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FINEX对原燃料质量的要求比较苛刻,并且没有完全摆脱对焦炭和焦煤的需求。我国缺少高质量的炉料。
目前,FINEX消耗原煤指标710千克/吨,是在矿品位61%、煤的灰分6%~8%、用50千克/吨小块焦炭、450立方米/吨~480立方米/吨氧气条件下实现的。如原燃料质量下降,指标还要恶化。浦项高炉燃料比在480千克/吨,入炉矿品位在57%。所以,FINEX能耗要比高炉高。
一般情况,FINEX投资要比高炉高。浦项新建设的200万吨/年的FINEX设施投资约79亿元。
FINEX风口、熔化炉寿命低,远低于高炉的15年。FINEX供铁能力和间断性,对炼钢、轧钢会产生巨大的负面影响。
多年来,世界直接还原铁产量小、占高炉铁的比例较低,说明直接还原铁生产还不是主体。
熔融还原成本较高
熔融还原在理论和生产实践上,能耗和成本上比高炉高。原因如下:
一是高炉有热风炉,熔融还原设施没有热风炉。高炉炼铁所需的能源有78%来自碳素(焦炭和煤粉)燃烧,有19%来自热风,3%是炉料化学反应热。热风炉热量是依靠燃烧高炉煤气获得的。热风炉的热效率在80%以上。所以,高炉是个的炼铁设施。熔融还原设施没有热风炉,其产生的煤气用于发电。煤气发电,能源利用效率小于45%,是工序能耗比高炉高的主要原因。
二是高炉炼铁铁矿石有45%以上是间接还原。间接还原不需要能量,是放热反应,且反应是在炉内进行。
熔融还原是利用多级流化床,实现铁矿石的部分还原,需要一定的外来的能量。这样,矿石还原的能量就要高。
5月高炉产能利用率高位回升,铁矿石需求强劲。Vale溃坝事件后,铁矿石供应紧缺。在供需紧缺的基础上,汇率贬值更是点了一把火,I1909期货从月初的634元/吨一路涨至722元/吨,涨幅高达14%。结合供需基本面,我们认为,现阶段铁矿石价格有调整的需求,目前追多风险较大。
铁矿石供应缓解。据Mysteel数据,年初至今澳大利亚和巴西铁矿石发运量共计36260.4万吨,比2018年同期减少4005.6万吨,减幅11.05%。其中,澳大利亚发往中国25368.5万吨,比2018年同期减少1691.7万吨,减幅6.25%;巴西发运量为10891.9万吨,比2018年同期减少2313.9万吨,减幅17.52%。从Vale溃坝至今有3个月左右,若按巴西发运量减少粗略估算,溃坝事件将造成巴西铁矿石产量减少9252万吨/年,与Vale官方宣布的9280万吨基本一致。
展望未来,我们认为铁矿石供应紧缺的局面会有所缓解。首先,澳大利亚发运量的减少主要为飓风造成的短期影响。其次,淡水河谷VargemGrandeComplex矿区有4座尾矿坝已复产,涉及1300万吨产能,Brucutu矿区1000万吨产能也在近期复产,如果复产,Brucutu矿年化生产能力可能达到4000万吨—4500万吨,高于市场预期的3000万吨的年化产量。其三,国内矿山开工率大幅回升,一季度增产219万吨。同时,矿价大涨之后,其他非主流矿山也有复产的动力。
因此,Vale溃坝事件后虽然总体供应偏紧的格局尚未扭转,但其部分矿山的复产以及非主流矿山的增产将缓解部分铁矿石供应。
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原燃料使用情况。铁矿石:入炉品位在61%,粒度在1毫米左右,用3种~4种矿石(巴西球团约50%,品位65%;本溪磁铁矿约30%;印度矿、新西兰沙铁),添加白云石、石灰石与铁矿石混均,再进入预还原炉。
煤炭:灰分在6%~8%,动力煤占约30%,炼焦煤占1/4,压成14.57毫米的煤块,要用约50千克/吨的小块焦。
反应炉(流化床)有4级。用脱除CO2的煤气(热值约为1400大卡/立方米)在流化床内对铁矿石进行还原。控制炉内温度在720摄氏度~750摄氏度(生产时需要对反应炉进行补热,要吹氧10立方米/吨),矿石还原度为60%~70%。这样,可以保证矿粉不粘结,出矿温度在750摄氏度,进入直接还原铁压块机,进行压块。压块后还原铁(温度在650摄氏度)进入熔融汽化炉。
熔融汽化炉情况。熔融汽化炉内压力45Bar,有26个~28个风口,风口直径26厘米。炉内矿床高度约7米,风口区温度可达3000摄氏度,料面下部温度可达1050摄氏度。向炉内吹氧的温度在25摄氏度。加入熔融汽化炉内的块矿尚有30%~40%没有在流化床内还原,需要在熔融汽化炉内完成还原。熔融汽化炉产煤气量在1600立方米/吨~1700立方米/吨,渣铁比为300千克/吨左右,灰铁比在50千克/吨~60千克/吨。
工序消耗。
在上述原燃料质量的前提下, 原煤消耗为710千克/吨。其中包括约160千克/吨的煤粉,50千克/吨的小块焦(按每吨焦1.4吨原煤计算),氧耗为450立方米/吨~480立方米/吨。
行业内人士认为,转底炉处理含铁尘泥是合理的,产品金属化率低,给高炉用可降低焦比,不能给电炉用;如果用铁矿石在转底炉进行还原,成本也高,工艺上行不通。如果用转底炉处理钒钛磁铁矿,回收氧化钛,虽能耗高,但经济性好。
非高炉炼铁技术新进展:2016年首钢和山东墨龙HIsmeit工艺(使用铁矿粉、煤粉、溶剂进行喷吹;用含35%~40%的氧、1200摄氏度的热风进行冶炼)生产运行成功;2017年日产量、月产量达到原HIsmeit工厂过去历史 产量两倍以上(单月 产量50572吨/月),年底已生产25万吨高纯特种生铁,炉衬仅有轻微侵蚀,寿命明显延长。该工艺与高炉流程相比,环保指标显示:SOX排放减少90%,NOX排放减少40%,CO2排放减少20%,无二噁英产生。
现在,我国应加强研究和跟踪国内外非高炉炼铁技术新进展,不要大规模推广新建非高炉炼铁设施,避免造成负面的影响。
国外非高炉炼铁技术进展
ENERGIRON直接还原技术。
达涅利在阿联酋阿布扎比的ENERGIRON直接还原技术是一种气基直接还原炼铁工艺,即以原“HYL”直接还原工艺为核心,与达涅利工程技术相结合所形成的直接还原的成套技术。它是以入炉品位达67%(即SiO2+Al2O3<4%)的球团矿和/或块矿为原料,不能用粉矿,以天然气裂解后的含有90%左右的H2和CO的煤气为还原剂,通过在竖炉内高温1000摄氏度、干燥气温度(970摄氏度)、高压(6bar)条件下,气固两相相向而行,完成传热和铁矿石的还原反应,终生成温度约700摄氏度的直接还原铁,给电炉炼钢供应原料。
由于竖炉出来的煤气进行了蒸汽重整,脱除了CO2,其消耗量不应很低。这样可以估算ENERGIRON工艺的工序能耗在350千克标准煤/吨~400千克标准煤/吨范围之内。该技术是先进、成熟、可靠的非高炉炼铁技术。
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