2021年7月29日,攀枝花市科技局组织相关专家就钒钛磁铁矿冶炼短流程工艺进行咨询,郑小敏副局长主持会议。
专家认为,在国家实施“碳达峰 碳中和”战略背景下,探索和推进钒钛磁铁矿冶炼短流程工艺有重大意义,但现阶段的工艺存在一定技术短板和现实局限性。
现有常用短流程冶金工艺主要包括非高炉冶炼、连铸连轧工艺、电炉炼钢(废钢回收)等,其中非高炉冶炼又分为气基和煤基两种主要形式。
专家认为,转底炉工艺作为非高炉冶炼技术之一,存在规模小,空间利用率及热效率较低等问题,其经济性较差;在技术层面,转底炉工艺技术路线涉及的动力学、热力学深入研究并未完成;在装备层面,高温下冶炼团聚粘连易封堵炉底,生产连续性不好的问题未获得彻底解决。全国在普通铁矿石转底炉冶炼方面做过很多探索,但尚没有1个成功案例,因此,攀钢集团和龙蟒矿冶的转底炉工艺并未继续探索。目前,转底炉在国内主要应用于钢铁固废的综合处理,如对含锌尘泥及各种含铁原料进行冶炼,获得的金属化球团返回高炉或转炉使用。专家认为,短流程工艺在发达国家较为普遍,原因在于欧美国家具有钢铁应用的悠久历史,钢铁积蓄量大,废弃废钢产生量也大,而短流程工艺的优点就在于直接使用电炉进行废钢回收,但我国钢铁主要来源仍为铁矿石-高炉体系。目前非高炉冶炼的主要制约在于成本过高,工业用天然气价格高达3.6元/立方,粘合剂价格处于3000-5000元/吨区间,焦炭价格达2600-2800元/吨。实验室研究中产生的电炉成本和中试、大规模生产存在极大差异,目前实际生产中,电炉成本为2000-3000度/吨,如果从矿石端开始计算,转底炉-电炉工艺并无优势,如按龙蟒工艺进行测算,其成本达到5000元/吨以上,但目前市场上含钒生铁价格4200元/吨,普通生铁价格3600元/吨。攀钢也经过相关论证决定不采用转底炉-电炉,考虑使用高炉-转炉工艺。专家建议,随着我国2030年“碳达峰”时限的临近,降低碳排放具有时代紧迫性,从我市钒钛磁铁矿综合利用技术储备出发,解决路径有两条,一条路径是富氢还原低碳高炉炼铁技术,通过对现有高炉炼铁工艺进行技术革新,即采用提高入炉铁矿品位,高比例使用球团、高富氧低焦煤、喷吹焦炉煤气(富含氢)等技术,可经济性实现碳减排10%~20%,该路线具有较扎实的技术储备,国内外大规模应用较多,为近期我国发展氢冶金的重点。另一条路径是本着审慎的原则,逐步开展氢基竖炉-电炉短流程冶炼钒钛磁铁矿新工艺研究,采用从“实验室-中试-大规模放大试验”的研究路径,摸清原理并掌握核心技术如动力学、热力学反应数据后,逐步放量投入,从富氢竖炉→低碳化逐渐向全氢竖炉→碳中和过渡,相比高炉-转炉长流程,富氢竖炉-电炉短流程采用50%DRI+50%废钢冶炼,CO2排放减少45.42%,而全氢竖炉-电炉流程碳减排达94.11%,气基竖炉更适宜发展氢冶金。但这种工艺依赖于大规模低成本制氢技术以及高效安全的氢气储运技术,相关技术仍在开发中。开展此技术研究需要政府加大政策支持力度,特别是从电价、可再生能源制氢廉价化等角度给予政策扶持,助力企业尽快实现降碳、零碳的最终目标。
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