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高炉炼铁冶金技术发表论文的应用与发展

来源:未知 2019-05-05 11:10

摘要:

  钢铁冶金业是我国国民经济的重要基础产业。本文基于我国钢铁冶金业发展及现状对该产业主要面临问题进行研究,并分析其未来发展趋势。本文主要谈一下高炉炼铁冶金技术的应用与

  高炉炼铁冶金技术的应用与发展

  摘要钢铁冶金业是我国国民经济的重要基础产业。本文基于我国钢铁冶金业发展及现状对该产业主要面临问题进行研究,并分析其未来发展趋势。本文主要谈一下高炉炼铁冶金技术的应用与未来发展。

  关键词:钢铁冶金业 历史 现状 问题 发展趋势

  Abstract: Iron and steel metallurgy industry is an important basic industry of our national economy. Based on the development and present situation of China's iron and steel industry, this paper studies the main problems faced by the industry, and analyzes its future development trend. This article mainly talks about the application and future development of blast furnace metallurgy technology.

  Key words: Iron and steel industry, history, current situation, problems, development trend

  引言:钢铁冶金业是我国国民经济的重要基础产业,为我国用钢行业的高速增长提供了有力的原材料保障, 为国民经济持续、稳定、健康发展做出了重要贡献, 并为推动世界钢铁工业发展做出了巨大贡献。然而,我国的钢铁冶金业发展的道路并不是一帆风顺的,在过去是如此,在现在也面临着更严峻的挑战。

  一.我国钢铁冶金业的过去

  19世纪下半叶清政府发展近代军事工业,制造枪炮、战舰,大量输入西方国家生产的钢铁。1867年进口钢约8250t,1885年约9万t,1891年增加到170万担(约13万t)。进口钢逐渐占领了中国的市场,使传统的冶铁业难以维持生产,而国内钢铁消耗量又不断增加。因此近代钢铁工业的兴起就成为时代的需要。

  1871年(清同治十三年),直隶总督李鸿章、船政大臣沈葆桢请开煤铁,以济军需,上允其请,命于直隶磁州、福建、台湾试办。1875年,直隶磁州煤铁矿向英国订购熔铁机器,因运道艰远未能成交。此事表明,当时已开始注重举办新式钢铁事业。1886年,贵州巡抚潘蔚创办钢铁厂,先用土炉,后从英国订购炼铁、炼钢设备,1888年安装完毕。终因清廷腐败,缺乏资金、煤和铁矿石,加上不善管理,无人精通技术,而于1893年停办。这是兴办近代钢铁厂的一次尝试。

  1890年,湖广总督张之洞主持兴建湖北汉阳铁厂和大冶铁矿,它的建设标志中国近代钢铁工业的兴起。1908年,汉阳铁厂、大冶铁矿和萍乡煤矿联合组成汉冶萍煤铁厂矿公司。这是中国近代第一个钢铁联合企业,也是当时远东第一流的钢铁联合企业。

  第一次世界大战后,除汉冶萍有较大的发展外,本溪、鞍山、上海、阳泉、武汉和石景山等地的钢铁工厂也先后起步。以上钢铁企业建立后,1920年全国生铁产量达43万t,钢产量达6.8万t。1931年“九一八”事变后,日本帝国主义占领了中国东北地区;1937年“七七”事变后,又侵占了华北、华中、华东等广大地区。除东北地区外在北京、天津、唐山、阳泉等地新建或改建一批钢铁厂。

  抗日战争期间,在抗战后方的四川、云南和晋东南等地也建设一批钢铁厂。1932~1948年,全国最高产量,铁未超过180万t,钢未超过100万t。1943年是1949年以前中国钢产量最高年份,在世界上只占第16位。由于日本帝国主义的侵略战争和内战的破坏,1949年生产钢铁的企业只有19个,年产钢仅15.8万t,在世界上居第26位。

