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高爐煉鐵冶金技術發表論文的應用與發展

來源:未知 2019-05-05 11:10

摘要:

  鋼鐵冶金業是我國國民經濟的重要基礎產業。本文基于我國鋼鐵冶金業發展及現狀對該產業主要面臨問題進行研究,并分析其未來發展趨勢。本文主要談一下高爐煉鐵冶金技術的應用與

  高爐煉鐵冶金技術的應用與發展

  摘要鋼鐵冶金業是我國國民經濟的重要基礎產業。本文基于我國鋼鐵冶金業發展及現狀對該產業主要面臨問題進行研究,并分析其未來發展趨勢。本文主要談一下高爐煉鐵冶金技術的應用與未來發展。

  關鍵詞:鋼鐵冶金業 歷史 現狀 問題 發展趨勢

  Abstract: Iron and steel metallurgy industry is an important basic industry of our national economy. Based on the development and present situation of China's iron and steel industry, this paper studies the main problems faced by the industry, and analyzes its future development trend. This article mainly talks about the application and future development of blast furnace metallurgy technology.

  Key words: Iron and steel industry, history, current situation, problems, development trend

  引言:鋼鐵冶金業是我國國民經濟的重要基礎產業,為我國用鋼行業的高速增長提供了有力的原材料保障, 為國民經濟持續、穩定、健康發展做出了重要貢獻, 并為推動世界鋼鐵工業發展做出了巨大貢獻。然而,我國的鋼鐵冶金業發展的道路并不是一帆風順的,在過去是如此,在現在也面臨著更嚴峻的挑戰。

  一.我國鋼鐵冶金業的過去

  19世紀下半葉清政府發展近代軍事工業,制造槍炮、戰艦,大量輸入西方國家生產的鋼鐵。1867年進口鋼約8250t,1885年約9萬t,1891年增加到170萬擔(約13萬t)。進口鋼逐漸占領了中國的市場,使傳統的冶鐵業難以維持生產,而國內鋼鐵消耗量又不斷增加。因此近代鋼鐵工業的興起就成為時代的需要。

  1871年(清同治十三年),直隸總督李鴻章、船政大臣沈葆楨請開煤鐵,以濟軍需,上允其請,命于直隸磁州、福建、臺灣試辦。1875年,直隸磁州煤鐵礦向英國訂購熔鐵機器,因運道艱遠未能成交。此事表明,當時已開始注重舉辦新式鋼鐵事業。1886年,貴州巡撫潘蔚創辦鋼鐵廠,先用土爐,后從英國訂購煉鐵、煉鋼設備,1888年安裝完畢。終因清廷腐敗,缺乏資金、煤和鐵礦石,加上不善管理,無人精通技術,而于1893年停辦。這是興辦近代鋼鐵廠的一次嘗試。

  1890年,湖廣總督張之洞主持興建湖北漢陽鐵廠和大冶鐵礦,它的建設標志中國近代鋼鐵工業的興起。1908年,漢陽鐵廠、大冶鐵礦和萍鄉煤礦聯合組成漢冶萍煤鐵廠礦公司。這是中國近代第一個鋼鐵聯合企業,也是當時遠東第一流的鋼鐵聯合企業。

  第一次世界大戰后,除漢冶萍有較大的發展外,本溪、鞍山、上海、陽泉、武漢和石景山等地的鋼鐵工廠也先后起步。以上鋼鐵企業建立后,1920年全國生鐵產量達43萬t,鋼產量達6.8萬t。1931年“九一八”事變后,日本帝國主義占領了中國東北地區;1937年“七七”事變后,又侵占了華北、華中、華東等廣大地區。除東北地區外在北京、天津、唐山、陽泉等地新建或改建一批鋼鐵廠。

  抗日戰爭期間,在抗戰后方的四川、云南和晉東南等地也建設一批鋼鐵廠。1932~1948年,全國最高產量,鐵未超過180萬t,鋼未超過100萬t。1943年是1949年以前中國鋼產量最高年份,在世界上只占第16位。由于日本帝國主義的侵略戰爭和內戰的破壞,1949年生產鋼鐵的企業只有19個,年產鋼僅15.8萬t,在世界上居第26位。

