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高檔次石灰生產線對鋼鐵生產的影響

中國鋼鐵行業作為石灰行業的最大用戶,近30年的發展以及未來的走向,無疑值得我們石灰行業人士深入總結和思考。
高能耗、高污染、資源浪費,似乎成了我們兩個行業揮之不去的三座大山。
外進石灰質量差且不穩定,似乎成了鋼鐵行業獨立建設石灰車間的唯一理由。由此造成了一個嚴酷的現實:一方面對應鋼鐵行業巨大的石灰(1億多噸/年)需求,國內獨立產能大于60萬噸/年的石灰生產供應商卻寥寥無幾。另一方面鋼鐵行業越來越壓低石灰價格,石灰生產企業不得不以降低產品質量來降低生產成本,這樣的低質量石灰反過來又對鋼鐵生產造成了此石灰本身價格差高出許多倍的額外損失!并且這種惡性循環還在繼續,令人心痛!我們必須與鋼鐵行業一起依靠技術進步并改變經營方式,以逐步改變這種兩敗俱傷的狀態,求得生存與發展的雙贏目標。
中國鋼鐵企業經過近30年的發展,其生產技術操作水平、設備裝備水平,對鐵礦、焦碳、廢鋼等大宗原材料的選配技術,已躍居世界前列。特別是近幾年的控潛增效工作,也幾乎到位了。可以清晰的看到,目前如下三個方面還有較大的潛力可挖。
首當其沖就是提高石灰質量和石灰質量的穩定性;其二就是改善鋼鐵企業內部粉灰再利用工藝技術;其三就是改善經營方式和管理水平,減少內外非技術損耗。本文僅對第一方面問題加以探討,以求拋磚引玉。
1、          煉鋼用石灰,特別是鐵水預處理和精煉爐用石灰對鋼鐵生產影響最大,燒結用灰的影響也很重要。
1.1    石灰SiO2含量的影響
我服務的一個企業生產結果就比較有代表性,其設備狀態是無鐵水預處理,也無精煉爐的線材鋼種煉鋼工藝,民營鋼鐵企業的設備多如此。其鐵水平均成分[Si] 0.35%,[S] 0.03%,[P] 0.11% ,使用的兩種石灰的月平均成分為:
  CaO MgO SiO2 Al2O3+FeO3 S 灼減 活性度
A 90.01% 2.02% 3.74% 0.94% 0.031% 4.15% 315ml
B 90.81% 3.12% 0.79% 0.95% 0.032% 5.02% 306ml
從表面上看,這兩種灰差別不大,都屬于比較優質的石灰,其中S、Al2O3+FeO3、灼減和活性度B種石灰稍差,CaO和MgO含量B種灰稍好,差異比較大的是B種灰SiO2含量減少2.95%。這種差異是不大的,實際上由于大多數鋼鐵企業都不是很經常的化驗SiO2和S,這種差異一般都沒有引起重視。而實際煉鋼使用效果卻有較大的差異,在同樣鋼種和生產條件下,B種石灰對應的煉鋼成本比A種灰成本下降了9.6元/噸鋼。A種石灰的月平均噸鋼灰耗在39kg/t鋼,而B種石灰在同樣條件下卻為27.2kg/t鋼,這在通常的理論和經驗上是說不通的。
A:CaO有效=90.01-3.74*2.5=90-9.35=80.66(%)
B:CaO有效=90.81-0.79*2.5=88.835%
27.2kg/t鋼*88.835%=24.16kg/t鋼
=29.95kg/t鋼
也就是說,對應B種石灰的27.2kg/t鋼,A種石灰的噸鋼灰耗在30kg/t鋼左右是可以理解的。
1.2    石灰硫含量的影響
從高爐渣堿度和預處理成本、LF成本方面談:普通鋼種一般的脫硫要求是把鐵水中的硫脫除0.02%左右,也就是說噸鋼脫除硫元素的重量一般不超過1000kg*0.02%=0.2kgS/t鋼。從表面上看高爐煤氣和轉爐煤氣所燒的石灰帶入的硫并不多,39kg灰/t鋼*0.031%=0.012kgS/t鋼。