  从1890年张之洞创办汉阳铁厂到1948年半个世纪中,我国产钢总量仅760万t。

  二.我国钢铁冶金业的现状

  新中国成立后,到1958年,仅用9年时间,我国(未包括台湾)钢产量就达到800万t。

  1978年钢产量突破3000万t(3178万t),11年后的1989年升至6159万t,到1996年钢产量突破1亿t(10124万t),这在世界钢铁工业发展史上是少有的。

  2006年我国钢产量突破4亿吨达4.2亿吨,连续11年保持世界第一。

  2009年,中国粗钢产量达56800万吨,是排名前五的日本、俄罗斯、美国和印度粗钢产量之和的2.2倍,进一步确立了中国是世界钢铁大国的地位。从国际市场占有率来看,中国钢铁工业的国际市场占有率表现出增长的态势,尤其是进入2004年以来,增长态势更加明显,2008年达到新高12.09%。工业和信息化部部长李毅中12日在大连召开的全国钢铁工业座谈会上表示,预计今年我国钢产量将达6.2亿至6.3亿吨,再创历史新高。

  然而,高增长,高产量并不意味着我国钢铁冶金业如今形势大好。例如:从粗钢产量和国际市场占有率来看,中国是世界钢铁大国,但从贸易竞争力指数、显示比较指数和质量竞争力指数等方面看,中国不是钢铁强国,中国钢铁工业竞争力还有待进一步提升。

  下面,我将从我国钢铁冶金业高速增长中的制约条件,高速增长所带来的隐患以及该行业发展中的不足进行介绍。

  (一)、高速增长中的制约条件

  钢铁工业高速增长受矿产、水资源、运输、能源、环保标准等五个方面条件的制约。

  (1)矿产问题

  我国铁、锰、铬矿品位低,复杂难采矿体多,选矿难度大。在我国,已查明的576亿吨铁矿储量中,经济基础储量仅为166.86亿吨,而难采矿储量达98亿吨,难冶、难选铁矿资源达102亿吨(其中、高磷铁矿资源近40亿吨),此外还有钒钛共生铁矿120亿吨。如果通过技术进步,使这部分资源得到有效利用,将使我国可利用铁矿资源增加近两倍。

  然而,我国目前钢铁科技的发展水平还不足以做到这一点。这一特点,使我国进入新世纪后,对国内外矿产资源的依赖程度不断增加。矿产资源中,铁矿进口量已超过总需求量的50%,优质锰矿和铬矿也大量进口。资源短缺矛盾还不可能迅速解决。这些问题,更加大了资源的“瓶颈”作用。

  另外,近年来,国际铁矿石价格大幅度上涨。其中,2004年4月一次竟上涨71.5%,由此引发整个中国钢铁企业陡增成本200亿至300亿元,占2004年全行业利润的20%至30%。在未来的几十年里,铁矿石原料将维持“紧俏”态势,国内铁矿石的紧缺和对国外市场的过多依赖,将使我国的钢铁工业受制于人,潜伏着极大的资源危机。

  (2)水资源问题

  位于不同区域的钢铁企业面临不同程度的水资源短缺制约,尤其是在我国北方地区水资源更是紧缺。2002 年我国吨钢工业水用量159 立方米, 总用水量254 亿万立方米。随着钢铁工业的急速发展, 水资源的短缺情况将越来越明显。

  存在的主要问题虽然我国钢铁行业“九五”以来用水水平有了较大的提高,吨钢新水由1996年的41.7 3m3降低到2002年的15.05m3,但与国际先进用水水平相比还存在较大差距。早在20世纪70年代末、80 年代初,国外吨钢新水用量就已达到6m3左右。目前我国能达此水平的企业只有少数几家。存在差距的主要原因如下:

  1.部分企业为了减少投资和运行费用,原直流供水系统仍在使用。.因此,现有供水系统的不合理,造成能耗高。

  2.供水水质清浊不分,循环设施不完善,循环水系统中没有水质稳定措施,造成补水量大,排水量大。。

  3.生产工艺用水量大。生产工艺用水量大,循环水量就大,从而造成补水量大,这是企业存在的共性问题。

  4.有些水处理技术还有待开发研究。目前,有些污染物的处理还比较困难,如轧钢系统的含油废水、含油污泥的脱水、酸废液的再生、冷轧系统的含油及废乳化液废水等等的处理流程和设施均有待开发研究。

  钢铁行业既是用水大户,又是主要的环境污染源。因此,节约用水,减少排污,在用水方面实现减量化、再利用、再循环(3R)的循环经济运行模式,是我国钢铁行业发展面临的越来越紧迫的任务。

  (3)、运输问题

  我国目前港口接运能力与铁路疏运能力不平衡, 将影响矿石进口。即使世界铁矿能够满足我国钢铁发展需要, 但运输环节太过薄弱, 有铁矿也运不来。如长江以北区域, 共有10 家港口接卸进口铁矿石, 2002 年进口铁矿石5476 万吨, 占全国总进口量的47.13%, 这个区域内有63 家钢铁企业使用进口铁矿石。虽然区域内有沈阳、北京、济南铁路局承担进口铁矿石的铁路运输,但每年铁矿运量也只有700 万吨到1000 万吨。

  (4)、能源问题

  我国钢铁工业依赖的主要能源(资源)是煤炭,资源总量虽然比较丰富,但可用于钢铁生产的炼焦用煤仅占25~27%。而其中质量好的主焦煤储量仅占炼焦用煤的19%,肥煤仅占13%。钢铁工业生产的二次能源中各种副产煤气所占比例最大,总计约为59%,其中焦炉煤气为18 %,高炉煤气为35%,转炉煤气为6%;高炉渣和钢渣的显热尚无有效回收利用技术;高炉煤气、烧结和焦化废烟气的显热由于工艺操作原因,尚未进行回收利用。同时,由于技术上的差距,生产同一吨钢铁的能耗,我国也是西方国家的数倍。

  表1 我国钢铁生产能耗与国际先进水平对比(kgce/t)

生产工序

我国

国际先进水平

工序能耗差距

绝对值

%

焦化

160.0

128.1

31.4

24.5

烧结

70.0

50.9

19.0

37.3

炼铁

466.0

417.2

48.8

10.5

转炉

28.8

-8.9

37.7

 

电炉

273.7

198.6

75.1

37.8

轧钢

155.0

136.0

19.0

12.3

  (5)、环境保护问题

  冶金工业是二氧化碳等温室效应气体的排放大户。在我国平均每生产一吨粗钢要排放2.9吨CO2,钢铁生产所排放的二氧化碳超过社会总排放量的10%;同时还排放相当数量的SO2和粉尘。现在我国吨钢污物的总排放量比先进发达国家要高40%。 钢铁生产流程朝清洁生产方向的迅速发展,使钢铁行业对环境污染有了大幅度改善,但仍难以实现产能成倍增长的同时,满足国家要求钢铁行业排污总量不断下降的目标。降低温室效应产生原因的CO2等排放量,是未来钢铁发展的重要目标。

  同时,我国在一些重要城市建立了“两控”区即酸雨和二氧化硫控制区, 可是目前我国重点规模以上钢铁企业大部分集中在“两控”区内。钢铁工业环境污染治理难度大, 环保指标将制约“两控” 区钢铁企业能扩张。

  (二)、高速增长所带来的隐患

  现在,我国面临钢铁产量过剩的危机。

  据国际能源网报道:2012年5月份中国钢铁行业日产量已达到逾200万吨。据Steel Market Intelligence (简称:SMI)称,这折合成年率相当于7.49亿吨,比中国此前的钢铁产量峰值还要高出10%。但是,中国并不需要这么多的钢铁。在经济增长放缓之际,钢铁供应出现过剩,价格也在下跌。SMI衡量中国钢铁价格上涨次数与下跌次数之比的指数Advance/Decliner Index已经连续第三周为零。

