日本高炉炼铁的新发展

日本高炉炼铁技术的新进展许满兴 (北京科技大学)前言：近年来，日本高炉炼铁技术在原有的基础上又取得

了长足的进展。为把我国由钢铁大国建设成为钢铁强国，学习和借鉴日本高炉炼铁技术的进步是我国高炉炼铁发展 不可忽视和缺少的一个方面。为此，本人特将日本高炉炼 铁技术的新进展推荐给广大炼铁和烧结工作者。

1 高炉大型化自上世纪70年代65座高炉到目前的28座，新日铁有12座高炉，其中>4000m3的就有10座，其中>5000m3的有

3座，这些高炉多数都采用PW炉顶。大分厂2# 高炉是世界上最大的高炉，内容积达到5775m3 ,最高产量达到 13810t/d。“ 1970年，卢森堡某公司提出了一个无料钟炉顶装料装置的设计，称为PW型炉顶。这一炉顶装料装置 于1972年初首次在西德某高炉(1445m3)上安装投产进行工

业性试验。”

持续试验了10个月，证明该炉顶的结构和机械装置是可靠的。此后，

PW型炉顶很快就在t世界各地推广普及。这一炉顶装料设备的特点是：用一个既可绕高炉中心线旋转，又可摆动(调节其倾角)的布料溜梢来 向炉内布料。布料溜梢的旋转和摆动，既可单独进行，又可同时进

行。所以可使炉料在炉内任意区域以任意方式分布，可单环布料、多环布料、螺旋布料、扇形布料、定点布料等。这使得向炉内布料 十分灵活。溜梢正上方有一个控制溜槽旋转和摆动的传动齿轮箱15。

传动齿轮箱上方有两个料仓轮换装卸炉料。每个料仓的上下口各有一个密封阀、上密封阀3和下密封阀10。每个下密封阀上面设有节流 阀9(也称料流调节阀或料流调节闸门),以保护密封阀不与炉料接触，

同时可通过调节节流阀的开口度来控制料流量。为了交替往两个料仓内装料，受料漏斗是可移动的。两个料仓均放置在电子秤8上，且 设有料仓空、满检测显示讯号，以便及时发现卡堵料现象。

2 煤和铁矿石资源环境利用价值变化及预加工技术2.1 铁矿石资源环境变化降低烧结矿中Al2O3含量，满足高炉生产的需求，铁矿石的 Al2O3 含量由1.52%上升到2.47%,粒度-0.15mm由4.58%升至28.8%。

2.2 铁矿石预加工技术采用许多強化制粒技术和扩充烧结面积措施。 在制粒中配入焦粉和石灰石粉，使产品还原性得到改善，该项

技术即燃料和熔剂分加技术，这项技术已在JFE钢铁公司的西部钢厂使用，年产烧结矿达到1900万t。

2.3制粒新技术 1)添加分散剂技术﹕选用聚丙烯酸钠高分子化合物，配入量

为0.05%~0.07%,适合的混合料水分为2.5~4.0%,分散剂价 格比生石灰高30倍，综合还是有利于降低成本。 2)涂层制粒技术﹕JFE公司为了增加低价矿配比，降低固体燃 耗

和提高成品矿的还原性，矿粉在一混内先混合制粒，在二混 尾部粒度为0.8mm的焦粉和1.5mm左右的石灰石粉,配入的量分 别为5%和10%,工业试验结果RI提高了7.3%,RDI改善了5%,烧结 机利用系数提高了18.75%,生产率提高了0.69%,炉身RI提高了 1.0%,燃料比降低了7kg/t,这项研究成果己在4台大型烧结机上 生产应用. 2.4 布料新技术

1)镶嵌式布料技术﹕将制成粒的低品质矿(马拉曼巴矿)通 过控制布料使其按适当的方式布置于烧结料层中，这样控制烧 结矿的粒度组成，确保烧结矿的质量。

2)磁力制动布料技术﹕这种布料的原理是根据混合料颗粒磁性的

高低进行布料，使混合料在台车上降低偏析度，这种布料方法适 用于磁铁矿粉烧结，由日本JFE公司开发,生产率约提高4.2%,烧结 矿強度约提高2.6%,特别配入褐铁矿烧结时,能解决料层下部热量 ) 不足的问题。 3)梯形布料技术﹕800mm厚料层烧结,超过挡板部分料层呈正梯形 分布,结果转鼓指数提高0.12%,Feo降低0.37%,返矿率下降1.6%. 2.5提高烧结机效率技术 1)对烧结料层喷吹H2气体燃料，降低烧结过程CO2排放。 2)降低烧结机漏风率：具体做法在弹性滑道与密封板之间采用长 条形胶版密封；密封滑板壳体内采用胶垫或橡胶棒密封；相邻台 车接触处采取喷涂耐磨合金粉或在易磨处装设衬板；台车栏板改 为整体接个栏板；台车两侧采用加宽的盲篦条密封。烧结机主抽 风耗电约占烧结电耗的一半，降低漏风率是烧结节能降耗的重要 手段，日本烧结机漏风率一般均控制在2%以内，是世界上最先进 的指标。