  從1890年張之洞創辦漢陽鐵廠到1948年半個世紀中,我國產鋼總量僅760萬t。

  二.我國鋼鐵冶金業的現狀

  新中國成立后,到1958年,僅用9年時間,我國(未包括臺灣)鋼產量就達到800萬t。

  1978年鋼產量突破3000萬t(3178萬t),11年后的1989年升至6159萬t,到1996年鋼產量突破1億t(10124萬t),這在世界鋼鐵工業發展史上是少有的。

  2006年我國鋼產量突破4億噸達4.2億噸,連續11年保持世界第一。

  2009年,中國粗鋼產量達56800萬噸,是排名前五的日本、俄羅斯、美國和印度粗鋼產量之和的2.2倍,進一步確立了中國是世界鋼鐵大國的地位。從國際市場占有率來看,中國鋼鐵工業的國際市場占有率表現出增長的態勢,尤其是進入2004年以來,增長態勢更加明顯,2008年達到新高12.09%。工業和信息化部部長李毅中12日在大連召開的全國鋼鐵工業座談會上表示,預計今年我國鋼產量將達6.2億至6.3億噸,再創歷史新高。

  然而,高增長,高產量并不意味著我國鋼鐵冶金業如今形勢大好。例如:從粗鋼產量和國際市場占有率來看,中國是世界鋼鐵大國,但從貿易競爭力指數、顯示比較指數和質量競爭力指數等方面看,中國不是鋼鐵強國,中國鋼鐵工業競爭力還有待進一步提升。

  下面,我將從我國鋼鐵冶金業高速增長中的制約條件,高速增長所帶來的隱患以及該行業發展中的不足進行介紹。

  (一)、高速增長中的制約條件

  鋼鐵工業高速增長受礦產、水資源、運輸、能源、環保標準等五個方面條件的制約。

  (1)礦產問題

  我國鐵、錳、鉻礦品位低,復雜難采礦體多,選礦難度大。在我國,已查明的576億噸鐵礦儲量中,經濟基礎儲量僅為166.86億噸,而難采礦儲量達98億噸,難冶、難選鐵礦資源達102億噸(其中、高磷鐵礦資源近40億噸),此外還有釩鈦共生鐵礦120億噸。如果通過技術進步,使這部分資源得到有效利用,將使我國可利用鐵礦資源增加近兩倍。

  然而,我國目前鋼鐵科技的發展水平還不足以做到這一點。這一特點,使我國進入新世紀后,對國內外礦產資源的依賴程度不斷增加。礦產資源中,鐵礦進口量已超過總需求量的50%,優質錳礦和鉻礦也大量進口。資源短缺矛盾還不可能迅速解決。這些問題,更加大了資源的“瓶頸”作用。

  另外,近年來,國際鐵礦石價格大幅度上漲。其中,2004年4月一次竟上漲71.5%,由此引發整個中國鋼鐵企業陡增成本200億至300億元,占2004年全行業利潤的20%至30%。在未來的幾十年里,鐵礦石原料將維持“緊俏”態勢,國內鐵礦石的緊缺和對國外市場的過多依賴,將使我國的鋼鐵工業受制于人,潛伏著極大的資源危機。

  (2)水資源問題

  位于不同區域的鋼鐵企業面臨不同程度的水資源短缺制約,尤其是在我國北方地區水資源更是緊缺。2002 年我國噸鋼工業水用量159 立方米, 總用水量254 億萬立方米。隨著鋼鐵工業的急速發展, 水資源的短缺情況將越來越明顯。

  存在的主要問題雖然我國鋼鐵行業“九五”以來用水水平有了較大的提高,噸鋼新水由1996年的41.7 3m3降低到2002年的15.05m3,但與國際先進用水水平相比還存在較大差距。早在20世紀70年代末、80 年代初,國外噸鋼新水用量就已達到6m3左右。目前我國能達此水平的企業只有少數幾家。存在差距的主要原因如下:

  1.部分企業為了減少投資和運行費用,原直流供水系統仍在使用。.因此,現有供水系統的不合理,造成能耗高。

  2.供水水質清濁不分,循環設施不完善,循環水系統中沒有水質穩定措施,造成補水量大,排水量大。。

  3.生產工藝用水量大。生產工藝用水量大,循環水量就大,從而造成補水量大,這是企業存在的共性問題。

  4.有些水處理技術還有待開發研究。目前,有些污染物的處理還比較困難,如軋鋼系統的含油廢水、含油污泥的脫水、酸廢液的再生、冷軋系統的含油及廢乳化液廢水等等的處理流程和設施均有待開發研究。

  鋼鐵行業既是用水大戶,又是主要的環境污染源。因此,節約用水,減少排污,在用水方面實現減量化、再利用、再循環(3R)的循環經濟運行模式,是我國鋼鐵行業發展面臨的越來越緊迫的任務。

  (3)、運輸問題

  我國目前港口接運能力與鐵路疏運能力不平衡, 將影響礦石進口。即使世界鐵礦能夠滿足我國鋼鐵發展需要, 但運輸環節太過薄弱, 有鐵礦也運不來。如長江以北區域, 共有10 家港口接卸進口鐵礦石, 2002 年進口鐵礦石5476 萬噸, 占全國總進口量的47.13%, 這個區域內有63 家鋼鐵企業使用進口鐵礦石。雖然區域內有沈陽、北京、濟南鐵路局承擔進口鐵礦石的鐵路運輸,但每年鐵礦運量也只有700 萬噸到1000 萬噸。

  (4)、能源問題

  我國鋼鐵工業依賴的主要能源(資源)是煤炭,資源總量雖然比較豐富,但可用于鋼鐵生產的煉焦用煤僅占25~27%。而其中質量好的主焦煤儲量僅占煉焦用煤的19%,肥煤僅占13%。鋼鐵工業生產的二次能源中各種副產煤氣所占比例最大,總計約為59%,其中焦爐煤氣為18 %,高爐煤氣為35%,轉爐煤氣為6%;高爐渣和鋼渣的顯熱尚無有效回收利用技術;高爐煤氣、燒結和焦化廢煙氣的顯熱由于工藝操作原因,尚未進行回收利用。同時,由于技術上的差距,生產同一噸鋼鐵的能耗,我國也是西方國家的數倍。

  表1 我國鋼鐵生產能耗與國際先進水平對比(kgce/t)

生產工序

我國

國際先進水平

工序能耗差距

絕對值

%

焦化

160.0

128.1

31.4

24.5

燒結

70.0

50.9

19.0

37.3

煉鐵

466.0

417.2

48.8

10.5

轉爐

28.8

-8.9

37.7

 

電爐

273.7

198.6

75.1

37.8

軋鋼

155.0

136.0

19.0

12.3

  (5)、環境保護問題

  冶金工業是二氧化碳等溫室效應氣體的排放大戶。在我國平均每生產一噸粗鋼要排放2.9噸CO2,鋼鐵生產所排放的二氧化碳超過社會總排放量的10%;同時還排放相當數量的SO2和粉塵。現在我國噸鋼污物的總排放量比先進發達國家要高40%。 鋼鐵生產流程朝清潔生產方向的迅速發展,使鋼鐵行業對環境污染有了大幅度改善,但仍難以實現產能成倍增長的同時,滿足國家要求鋼鐵行業排污總量不斷下降的目標。降低溫室效應產生原因的CO2等排放量,是未來鋼鐵發展的重要目標。

  同時,我國在一些重要城市建立了“兩控”區即酸雨和二氧化硫控制區, 可是目前我國重點規模以上鋼鐵企業大部分集中在“兩控”區內。鋼鐵工業環境污染治理難度大, 環保指標將制約“兩控” 區鋼鐵企業能擴張。

  (二)、高速增長所帶來的隱患

  現在,我國面臨鋼鐵產量過剩的危機。

  據國際能源網報道:2012年5月份中國鋼鐵行業日產量已達到逾200萬噸。據Steel Market Intelligence (簡稱:SMI)稱,這折合成年率相當于7.49億噸,比中國此前的鋼鐵產量峰值還要高出10%。但是,中國并不需要這么多的鋼鐵。在經濟增長放緩之際,鋼鐵供應出現過剩,價格也在下跌。SMI衡量中國鋼鐵價格上漲次數與下跌次數之比的指數Advance/Decliner Index已經連續第三周為零。

