許滿興 代汝昌
（北京科技大學(xué)） （濟南銀能冶金科技有限公司）
1 燒結(jié)生產(chǎn)實現(xiàn)低碳、綠色高質(zhì)量發(fā)展的價值
2017年10月，中國共產(chǎn)黨第十九次全國代表大會的勝利召開，標(biāo)志著我國已經(jīng)進入中國特色社會主義新時代，十四項堅持體現(xiàn)了新時代中國特色社會主義思想和基本方略。經(jīng)濟建設(shè)要堅持新發(fā)展理念，發(fā)展必須科學(xué)發(fā)展，必須堅定不移貫徹創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的發(fā)展理念。十九屆五中全會明確提出了，我國經(jīng)濟建設(shè)已進入高質(zhì)量發(fā)展階段，綠色發(fā)展是高質(zhì)量發(fā)展的重要條件和基礎(chǔ)。
我國鋼鐵工業(yè)在黨的正確領(lǐng)導(dǎo)下已經(jīng)由鋼鐵大國向鋼鐵強國邁進。2020年我國粗鋼的年產(chǎn)量10.53億噸，占全球粗鋼產(chǎn)量的53%，生鐵年產(chǎn)量8.88億噸，占全球生鐵產(chǎn)量的69%[1]，煉一噸鋼會產(chǎn)生1.8噸碳排放，冶煉一噸生鐵會產(chǎn)生多少碳排放呢？經(jīng)過詳細(xì)計算，冶煉一噸生鐵（包括生產(chǎn)1.2噸燒結(jié)礦產(chǎn)生的碳排放）會產(chǎn)生1.824噸CO2排放[2]，略高于世界鋼鐵協(xié)會碳排放數(shù)據(jù)。對燒結(jié)生產(chǎn)而言，生產(chǎn)一噸燒結(jié)礦將產(chǎn)生4000m3煙氣，每m3燒結(jié)煙氣含CO2為5.5%，含CO為0.6%[3]，CO和 CO2氣體比重分別為1.25kg/m3和1.964kg/m3[4]，生產(chǎn)一噸燒結(jié)礦的煙氣將會產(chǎn)生30kg 的CO，432.08kg 的CO2。近幾年我國每年生產(chǎn)10億噸燒結(jié)礦，燒結(jié)煙氣將向大氣排放CO2：432.08x108/1000=432.08萬噸；CO：30x108/1000=300萬噸。這對生態(tài)環(huán)境造成極大破壞。因此，實現(xiàn)“碳達(dá)峰”和“碳中和”的目標(biāo)必須倒逼降碳，燒結(jié)生產(chǎn)必須實行低碳綠色生產(chǎn)。
2 新世紀(jì)全國燒結(jié)生產(chǎn)料層厚度與能耗指標(biāo)狀況（表1）
表1 新世紀(jì)全國燒結(jié)生產(chǎn)料層厚度與能耗指標(biāo)狀況
|
項目 年份 |
利用系數(shù) |
料層厚度 |
成品率 |
含粉率 |
返礦率 |
電耗 |
固體燃耗 |
工序能耗 |
轉(zhuǎn)鼓指數(shù) |
|
t/m2h |
mm |
% |
% |
% |
Kwh/t |
Kg/t |
Kgce/t |
% |
|
|
2000 |
1.45 |
482.8 |
/ |
11.33 |
/ |
34.71 |
58.00 |
69.87 |
65.81 |
|
2001 |
1.47 |
499.0 |
/ |
10.5 |
/ |
33.89 |
59.00 |
70.77 |
74.19 |
|
2002 |
1.48 |
528.2 |
/ |
926 |
/ |
35.27 |
57.00 |
71.85 |
83.72 |
|
2003 |
1.48 |
535.9 |
82.05 |
8.53 |
19.02 |
34.74 |
55.00 |
67.92 |
71.83 |
|
2004 |
148 |
546.2 |
81.71 |
7.72 |
19.98 |
35.98 |
54.00 |
68.10 |
73.24 |
|
2005 |
1.48 |
575.9 |
82.68 |
7.76 |
21.43 |
39.41 |
53.00 |
65.70 |
83.78 |
|
2006 |
1.43 |
602.6 |
83.27 |
7.36 |
18.89 |
39.32 |
54.00 |
57.50 |
75.75 |
|
2007 |
1.42 |
614.4 |
82.24 |
6.44 |
18.82 |
40.22 |
