫铁矿高效利用的新路。三年来,直接创效近百亿元。

  作为世界第四大铁矿石资源国,我国铁矿资源量虽达744亿t,但99%的资源为贫铁矿,资源开发利用率仅为7.6%,导致我国钢铁业对进口铁矿石依存度高达70%以上。

  半个世纪以来,露天和井下不能同时开采是世界铁矿采选理论、技术与开采模式等方面的难题,也成为困扰世界铁矿业发展的瓶颈问题。如何在复杂条件下走出贫铁矿高效规模开发的新路,是扭转我国进口铁矿石高依存度的关键。

  针对这一现状,鞍钢矿业及其合作单位进行了系统的关键技术研发,最终开发出大型铁矿山露天井下协同开采及风险防控关键技术。

  该技术开创了世界同一矿体中露天井下协同开采的先例,破解了急倾斜矿体多采场同步规模开采、深凹露天矿高陡边坡风险防控、采空区塌陷涌水重大安全隐患等世界共性难题。该技术的应用提高了资源的开采效率,促进了采掘业的产业转型与技术升级。

  点评

  国内铁矿床70%为倾斜矿体,倾角陡、层位多、延深大,不利于多采场同时开采。半个世纪以来,国内一直沿用露天、井下单采场分期开采方式,开采效率低、规模小。大型铁矿山露天井下协同开采技术,使地表塌陷范围不随井下开采深度的增加而扩大,解决露天和井下同时开采相互干扰的问题,为贫铁矿规模环保开采提供了有力的技术支撑。

  3活性炭/焦烟气治理技术实现国产化

  目前,在众多的烟气净化技术中,能够综合治理多种污染物的烟气净化技术只有活性炭/焦法的效果最为突出。该技术是一种先进的烟气净化技术,具有节水、脱硫、脱硝、脱二恶英、脱重金属、除尘及除去其他微量有害烟气成分(如HCl、HF、SO3等)的功能,同时可回收硫资源。

  2010年太钢投资数亿元引进活性炭吸附工艺治理其烧结机烟气,实施以来运行良好、同步脱硫、脱硝、除尘、脱除重金属、脱除二恶英的环保效果显著,得到业界认可。但是由于活性炭烟气治理设备造价高,活性炭价高,尤其硫资源回收处理等外围系统复杂,投资巨大(投资为一般湿法4-5倍),运行费用高等问题,此技术一直未被国内其他钢铁企业采用。随着国内环保形势的日益严峻,国家对环保的要求越来越严格,适合中国国情的低成本、高效率的国产化活性炭/焦综合烟气治理技术应运而生。目前,正在建设的永联钢铁集团烧结烟气治理项目(烟气处理量110万Nm3/h,预计2015年投产);宝钢湛江钢铁有限公司的2台550m2烧结机烟气净化系统工程也将采用活性炭烟气治理技术。

  点评

  2015年起现有钢铁企业将执行更为严格的大气污染物排放限值,企业迫切需要找到适宜、高效、经济的减排治理技术。活性炭/焦烟气治理技术的良好效果,符合烧结多种污染物协同治理的发展方向。随着烟气净化技术的国产化,该技术可成为中国钢铁企业减轻环保压力的一项重要技术选择。

  4"留渣+双渣"转炉炼钢新工艺技术创新

  "留渣+双渣"炼钢工艺的基本原理是利用转炉冶炼前期温度低这一有利于脱磷反应热力学条件,将上炉终渣(由于温度高已基本不具备脱磷能力),用于下炉吹炼初期(由于温度低,炉渣重新具备脱磷能力)进行脱磷,并在温度上升至对脱磷不利之前,将炉渣部分倒出,然后加入少量渣料造渣进行第2阶段吹炼(可进一步脱磷)。由于上炉炉渣可以被下炉再利用,因而能够大幅度减少炼钢石灰、轻烧白云石等原材料消耗和炼钢渣量。根据该工艺能够显著减少炼钢渣量的特点,首钢将其简称为"SGRS"工艺(SlagGenerationReducedSteelmaking)。

  SGRS炼钢工艺除能够减少石灰、轻烧白云石等原材料消耗和炼钢渣量之外,还具有以下优点:①炼钢炉渣通常含14%~25%氧化铁,渣量减少因而可以降低钢铁料消耗;②常规炼钢工艺外排炉渣碱度高(大于3.0),渣中自由CaO质量分数多。采用41SGRS工艺,外排炉渣主要为脱磷阶段的低碱度渣,因此可以简化炉渣处理;③常规工艺炼钢,出钢后留在炉内部分钢水随炉渣倒出,采用新工艺吹炼终点不倒渣,因而可以提高钢水收得率。

  该项目研发出具备自主知识产权成套工艺技术,实现了具有重要意义的工艺集成创新。

  点评

  随着钢铁产能过剩日益严重,中国钢铁行业步入了"微利"时代,在高成本和低利润的挤压下,钢企提出了依靠科技进步降本增效的工作思路,该技术大大降低了炼钢白灰和轻烧白云石的消耗,降低转炉渣量30%以上,因此减少了石灰石和白云石煅烧产生的CO2排放量和燃气消耗,对于环境保护、节约资源和降低成本都具有重要的意义。

  5可检测连铸坯凝固末端液芯长度的创新方法

  达涅利开发了一种创新系统--Q-Pulse,该系统能够在连铸机浇铸过程中检测到铸坯液芯存在。其设计思想就是在扇形段入口或出口侧,通过扇形段内弧侧发出一种预先确定好频率和振幅的可控振动,在铸坯上作用一个周期性脉冲。扇形段脉冲振动频率将与结晶器液位的所有波动频率反复进行对照比较。它所产生的任何脉冲信号都能被结晶器液位控制系统通过快速傅里叶变换分析检测到。

  Q-Pulse系统可用于任何一种连铸条件,只要对拉坯速度、铸坯厚度和宽度,或者对浇铸钢种没有限制,能够使用轻压下技术。

  这种新模型已经在几台板坯连铸机上获得应用,其中既有传统式厚板坯连铸机,也有薄板坯连铸机。从最小厚度为55mm的薄板坯,一直到350mm厚板坯,也包括中等厚度、最大宽度为3250mm的宽板坯。

  点评

  精确检测连铸坯凝固末端液芯长度,一直是人们高度关注的问题,不论对连铸生产工艺过程还是连铸坯质量来说都具有极为重要的意义。而该方法通过物理试验方法确定连铸坯凝固末端位置,能够确保连铸坯获得最佳内部质量。

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