  而这种现象至今也没有得到较大的缓解。

  2012年11月聊城钢管(聊城市同利钢材有限公司)称:钢管市场行情一路颓势,导致很多企业商家被迫停产甚至是倒闭,而且专家们短期内也看不到回暖的现象。而导致钢管价格整体走低的最主要的原因就是钢铁产量过剩刺激价格走低。

  同时,中国钢铁企业也一直在高喊自己在“过冬”。国际经济的不景气,国内经济结构的调整,经济增长放缓,致使钢铁需求减少。据中国钢铁工业协会副会长、武钢集团总经理邓崎琳代表透露:全世界的钢产量14亿吨,我国的产量是6.9亿吨,而实际内需只要5亿多吨,严重地供过于求。加之,上游的煤炭和国际铁矿石的压力,两头挤压,使钢铁企业保持微利都不容易。

  但是,解决这种隐患绝不是一朝一夕的事。这个情况还得延续三五年,有的钢铁生产企业面临被淘汰出局。

  因此,钢企必须加快产业结构、产品结构和工艺结构等调整,尽快提升企业整体盈利能力。

  (三)、中国钢铁冶金业发展的不足

  (1)、余热利用问题

  我国钢铁冶金行业余热利用现状是:①高温余热利用较好,中低温余热利用率较低。目前,受到我国工业整体发展水平的限制,我国钢铁冶金行业对余热的利用水平还不是十分的高,各方面的技术水平以及取得的利用成效与西方发达国家相比还存在着一定的差距。并且,我国钢铁冶金行业对400℃以上的高温余热利用的情况相对于300℃以下的低温余热利用情况来说相对较好。针对300℃以下的低温余热利用是目前我国钢铁冶金行业在节能减排、响应国家低碳号召中重点应当攻克的难题。

  ②钢铁冶金余热利用设备陈旧,各企业之间利用水平发展悬殊。由于我国对于钢铁冶金余热利用的发展尚处于初期阶段,很多技术难题目前还处于攻坚阶段,特别是对于300℃以下的低温余热的利用设备我国目前尚处于空白。许多余热利用设备都是国外引进的,并且已经使用了相当长的一段时间,设备都已十分陈旧,亟待更新。设备陈旧已然成为阻碍我国钢铁冶金行业余热利用最主要的因素之一。

  ③余热利用领域狭窄。目前,我国各个钢铁冶金行业在余热利用方面,回收的大部分热量都是集中于一些制热设备的利用,并且利用面相对还较窄。

  面对该问题,钢铁行业迫切应该:①加大扶持力度,更新设备。大企业由于自身的发展状况良好,革新的能力就强。而对于像一些中小型的钢铁冶金企业来说,许多还是需要国家提供技术上或者是资金上的支持。我国应该在监督好大企业节能减排工作的同时,也应当帮助中小型企业完成技术上以及设备上的更新。并且要加大对于钢铁冶金领域余热利用方面技术、设备的研究,做到自主创新,拥有自己的知识产权,为企业提供强大的技术力量支持。

  ②引进高端人才、技术、设备。尤其是引进高端人才,因为,引进国外这一领域的高端人才,不仅能够直接带来最先进的技术,还且对于我国余热利用领域培养新一代技术人才能很好的起到促进作用。

  ③拓宽应用领域,加强技术研发。这样不仅能够很好的做到国家对行业的节能减排要,而且能同时促进我国一些特需领域的发展,一举两得,能积极地贯彻落实科学发展观,走可持续发展道路。

  (2)、产品技术含量普遍偏低

  中国是钢铁大国,但并不是钢铁强国。主要表现在:

  在优质钢材方面与国外差距较大,如:不锈钢主要是品种结构上铬系铁素体、马氏体不锈钢比例比国外低;尚未建立含氮无镍不锈钢系列;光亮板生产量、品种数量与质量控制手段在目前与国外先进企业尚有差距;一些落后产品还在大量生产……