54.00 |
59.37 |
76.02 |
|
2008 |
1.360 |
636.0 |
83.31 |
7.15 |
18.65 |
40.49 |
53.31 |
56.52 |
76.59 |
|
2009 |
1.341 |
642.2 |
81.30 |
7.07 |
19.20 |
41.06 |
55.00 |
57.28 |
77.44 |
|
2010 |
1.324 |
666.1 |
83.50 |
7.18 |
22.29 |
43.87 |
54.00 |
56.71 |
78.77 |
|
2011 |
1.306 |
661.4 |
82.99 |
6.86 |
19.18 |
43.22 |
54.00 |
55.35 |
78.72 |
|
2012 |
1.275 |
6660 |
84.18 |
6.49 |
19.09 |
43.01 |
53.00 |
52.97 |
80.48 |
|
2013 |
1.250 |
688.9 |
85.46 |
6.75 |
18.35 |
44.49 |
44.77 |
51.39 |
79.69 |
|
2014 |
1.277 |
710.4 |
86.82 |
6.62 |
17.56 |
45.39 |
44.2 |
51.05 |
77.58 |
|
2015 |
1.26 |
688.5 |
83.34 |
8.79 |
16.81 |
44.41 |
47.38 |
49.50 |
78.73 |
|
2016 |
1.27 |
731.4 |
82.8 |
6.55 |
16.81 |
43.39 |
45.89 |
50.24 |
78.03 |
|
2017 |
1.26 |
714.3 |
83.24 |
6.78 |
17.04 |
46.74 |
46.40 |
49.36 |
78.36 |
|
2018 |
1.27 |
728.5 |
81.62 |
7.09 |
17.57 |
46.78 |
46.78 |
49.89 |
78.68 |
|
2019 |
1.25 |
748.1 |
82.2 |
5.56 |
18.02 |
48.24 |
45.29 |
49.53 |
78.02 |
|
2020 |
1.308 |
768.5 |
82.5 |
6.67 |
22.07 |
38.95 |
50.03 |
78.95 |
78.95 |
由表1可見，近20年來，我國燒結(jié)生產(chǎn)的料層厚度由2000年平均料層厚度不足500mm（482.8mm），增加到2013年的688.9mm；固體燃耗由58kg/t降低到44.7kg/t；2013年至今的8年間，料層厚度由688.9mm增加到750mm左右的水平。但固體燃耗總是徘徊在44kg/t~48kg/t的水平。2019年寶鋼的5臺燒結(jié)機，包括湛江的兩臺550m2燒結(jié)機的固體燃耗處于41.34kg/t~46.49kg/t的水平，固體燃耗全國最低的太鋼，2019年660m2燒結(jié)機固體燃耗為35.76kgce/t（以磁鐵精粉為主要原料）。固體燃耗最高的是某鋼360m2燒結(jié)機，為66.30kgce/t（以赤鐵礦粉為主要原料）。不同的企業(yè)相差1.85倍，大幅度降低燒結(jié)生產(chǎn)的固體燃耗，是全國燒結(jié)工作者實現(xiàn)低碳綠色發(fā)展的頭等大事，是新時代燒結(jié)生產(chǎn)要解決的重中之重的問題。
3 “超低碳、高能效” 均質(zhì)燒結(jié)新工藝的關(guān)鍵技術(shù)
濟南銀能冶金科技公司開發(fā)的燒結(jié)新工藝，可在原生產(chǎn)基礎(chǔ)上，噸燒結(jié)礦降低固體燃耗平均達(dá)到10kg/t，實現(xiàn)該項新工藝的關(guān)鍵技術(shù)有如下五項。
1） 改變傳統(tǒng)的二段式或三段式強化制粒工藝。“超低碳、高能效”燒結(jié)新工藝采用多維交叉混合制粒裝置，在一混機內(nèi)完成制粒，一混機出料粒度5~7mm比例達(dá)到60%以上，然后混合料進入二混機。
2） 經(jīng)一混混合制粒后的混合料進入二混合機后，燃料（焦粉和煤粉）配入二混合機內(nèi)與混合料混合，燃料包裹在礦粒外層和礦粒之間，有效改變?nèi)剂先紵臈l件。
