世界炼铁生产发展现状及展望

LIU1018

世界炼铁生产发展现状及展望

    近几年，世界粗钢产量迅速增长。今后几年，如果粗钢需求量仍然按目前速度继续增长，应对原料的需求增加及导致的诸多变化现象进行认真分析。
    铁矿石和废钢是生产粗钢的两种基本原料。以2007年的数据为例，全世界粗钢产量为13.43亿t，这意味着需要15.40亿t钢铁料。在钢铁料中，废钢和高炉铁水分别占34.5%和61.1%，直接还原铁（DRI/ HBI）等占4.1%。如果钢需求量继续增长，当前紧迫的问题是如何保证足够的钢铁料。由于可用的废钢量有限，就需要恢复或新建设备，以矿石为基生产铁水或DRI。在增产过程中，高炉法工艺成熟，具有极大的灵活性，理所当然担当重任，且在短期内难于被取代。
    1997～2007年生铁产能
    自1997年以来，世界粗钢年产量从8亿t增加到13.4亿t，增长率为68%，见图1，同期的生铁年产量从5.47亿t增加到9.46亿t，增长率为73%。显然，若无生铁产量的可观增长，钢将出现短缺。在此期间，以矿石为基的直接还原铁年产量增加了76%，但总量有限，从3600万t增加到6360万t；在2007年，Corex / Finex 熔融还原法产量仅为400万t/a，增长缓慢。
    1997～2001年，钢产量按以往速度增长，从2002年开始增产步伐大幅加快，2006年比前一年钢增产1.1亿t，铁增产7800万t；而2007年又比2006年钢增产1.03亿t，铁增产7500万t。增长的原因是钢的需求量增多，尤其是中国、独联体和巴西等国。1997～2007年，中国生铁产量从1.09亿t升到4.69亿t，增量为3.6亿t，增幅为330%；而同期其它地区的生铁产量情况是：日本微增，欧盟25国没变化，北美贸易区则明显下降。近年来，在中国以外的所有地区，生铁产量增长平缓甚至减产，惟有中国的生铁产量从2001年起逐年迅速增长，2005年比2004年增产8800万t。
    上述发展引发思考：如何使全世界的生铁生产以现有（或加新增）设备在10年间按此速度强劲发展？根据现有数据，世界范围内新建和停用的高炉，其产能正负抵消后仍为正值，尤其是2003年以后。减除掉停用的高炉产能后，年产能净增值从1000万t升到3000万t。从1997年至2007年，新建116座高炉（产能1.54亿t），同时停用66座高炉（产能6400万t）。
    欧洲、独联体、日本和北美贸易区的数据表明，这些地区在市场上消失的产能要多于新增产能。印度、韩国、巴西，尤其是中国，生产能力继续新增，而且世界炼铁产能的增长远不止如此，在中国还有相当数量的未知和新建的高炉。况且，在此期间，前已退役而现又重新服役的高炉的产量增加也须计算在内。在这种背景下，计算产能需要更详细的信息。
    对比在各个地区（北美贸易区除外）已知的高炉产能和实际产量可发现两者出入很大。例如，独联体国家尤其是乌克兰已逐渐恢复了原有的生产能力，中国和巴西的产能利用系数难以估计。1997年至2007年，巴西的生铁产量从2530万t增加到3550万t，增长率为40%。由于装备容量的情况不明，难于评价其生产率。中国的情况更是如此，1997年至2001年，生铁产量和装备容量的数据基本相符。从2002年起两者开始不符，2007年生铁产量为4.69亿t，而已知装备容量仅为2.17亿t。
    总之，从1997年至2007年，世界高炉容量已知的增加值仅为9000万t，然而生铁产量增加多达4亿t。在欧盟、独联体、日本和北美贸易区，生产能力减少4900万t，而在中国和巴西则产能共增加1.13亿t。
    炼铁生产的现状
    高炉炼铁生产设备现状的数据来源于“Plantfacts”数据库。由于收录的设备容量的数据未必准确，故分析产能变化很困难。截止到2007年底，全世界共有648座高炉，年生产能力 7.25亿t。面对2007年生铁产量为9.46亿t的数据，世界设备容量的数据至少有77%是相符的。中国列入统计表的高炉共有261座，表明只具有 2.17亿t的产能，而据2007年统计，在重点企业共有475座高炉。需要说明的是，容积小于200 m3的小型高炉不计在内。
    平均而言，世界高炉炉缸直径的平均值8.9 m。现今运转中的最大高炉在日本和韩国，其炉缸直径分别为13.4 m和12.2 m；在欧盟15国该值为10 m。而中国的该数据缺少代表性，掌握的数据是202座高炉的平均值为7.5 m，但无法包括缺乏信息的众多小型高炉。巴西和印度的相应数据情况亦如此。
