铁可以这样炼成

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传统的炼铁工艺已经拥有数百年的历史。在这种技术中,直插入云的高炉、成堆的铁矿石以及焦煤是最为重要的三要素。

      没有人能质疑此三要素的不可或缺,同样不容置疑的还有其伴生的高昂的价格成本和环境成本。

      一方面,焦煤的自然资源非常地少,它的价格是相当于普通煤的两到三倍,并需要在焦化厂经过焦化处理提升硬度。另一方面,全球块状铁矿石的储量正在不断减少,供应量的限制使得一些企业不得不购买粉矿,可这些粉矿必须要经过烧结厂烧结成球团或者块状才能使用。

      烧结厂跟焦化厂的问题则显而易见:它们的建造成本非常昂贵,同时还会对环境造成严重的污染。

      但一些变化正在发生或准备发生。

      可以预见到的变化是,两年后,在首钢新建的炼铁炉中,添加进去的不再是铁矿石和焦煤,而会是更为廉价的铁矿粉和非焦煤。

      由于生产工艺的改变,低价格原材料的使用将使得炼铁环节的成本得以下降。同时,新的技术还省却了烧结和焦化工艺,不仅大大降低了整个项目的建造成本,对环境的破坏程度也将减轻不少。

      如果不想等那么久,在澳大利亚西部城市奎那那则可以看到已经发生的变化。

      在奎那那,一个直接熔融还原炼铁技术的合资示范厂正在运行。按照事先的规划,通过总时间达3年的实际操作,该技术将会在世界各地进行推广。

      "现有的工艺刚刚运营了一年多,我们准备再运营两年,使得它获得更多的数据,证明它更加可靠,可以应用到商业运作中。"迈克巴克里说。

      迈克巴克里是这个项目的市场营销负责人,并参与整个项目筹建。这个项目目前由一家叫HIsmelt公司经营,HIsmelt公司是由力拓集团(Rio Tinto)全资拥有的子公司,属力拓铁矿业务分部。

      目前,这个位于奎那那的HIsmelt运营公司主要由四方出资成立。除了力拓矿业外,其他三方分别是中国首钢、美国纽克以及日本三菱。

      直接熔融技术最初的想法,源自20多年前一位德国工程师天才的头脑。

      德国人最初的想法是将煤粉和铁粉喷入一个熔融池中,并使其产生热量熔化铁矿,从而直接生产出铁水。该项目在德国运营6年后,力拓矿业1991年在奎那那建了一个示范厂,以便更大规模的来验证这个技术方案是否可行。

      经过1993年到1996年的运营,直接熔融还原炼铁技术的原理得到确认,但是水平炉的缺陷也暴露出来。1996年底,其中一位研究人员尝试将水平炉改成竖式炉,并改造了整个工艺。此后2年的运营证明,一个更大规模的运营实践已势在必行。

      经过几年多轮跟全球各地的潜在合作伙伴的谈判,力拓矿业、中国首钢等四家企业在2002年签署了合资协议。3年后,经过4个月的热炉试验阶段,新的设备于2005年9月投入运营。

      实际上,就世界上传统的炼铁工艺而言,除了焦化厂和烧结厂以外,其他设施基本相同。即使该公司使用HIsmelt技术,其他技术仍可在利用现有设备运行,例如加热炉、废渣处理等等。

      同时,在直接熔融炼铁技术的规划方案中,整个炼铁工艺是一个循环经济体系。

      通过脱硫装置,废气在排出前超过98%的硫都已经被处理。同时,生产中所有排出的废气,都将被搜集起来用于发电。目前,示范厂区的用电全都来源于此。此外,一个废水循环处理厂不仅可以帮助解决工厂对冷却水的大量需要,也可以减少对水的消耗量。

      但新工艺仍未臻至完善,在核心技术外的辅助配套设施上依然存在不足。

      奎那那工厂的设计年产量是80万吨,但在去年年底仅实现了60%的产能,其原因正是由于后续的脱硫装置最初的设计规模偏小。

      另外,若能为设备加入煤预还原工序,现有的产能将可翻倍,{zg}可达到260万吨。

      对于力拓矿业而言,未来HIsmelt技术若能得到大规模的商用,将使其受益匪浅。

      一方面,力拓能更充分的利用其现有的铁矿山生产的铁矿石。事实上,这正是力拓矿进入下游研究HIsmelt的原因之一。力拓矿业所拥有的铁矿含磷量较高。在传统的高炉工艺中,由于含磷量高的矿石会形成很多的矿渣,而不是铁水,因此对铁矿石的含磷量要求非常严格,这项新的技术则可以解决这一问题,高磷的铁矿石也可以直接用于炼铁,而不必担心矿渣的问题。

      另一方面,显而易见的是,力拓用自产的原材料研究成功一项成熟的技术,可以使得客户对力拓产品的依赖性得到增强。迈克巴克里认为,有兴趣使用这项技术的钢铁企业基本上可以分为两类。一类是现有的高炉已经到了使用年限,需要建新的高炉。在考虑成本或者效益的比较后,会倾向于使用新技术。另一种则在决定扩产计划后需要建新的高炉,那么HIsmelt也将是候选技术之一。

      "现在很多中国企业已经表现出很高的兴趣。"迈克巴克里说。"我们每年接待30到50个中国钢铁企业的代表团,基本上大的一些钢铁企业都已经来看过这个技术。"

      换言之,一旦这项技术成熟,它将会促使首钢等下游钢铁公司与力拓铁矿公司签购买铁矿的长期合作协议——使用力拓的技术则必须使用力拓的铁矿。当然,除此之外,HIsmelt集团公司也还可以收取一些专利费或者技术转让费。在迈克巴克里看来,这会让力拓变得有些不同,"这种原材料加炼铁技术的模式能将力拓矿业与其他供应商区分开来,后者往往只能提供原料,却在技术支持上无能为力"。