3） 橫向偏析布料采用自主研發(fā)的布料松料裝置，完全克服混合料布到臺車上后的邊緣效應(yīng)和厚料層自動蓄熱現(xiàn)象，多根松料器安裝在點火器前，改善混合料層的透氣性，為均質(zhì)燒結(jié)創(chuàng)造條件。
4） 改善混合制粒的加水方式，實施分梯度加水和分區(qū)域控制，實現(xiàn)強化制粒和燃料外配的雙重目標(biāo)。
5） 實施低負(fù)壓點火。由于強化制粒和外配燃料，偏析布料和多根松料齒松料，臺車上的混合料透氣性大大改善，有效降低總管抽風(fēng)負(fù)壓。低負(fù)壓點火是實施1#、2#、3#風(fēng)箱的負(fù)壓分別控制為總管負(fù)壓的50% 、60%和70%，確?；旌狭喜嫉脚_車后的原始料層透氣性，為均質(zhì)燒結(jié)繼續(xù)創(chuàng)造良好透氣性的條件。
4 “超低碳、高能效” 均質(zhì)燒結(jié)新工藝的效果
由于該新工藝實施了在一混內(nèi)完成制粒，分梯度加水和分區(qū)域控制，在二混內(nèi)外配燃料，采用橫向偏析布料和多根松齒松料以及合理布料后，采用低負(fù)壓點火，為改善混合料透氣性和均質(zhì)燒結(jié)創(chuàng)造了充分的條件，為新工藝降低配碳，燒結(jié)過程的熱量合理分布打下了良好的基礎(chǔ)，收到了顯著降低固體燃耗，改善混合料熱態(tài)透氣性，提高產(chǎn)量，提高成品燒結(jié)礦的質(zhì)量和冶金性能的多方面的綜合效果，達(dá)到提產(chǎn)、提質(zhì)、降低燃耗，超低碳、高效能的綠色環(huán)保目標(biāo)，具體體現(xiàn)如下六個方面：
1） 顯著降低固體燃耗，配碳由原來的3.5%~3.2%, 降低到2.5%~2.2%.；噸燒結(jié)礦的固體燃耗降低7.5kgce/t~1.5kgce/t，平均降低10kgce/t以上，創(chuàng)造噸礦固體燃耗低于35kgce/t的佳績。成品燒結(jié)礦的殘C，可由常規(guī)下的0.103%,降低到0.028%，改變固體燃耗多年徘徊不降的卡脖子問題。
2） 提高燒結(jié)產(chǎn)量。由于改善了混合料熱態(tài)透氣性，提高了垂直燒結(jié)速度，產(chǎn)量可提高5%~7%。
3） 燒結(jié)層熱量分布均勻，有利于改善燒結(jié)礦的礦物結(jié)構(gòu)，有利鐵酸鈣（SFCA）組分增加，有利于提高強度，降低內(nèi)返礦，內(nèi)返礦可降低10%~12%.
4） 由于實現(xiàn)了均質(zhì)燒結(jié)，礦物結(jié)構(gòu)得到改善，有利于改善成品燒結(jié)礦的冶金性能，900℃還原性（RI）提高4%~6%，低溫還原粉化率降低(RDI-3.15)8~10%。
5） 由于“超低碳、高能效”降低燒結(jié)煙氣成分，碳和硫化物的排放依據(jù)煙氣平均成分計算，噸燒結(jié)礦將減少95.92kgCO2排放，6.66kgCO排放和0.567kgSO2排放，降低22.2%煙氣凈化費用。
6） “超低碳、高能效”有著顯著的經(jīng)濟效果。按照已有的實例計算，降低固體燃耗的直接經(jīng)濟效益為噸燒結(jié)礦11.988元/t，一臺360m2燒結(jié)機，年產(chǎn)400萬噸燒結(jié)礦，年直接經(jīng)濟效益為11.988x400萬=4795.2萬元。還有可觀的提高產(chǎn)量，改善質(zhì)量，降低電耗和凈化煙氣的大量間接經(jīng)濟效益和環(huán)保社會效益，年間接經(jīng)濟效益估算將超過6000萬元。在“雙碳”背景下，是鐵前燒結(jié)生產(chǎn)具有推進低碳綠色高質(zhì)量發(fā)展的極有經(jīng)濟價值和社會價值的項目。
參考文獻：
[1] 世界金屬導(dǎo)報《2020年 數(shù)字說》 2021.1.26.4（A01）
[2] 世界金屬導(dǎo)報《中國鋼鐵將迎來”三個全面”的關(guān)鍵十年》 2021.1.26.4（A01）
[3] 江濤主編 《燒結(jié)球團生產(chǎn)技術(shù)手冊》“煙氣凈化技術(shù)實例” 《冶金工業(yè)出版社》2014年6月 P727
[4] 成蘭伯 《高爐煉鐵工藝及計算》《冶金工業(yè)出版社》1991年12月附表11-6 P504