    世界高炉平均的一代炉役为7.7年，有报道最长的一代炉役为11年（在北美贸易区），其次是大约9年（在独联体和欧盟）。不过在北美贸易区等地区，不是以必须更换炉缸和炉底耐火砖衬作为炉役终点，故其炉役往往可达11～13年，甚至20年以上。
    为了降低还原剂消耗和优化高炉操作，高炉操作者已经做出不懈的努力，并正在继续为降低生铁生产成本做出重要贡献。在工业化国家，现有炉料结构下的工艺技术已达到相当程度的优化。近10年来，德国和欧盟15国继续降低还原剂消耗量几乎无空间，相反，其消耗量还在渐渐增高，其原因是自1998/1999年以来增加喷煤比及使用（由进口焦煤炼制的）高灰分焦炭所致。然而在日本和中国的高炉仍然有节约潜力，事实上，近10年来中国重点企业高炉的还原剂消耗量已有所下降。
    对比世界高炉的还原剂消耗量，德国和欧盟15国的指标处于世界领先水平。假若全世界产的生铁均能达到德国2006年的指标，节约的潜力巨大，相当于每吨铁水节约焦炭55 kg/t，或相当于每年节约焦炭4800万t。按此标准粗略估算，仅在中国每年可节约焦炭量为2600万t。设想假如全世界均达到德国目前的焦比水平，则全世界炼铁排放的CO2量将减少1.57亿t，相当于减排10%以上。
    加拿大和美国高炉入炉料主要为本地矿制成的球团，而巴西、中国、欧盟15国、日本、韩国等通常使用烧结矿。
    预期到2010年的产能发展
    在研究了炼铁生产10年发展、还原剂消耗和含铁废料的构成的基础上，对今后的发展前景做出预计和展望，预计到2010年世界粗钢产量将达到15.8亿t，相应需求的金属原料为：生铁11.4亿t，直接还原铁8000万t，废钢6.23亿t。按此预计，2010年的生铁产量应比2007年高出1.92亿t。
    到2010年，现在新建的高炉项目将再新增产量1.37亿t，且产能仍将继续增加（图2），而且其中的87%将由巴西、俄罗斯、印度、中国这4个国家实现。单在中国将增建42座高炉（年产总量为8700万t），且大多为大高炉。其中两座最大的由首钢京唐钢铁公司兴建，其炉缸直径为15.5 m，每座年产量为460万t。
    到2010年，包括上述在建项目的新增产量，铁水的需求量仍难于保证，缺口仍多达5500万t。已经知道埃萨公司和宝钢公司的熔融还原项目的生产量仅为300万t，其余5200万t（相当于15座大型高炉的年产量）难于补齐。
    如果新建高炉的单位生铁产量投资按160美元/（t?年）计，到2010年，新增的1.92亿t生铁产量将需要投资307亿美元（不包括建设配套的焦炉、球团厂和烧结厂的投资）。
    原料紧张与CO2排放限制
    生铁产量增加，理所当然增大对炉料和还原剂的需求。根据现用的炉料结构，到2010年，生铁增产1.92亿t需要增供块矿（烧结矿和球团等）总量约为3.07亿t，多用焦炭8300万t、喷吹用煤2100万t。如果生铁生产按预期发展，到2010年，铁矿石的总需求量将为19.2亿t（图3）。世界三大矿业公司Vale 、Rio Tinto 和BHP Billiton 公布的增产计划表明将增产2.3亿t。如果其他的铁矿生产公司的增产计划能完成，总的需求缺口可补齐。满足焦炭的需求增长较容易，与2006年相比，2007年焦炭已增产6800万t。另外，全世界的高炉在节约焦炭消耗，降低焦比方面尚存巨大潜力。
    面对关于气候争论的背景，CO2排放日益受到限制，高炉是CO2最大的排放源。在欧洲的非官方委员会和涉及CO2的贸易组织的努力之下，讨论和承诺并努力减排CO2行动的影响下，全世界的减排取得有效进展。现在实际做的事却荒诞可笑!设想的是一步到位减少排放总量，但实际情况相反，到2010年全世界增产的生铁将多排CO2 量为 2.98亿t；到2010年，不允许CO2 排放“突破计划”。欧洲的超低CO2排放钢铁生产工艺（ULCOS）将在大幅减排CO2方面做出贡献。可是，怎样全面实现目标呢？在一些国家，低效率设备增加的速度要快于移植和采用高效的工艺技术的速度。
    结论
    前些年，冶金专家曾断言高炉的使命即将结束，曾经一再向高炉法发起挑战。40年前直接还原法出现时和20年前熔融还原法开发时，其目标都是不用焦炭而用新方法还原出金属铁。总体上说，这些探索研究都是有价值的并值得称颂的。也曾有预言，高炉法的权威地位不久以后将结束。但如今的局面是大批的高炉正在新建，成就了世界范围的“钢铁复兴”。关于排放CO2的争论早已开始，然而必须用高炉生产的铁水炼钢以供给这个世界的需求。

lzl2008

学学，了解了解世界