  而這種現象至今也沒有得到較大的緩解。

  2012年11月聊城鋼管(聊城市同利鋼材有限公司)稱:鋼管市場行情一路頹勢,導致很多企業商家被迫停產甚至是倒閉,而且專家們短期內也看不到回暖的現象。而導致鋼管價格整體走低的最主要的原因就是鋼鐵產量過剩刺激價格走低。

  同時,中國鋼鐵企業也一直在高喊自己在“過冬”。國際經濟的不景氣,國內經濟結構的調整,經濟增長放緩,致使鋼鐵需求減少。據中國鋼鐵工業協會副會長、武鋼集團總經理鄧崎琳代表透露:全世界的鋼產量14億噸,我國的產量是6.9億噸,而實際內需只要5億多噸,嚴重地供過于求。加之,上游的煤炭和國際鐵礦石的壓力,兩頭擠壓,使鋼鐵企業保持微利都不容易。

  但是,解決這種隱患絕不是一朝一夕的事。這個情況還得延續三五年,有的鋼鐵生產企業面臨被淘汰出局。

  因此,鋼企必須加快產業結構、產品結構和工藝結構等調整,盡快提升企業整體盈利能力。

  (三)、中國鋼鐵冶金業發展的不足

  (1)、余熱利用問題

  我國鋼鐵冶金行業余熱利用現狀是:①高溫余熱利用較好,中低溫余熱利用率較低。目前,受到我國工業整體發展水平的限制,我國鋼鐵冶金行業對余熱的利用水平還不是十分的高,各方面的技術水平以及取得的利用成效與西方發達國家相比還存在著一定的差距。并且,我國鋼鐵冶金行業對400℃以上的高溫余熱利用的情況相對于300℃以下的低溫余熱利用情況來說相對較好。針對300℃以下的低溫余熱利用是目前我國鋼鐵冶金行業在節能減排、響應國家低碳號召中重點應當攻克的難題。

  ②鋼鐵冶金余熱利用設備陳舊,各企業之間利用水平發展懸殊。由于我國對于鋼鐵冶金余熱利用的發展尚處于初期階段,很多技術難題目前還處于攻堅階段,特別是對于300℃以下的低溫余熱的利用設備我國目前尚處于空白。許多余熱利用設備都是國外引進的,并且已經使用了相當長的一段時間,設備都已十分陳舊,亟待更新。設備陳舊已然成為阻礙我國鋼鐵冶金行業余熱利用最主要的因素之一。

  ③余熱利用領域狹窄。目前,我國各個鋼鐵冶金行業在余熱利用方面,回收的大部分熱量都是集中于一些制熱設備的利用,并且利用面相對還較窄。

  面對該問題,鋼鐵行業迫切應該:①加大扶持力度,更新設備。大企業由于自身的發展狀況良好,革新的能力就強。而對于像一些中小型的鋼鐵冶金企業來說,許多還是需要國家提供技術上或者是資金上的支持。我國應該在監督好大企業節能減排工作的同時,也應當幫助中小型企業完成技術上以及設備上的更新。并且要加大對于鋼鐵冶金領域余熱利用方面技術、設備的研究,做到自主創新,擁有自己的知識產權,為企業提供強大的技術力量支持。

  ②引進高端人才、技術、設備。尤其是引進高端人才,因為,引進國外這一領域的高端人才,不僅能夠直接帶來最先進的技術,還且對于我國余熱利用領域培養新一代技術人才能很好的起到促進作用。

  ③拓寬應用領域,加強技術研發。這樣不僅能夠很好的做到國家對行業的節能減排要,而且能同時促進我國一些特需領域的發展,一舉兩得,能積極地貫徹落實科學發展觀,走可持續發展道路。

  (2)、產品技術含量普遍偏低

  中國是鋼鐵大國,但并不是鋼鐵強國。主要表現在:

  在優質鋼材方面與國外差距較大,如:不銹鋼主要是品種結構上鉻系鐵素體、馬氏體不銹鋼比例比國外低;尚未建立含氮無鎳不銹鋼系列;光亮板生產量、品種數量與質量控制手段在目前與國外先進企業尚有差距;一些落后產品還在大量生產……

  在冶金新材料方面,國外朝性能高級化(高潔凈度、高均勻性、高微細組織、高精確度),品種規格多樣化,先進材料(復合、功能、環境協調)制備工藝高技術化方向發展。我國則存在品種結構不合理,高性能材料尚需進口(>50萬噸/年),部分裝備、軟件尚需引進的不足。

  因此,我國雖是鋼材出口大國,但出口國主要面向一些發展中國家,在發達國家市場占有率和市場競爭力不高。甚至是,有些高精尖產品連國內需求也無法滿足。

  (3)、我國冶金設備國產化水平較低

  若干重要設備還在不斷重復引進, 特別是自主創新的工藝技術和設備很少, 還處在跟著別人走的弱勢, 和我國鋼鐵生產大國的地位很不適應, 也直接影響我國鋼鐵工業持續發展能力和競爭能力。

  像電弧爐和二次冶金設備這些,是目前國產化狀況較差的項目, 到目前為止50 t 以上大型超高功率電弧爐(含交流及直流)均按項目引進, 國內分交制造一部分。

  而面對這種情況,自主創新就成了重中之重。畢竟一些重要工藝技術和設備, 我們要有自主創新能力。縱觀世界上的鋼鐵前沿技術哪一件是中國發明的, 或是中國走在前面的——幾乎沒有。即使已經在世界范圍內廣泛采用的先進技術裝備, 我們還都跟在后面走, 這種局面必須改變。

  三.我國鋼鐵企業的未來

  在這里,我想說一下我自己的看法。

  為了準備這篇論文,我查了各方面的資料,我看到的各方人士對于我國鋼鐵企業的未來普遍是抱有一種樂觀態度的。當然,這種樂觀還分不同種:政府部門是近乎盲目般自信地說未來一定會好的,寒冬不算什么。然而,在這么說的同時去大力扶持其他產業以期最大限度減小鋼鐵產業低迷的影響;鋼鐵企業自身呢,是近乎自我安慰地說:再等個三五年就好了,其中一部分在苦苦掙扎,另一部分開始另謀出路,發展“非鋼”產業。普通群眾呢,大家說前途光明就前途光明吧,但就我所知很少有家長愿意讓自己的孩子選擇這個行業的,畢竟,大家都稱她為“夕陽產業”。

  然而,未來會怎么發展,誰也不能準確的說出來。我個人覺得鋼鐵冶金業不會就此沉寂,她會煥發出新的光彩。

  哪怕各種新材料層出不窮,但依舊很難撼動“鋼鐵”的地位,她依舊使用最廣,依舊是人們在各種材料中的首選。而現在面臨的種種困境呢?鋼鐵產業就如人一樣,人會生病,一生病就諸事不順,鋼鐵產業也會面臨瓶頸,遇到瓶頸就會出現種種危機。一次小病而已,并不致命,而且,病好后人的身體還會更加強壯;一次瓶頸罷了,不會摧毀一個產業,而且,優勝劣汰,經歷洗禮如大浪淘沙,會留下那些真正具有競爭力的企業,從而達到產業的優化升級的效果。正如中國鋼鐵工業協會副會長、武鋼集團總經理鄧崎琳代表所說:“其實這未必是壞事,是調整產業結構的必然結果。”但是,人若生病不能拖著,必要時要去看醫生;同樣,產業危機也不能坐以待斃,應該采取必要措施,我所看的材料力無一例外都提到了“創新”,可見其重要性!因此,鋼鐵冶金業想要生存和發展就必須要創新,技術上的、管理上的……

  我們無法準確預知明天,但我們卻可以把握今天。國家在今天努力,出臺政策鼓勵技術創新;企業從今天開始發展創新型科技。而我——也希望通過今天的的不懈努力,為鋼鐵冶金的明天出一份力!一起努力,哪怕是夕陽,我們也可以期待她的再次升起!

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