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炼铁技术的发展 Masaaki NAITO (新日铁技术报告2006年7月94号) 摘要：日本钢铁行业在炼铁领域引进新技术和技术创新有着悠久的历史。在过去的十年中引入的技术包括使用廉价低品位原料，采取措施延长高炉、炼焦炉使用寿命，推广节能，废物利用，解决环境问题。这份报告概述了炼铁技术领域生产条件和技术的发展趋势及取得的进展。 1.简介 在新日铁技术报告（Seitetsu Kenkyu）炼铁技术20年特别版的开头，我想概述出在过去的20年，日本和世界的炼铁技术发展。 基于1985年的广场协议日元升值的影响下，日本钢铁生产企业的努力重点是采取措施使生产结构的合理化，例如关闭旧的设备和优先在高效率设备上生产；比如新日本钢铁公司关闭了在釜石的两座高炉，关闭了在酒井、八幡和广畑厂的高炉各一座。此后，在20世纪90年代，日本泡沫经济崩溃和日元贬值后，钢铁产品的需求下降，然后，环境问题，如全球变暖和工业及生活垃圾大量增涨成为重大问题。 本世纪初后，世界各地开始钢铁和相关行业的重组和关闭老旧设备。改变世界钢铁工业结构的主要行动包括以下内容：（1）铁矿石供应商的重组（截止至2000年原超过12个的供应商改组为只有三个，即矿石供应总量占世界70%以上的力拓、淡水河谷和必和必拓。（2）通过兼并和收购成立大型钢铁生产商（2002年成立的阿塞洛，2003年成立的JFE钢铁，2004年成立的米塔尔），（3）钢铁生产商联盟（例如新日铁、阿塞洛、浦项和宝山钢铁之间对日本汽车制造商和家电制造商的海外工厂以及他们对当地钢铁材料的采购的协议）。最近，由于中国经济的快速增长，世界钢铁产量显著增加（参见图1），由于他们的短期供应，随之而来的原料价格上涨和品位下降变得日益严重。 表1 世界粗钢产量 上文概述了这一时期炼铁技术的变化，单个技术的发展详情在下文列出。 2.炼铁技术的历史回顾 2.1炼铁技术发展趋势 图2 高炉操作技术发展 图2显示了在过去的半个世纪高炉操作技术的主要变化。第二次世界大战后，可以说，通过积极引进来自西方国家的新技术，加以发展以及发挥沿海炼铁厂能够进口世界上任何来源的高品质原料的优势，日本的钢铁业成长为世界最先进的钢铁冶炼企业。20世纪60年代至70年代，日本的钢铁制造商在彼此的还原剂率（RAR）上竞争激烈；新日铁的君津4号高炉在1980年11月达到了创纪录的低RAR 406kg/t[1]，另一个记录是NKK公司（现JFE）福山3号高炉在1981年11月的396kg/t[2]。为了实现这些极限记录采取的措施包括增大炉膛尺寸，顶压，风温，配料密集大小控制，改善烧结矿质量，配料分布控制和喷吹重油或其他燃料。 然而，风口喷吹重油，最早是1961年出现的。在1973至1979年间的石油危机后失去其成本优势，并且在1982年8月，日本所有的42个作业高炉停止喷吹重油。为了减少钢铁生产企业整体能源成本，在当时高炉操作的趋势是着眼于高还原剂率，提高高炉煤气发电。另一个趋势则是开发高炉操作技术，提高廉价原料使用率以减少生铁成本，同时发展粉煤喷吹技术。粉煤喷吹（PCI）1981年6月由新日铁公司大分1号高炉在日本国内首次推出使用[3]，迅速推广后，到1998年，日本所有作业高炉都有喷煤设备，平均喷煤比达到130kg/t。PCI技术的最高纪录在1998年实现，包括神户钢铁公司加古川1号高炉的254kg/t[4]和JFE福山3号高炉的266kg/t。 图3 日本钢铁产业90年代周边环境 正如图。3显示，这种情况在20世纪90年代围绕钢铁行业是个难题。更重要的是，日元的高估值和在泡沫经济崩溃后的经济动荡使形势变得更加困难。作为对策，下面的合理化和降低成本技术被极力开发并应用到商业生产活动中： （1）开发炼铁每个过程的控制系统和操作自动化。 （2）大量喷煤系统（改善粉煤的燃料性能，配料分配控制，高炉下部澄清现象（包括微粒物质的行为），烧结矿和焦炭质量控制例如：烧结法降低SO2含量和高炉评价技术等）。 （3）使用塑料作为高炉和炼焦炉替代能源。 （4）使用廉价的原料（大量使用豆石和稍粘煤等）。 （5）节省人力（烧结机操作优化和炼焦干式淬火（干熄焦）设备，连续卸船机，自动化焦炉操作和减少高炉大修时间等）。 （6）延长设备的使用寿命（高炉、焦炉）。 （7）环境保护（粉尘治理采用旋转还原炉（HRF），烧结废气循环等） （8）过程创新（铁源生产的代替技术，冶炼还原过程（DIOS），新一代炼焦炉（SCOPE21）等）。 （9）高炉内部现象可视化（视觉评估的发展和高炉利用数值分析系统（Venus）， 改善高炉整体模型的预测精度等） 本世纪初，随着上述技术的商业应用不断扩大，炼铁领域的研究和发展主要集中在高炉生产率的提高，这是为了应对经济快速增长和中国对钢铁产品日益增长的需求。图4显示了