3 设备长寿技术3.1 高炉长寿

CBD-GT1型碳砖，热传导指标高达35w/m2,使用年限可达22年，在使用中可在砖与铁水界面形成耐 腐蚀极强的保护层。 3.2 焦炉长寿 目前平均使用寿命为36年，正在结合节能减排开 发新型焦炉。

4 更高效稳定运行的技术4.1 资源和环境皆友好的混合粘结铁矿石神户钢铁公司开发的矿石生产新工艺，其基本原理是煤的软化和 熔化性能，将低品位原料转化为有相当强度的块矿，使各种铁矿粉得 到有效利用，同时达到有效降低CO2排放的目的，每顿铁配混合粘结铁 矿30kg。 脱除焦油辊式压实机 贫矿 混合粘结铁矿石

4.2 烧结生产喷吹天然气减排CO2技术

从烧结料层喷入天然气，保持烧结温度，提高能效，降低CO2排放。

4.3 Scope新式焦炉采用快速预热煤提高煤的结块度和煤的堆密度。2008年1月投产， 2009年1月生产率提高到184.5%,焦炭强度提高了2.5%。

5 提高高炉生产效率的技术5.1 炼铁过程新数字模拟技术 采用离散元法模拟炉内颗粒物料运动及变化，例如炉顶装 料过程料层的叠加性，烧

结圆筒混合机制粒过程获得有用的控 制数据。 5.2 高炉实验高效炼铁研究采用3.8m3实验高炉进行热压块铁(HBI法→Finex)炼铁实验。 炉型尺寸：φ900×6000H(3.8m3); 出铁口数：1个； 风口数：3个； 鼓风量：最大900Nm3/h; 风温：800℃;

富氧量：400Nm3/h; 喷煤量：300kg/h; 粉矿喷入量：150kg/h; 熔剂喷入量：30kg/h; 炉顶煤气压力：0.15M Pa; 铁水产出量：800kg/炉； 压力仪表数：30个； 温度探测器数：30个。

5.3 高炉喷吹天然气日本高炉自2004(JFE钢铁公司)开始喷天然气，2006年得 到改进并推广。高炉喷吹天然气可以提高煤气的H含量，从 而提高O2的吹入量，提高高炉利用系数，日本高炉利用系数 普遍高于2.5t/m3 d。

6 节能和CO2减排技术6.1减少CO2排放 日本提出了2020年与1990年相比减少温室气体排放25% 目标，已投入大量人力和物力实现目标。 6.2 炼铁工艺革新 2008年12月启动，是技术创新项目(为降低CO2排放), 其核心是复合铁矿石(铁氧化物与C和金属铁软化)的还原性和 生产工艺，目标是提高高炉炉身功效和热储备区的温度，由 1000℃降低到800℃,将炼铁能耗降低10%,该革新技术还有 相关炼铁过程数字模拟系统开发、高温和荷重软化实验数据。 根据这些数据使铁矿石还原更佳，使高炉内透气性得到明显 改善。

7 COURSE 50技术7.1 COURSE 50的基本内容：COURSE 50是由JIFS会同日本六大钢铁公司提出的，是 指“美丽星球50”倡议，用技术创新从根本上减少CO2排放。

低碳炼铁工艺分两部分： H 2 还原实用技术开发 1 廉价H 2 生产技术开发

高炉煤气中CO2 分离和收集技术 2 用技术 余热余能在CO2 分离及收集过程中的利

7.2 H2还原的可能性技术为减少CO2排放，将在高炉风口和风口上方试验喷H2方法 和查明高炉使用COG气体(35%CO、60%H2)的效果。

8 未来高炉炼铁技术的重点﹡炼铁资源多变化问题(铁矿石、煤及人力变化); ﹡如何延长设备寿命的问题； ﹡高炉灵活操作及更高效运行问题； ﹡满足环境保护要求的问题。 资源和环境保护是今后发展更突出的两大问题。 主要参考文献：

【1】林立恒，“日本炼铁技术新进展”,2012.2,世界金属导报。【2】周文涛等 开发烧结新技术，高效利用低价矿 中国冶金报2012.3.6 C2版