比較適合噴煤的石灰工藝是回轉窯和雙膛窯,以雙膛窯為例,850KCal/kg灰*1000kg/t÷7000KCal/kg標煤=121.43kg標煤/t灰,在市場上買到硫含量0.8%以下,發熱值在7000KCal/kg以上的特優質煤,一是資源少,且價格較貴,姑且按此計算。考慮到再有10%的硫進入廢氣,則進入石灰中的硫為

1.3    石灰活性度的影響
10年前很多鋼鐵企業并不化驗石灰活性度,現在對活性度的認識也存在一些模糊。我們做過一些統計分析,結果是在船板鋼以下的板材、線材、型材所對應的中低品種鋼生產中有如下規律:在240ml—260ml之間是一個拐點,也就是說如果活性度低于此拐點,活性度低對于煉鋼和燒結的影響是顯著的,主要還是由于過燒引起活性度的下降的危害最為顯著,此時應把提高活性度作為主要矛盾去對待,建議把活性度的考核再留一點安全系數,這與活性度主要影響化渣速度和消化速度的規律是對應的。也就是說當活性度大于380ml后,石灰質量對鋼鐵生產的影響主要矛盾轉化為硫含量和SiO2含量,相對來說CaO含量差別2%左右對生產的相關性卻不十分顯著。并且如果是由于生燒所造成的活性度下降對生產的危害就更少了。
因此,對于鋼鐵企業用石灰,建議把石灰的灼減考核指標調整到5%—7%,這樣可以取得最佳的生產成本與使用效果的優化(一般在煉鋼和燒結還應該使用部分生石灰石和生白云石,這比生燒厲害多了)。
1.4    石灰質量穩定性的影響:
實際上鋼鐵企業生產問題總結會上大多提及的是前述有關石灰質量的各種技術指標嚴重變差的問題,也就是說石灰質量指標的穩定性幾乎涉及了石灰使用的絕大多數問題,并且給鋼鐵生產帶來的損失是巨大的,遠遠超過了石灰本身的價格。這種影響體現在兩個方面。
1.4.1        首先是一個心理問題。眾所周知,幾乎鋼鐵冶煉的全部工序為了保險,都留有一個“安全系數”,以此來應對不可預見的突然變化,這是一個十分難以量化的生產經驗,其中石灰質量的波動占有很大的比重,例如:煉鋼有權決定石灰配加量的作業長,經常在內心有這樣一句話:“上爐鋼的硫或磷險些不合格,這次多加點石灰。”如前所述,冶煉1噸鋼水每增加1kg石灰,噸鋼成本上升接近1元/噸鋼——遠遠大于1kg石灰本身的價格。幾乎可以這樣說,如果能夠把這些“安全系數”減少一半,大多數鋼鐵企業在目前很低的鋼材價格狀態下也不會虧損。
1.4.2        其次石灰質量的波動幾乎涉及鋼鐵冶煉的全部重要的技術經濟指標,并且其影響還是舉足輕重的。
在燒結:堿度、品位、各種冶金性能、混合料造球性、能耗、產量、成本;
在煉鐵:爐料結構、焦比、[S]、[Si]、爐渣性能、順行情況、產量、成本;
在鐵水預處理:脫硫率、溫降、鐵損、處理時間、成本;
在煉鋼:噸鋼灰耗、吹氧時間、化渣速度、噴濺情況、泡沫渣狀況、鋼鐵料消耗、[S]、[P]、[O]、一次命中率、鋼水溫度、脫氧劑消耗量、滲碳劑消耗量、爐齡、產量、成本、鋼材品種、鋼材質量;
在爐外精煉:噸鋼灰耗、脫硫率、能耗、溫降、鐵損、處理時間、鋼水質量、鋼材品種、成本。
也就是說上述鋼鐵冶煉各工序的幾乎全部重要的技術經濟指標,以及多數非正常冶煉狀況和不合格現象均與石灰質量及其波動存在著顯著的聯系,石灰在鋼鐵冶煉中的地位就像做菜的食鹽一樣,有人說過這樣的話:煉鋼、煉鐵就是首先要把渣煉好,而石灰質量及其穩定性,是煉好渣的核心問題。現實生產過程中,對石灰質量的化驗和考核往往不及時,也缺乏準確性,這進一步加大了問題的危害程度。
2、          與石灰石礦山的聯系亟待加強:
眾所周知,每個礦山的石灰石都是有波動的,而前述石灰質量和石灰生產過程中的問題,首先是要選擇好的石灰石原料,在此如果礦山能在開采和加工過程中把不同的石灰石劃分成不同的級別,而在同一個級別中加強混勻,減少質量的波動,這將對擺脫石灰生產單位與鋼鐵冶煉用戶的困難局面起著至關重要的作用,并且成本最低,效益最好。唐山地區鋼鐵企業大量采用高價格的山東和南方石灰石原料就是一個很好的啟發。
3、          混燒煤石灰窯和噴煤石灰生產工藝,解決了對煤氣的依賴,同時也存在著風險。
當前中國制造業,特別是鋼鐵企業,正處于一個相當長時間段的低谷期,生產成本壓力大,可以預見必將擠死一批,提升一批,對石灰工藝技術的認識也出現了相當嚴重的分歧,是否回到煤燒時代成為了一個熱門話題。在這種形式下,我們石灰行業必須有一種理智思維,正確的把握技術和市場發展趨勢,以防被拉入三角債漩渦。
     3.1混燒煤石灰窯技術
         以馬壽春石灰行業和節能型石灰窯及其類似的技術比老式混燒煤石灰窯有了巨大的進步,在單爐產量、能耗、環保和活性度方面均有了較大的改善,把中國混燒煤石灰窯技術推進到了或接近了其技術的巔峰,對石灰技術進步的貢獻是收人尊敬的。然而,要想把噸灰能耗降至115kg標煤以下將是一個極難逾越的坎,也無法擺脫對低揮發分煤種的依賴,這里一個最根本的障礙是揮發分(包括焦油)釋出時爐氣中已缺氧氣,因而這種石灰窯內絕大部分揮發分不僅不燃燒放熱,而且還會分解吸熱并進入爐頂廢氣,給后續的廢氣處理增加了巨大的困難,這是國家環保政策限制混燒煤石灰窯的根本原因之一。其次燃料煤所帶入的灰分和硫對石灰質量的污染也是另一個無法解決的技術難關。
3.2噴煤石灰生產工藝,比混燒煤石灰窯工藝有所進步。
    適合噴煤的石灰生產工藝是回轉窯和雙膛窯等,這種工藝的最大進步是煤中的揮發分得到了充分燃燒和利用,提高了能量利用率。然而燃料煤所帶入的灰分和硫對石灰質量的污染還是沒有解決。如前所述,鋼廠用這種灰把噸鋼灰耗降至35kg/t鋼以下或生產高品種的鋼材也將遇到巨大的困難,即使是采用更嚴格的破碎篩分來保煉鋼灰,而這些灰分和硫對燒結和煉鐵生產的影響也是不容忽視的,外排環保更不允許。唐鋼最初的麥爾茲窯就是噴煤的,生產指標也相當不錯,而最近幾年卻有上了燒天然氣的麥爾茲,而天然氣的價格使石灰生產成本增加了許多,即使與鋼鐵廠的高爐煤氣和轉爐煤氣等價格比較也是搞出了許多。由于噸鋼灰耗對煉鋼成本的巨大影響,可以預見未來幾年內,隨著噸鋼灰耗小于30kg/t鋼或生產高品種鋼的鋼鐵企業數量越來越多,較高噸鋼灰耗的鋼鐵企業市場競爭力將大受影響。
4、          用混燒煤或噴煤生產石灰,而把煤氣用于發電,存在國家政策的風險。
國家允許煤氣發電是對于鋼鐵企業“富余”煤氣,避免能源浪費而言的,隨著環保問題的日益重視,特別是多個地區用煤指標一點不批就是明確的信號,這種政策風險值得我們重視。
另外從純技術角度上來講,讓煤的灰分和硫進入鋼鐵生產流程,所產生的環保處理費用和問題,遠比單純用大型燃煤鍋爐發電大得多,國家對燃煤發電項目尚且有諸多限制,這就增加了燃煤生產石灰的政策風險。
實際上煤氣發電的經濟效益,原根就是一個集團利益劃分的產物,并沒有什么技術增值,隨著發電行業對民企的開放,電價與煤價的差異也會發生相應的變化。
再其次政府對鋼鐵企業用電量的限制,根就是一個限制產能過剩的調控手段,平行于用電量限制的手段是很多個的,甚至還在加多和加重,因此以煤氣發電的措施應對國家的整體調控措施,不是一個量級的問題。

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