  在冶金新材料方面,国外朝性能高级化(高洁净度、高均匀性、高微细组织、高精确度),品种规格多样化,先进材料(复合、功能、环境协调)制备工艺高技术化方向发展。我国则存在品种结构不合理,高性能材料尚需进口(>50万吨/年),部分装备、软件尚需引进的不足。

  因此,我国虽是钢材出口大国,但出口国主要面向一些发展中国家,在发达国家市场占有率和市场竞争力不高。甚至是,有些高精尖产品连国内需求也无法满足。

  (3)、我国冶金设备国产化水平较低

  若干重要设备还在不断重复引进, 特别是自主创新的工艺技术和设备很少, 还处在跟着别人走的弱势, 和我国钢铁生产大国的地位很不适应, 也直接影响我国钢铁工业持续发展能力和竞争能力。

  像电弧炉和二次冶金设备这些,是目前国产化状况较差的项目, 到目前为止50 t 以上大型超高功率电弧炉(含交流及直流)均按项目引进, 国内分交制造一部分。

  而面对这种情况,自主创新就成了重中之重。毕竟一些重要工艺技术和设备, 我们要有自主创新能力。纵观世界上的钢铁前沿技术哪一件是中国发明的, 或是中国走在前面的——几乎没有。即使已经在世界范围内广泛采用的先进技术装备, 我们还都跟在后面走, 这种局面必须改变。

  三.我国钢铁企业的未来

  在这里,我想说一下我自己的看法。

  为了准备这篇论文,我查了各方面的资料,我看到的各方人士对于我国钢铁企业的未来普遍是抱有一种乐观态度的。当然,这种乐观还分不同种:政府部门是近乎盲目般自信地说未来一定会好的,寒冬不算什么。然而,在这么说的同时去大力扶持其他产业以期最大限度减小钢铁产业低迷的影响;钢铁企业自身呢,是近乎自我安慰地说:再等个三五年就好了,其中一部分在苦苦挣扎,另一部分开始另谋出路,发展“非钢”产业。普通群众呢,大家说前途光明就前途光明吧,但就我所知很少有家长愿意让自己的孩子选择这个行业的,毕竟,大家都称她为“夕阳产业”。

  然而,未来会怎么发展,谁也不能准确的说出来。我个人觉得钢铁冶金业不会就此沉寂,她会焕发出新的光彩。

  哪怕各种新材料层出不穷,但依旧很难撼动“钢铁”的地位,她依旧使用最广,依旧是人们在各种材料中的首选。而现在面临的种种困境呢?钢铁产业就如人一样,人会生病,一生病就诸事不顺,钢铁产业也会面临瓶颈,遇到瓶颈就会出现种种危机。一次小病而已,并不致命,而且,病好后人的身体还会更加强壮;一次瓶颈罢了,不会摧毁一个产业,而且,优胜劣汰,经历洗礼如大浪淘沙,会留下那些真正具有竞争力的企业,从而达到产业的优化升级的效果。正如中国钢铁工业协会副会长、武钢集团总经理邓崎琳代表所说:“其实这未必是坏事,是调整产业结构的必然结果。”但是,人若生病不能拖着,必要时要去看医生;同样,产业危机也不能坐以待毙,应该采取必要措施,我所看的材料力无一例外都提到了“创新”,可见其重要性!因此,钢铁冶金业想要生存和发展就必须要创新,技术上的、管理上的……

  我们无法准确预知明天,但我们却可以把握今天。国家在今天努力,出台政策鼓励技术创新;企业从今天开始发展创新型科技。而我——也希望通过今天的的不懈努力,为钢铁冶金的明天出一份力!一起努力,哪怕是夕阳,我们也可以期待她的再次升起!

  参考文献:

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  [5]钱士进.我国钢铁冶金余热利用不足现状及对策分析.企业技术开发.2011年7月.第30卷第14期

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