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很長時間以來,日本鋼鐵行業在煉鐵方面引進了很多新的、有創意的技術。過去十年研發的新技術包括:1)采用廉價、低品位原料和燃料的技術。2)延長高爐和焦爐壽命的技術和措施。3)節能技術。4)環境問題的解決方案。
本文介紹了日本鋼鐵行業應對全球需求變化、日益減少的優質煤炭和礦石資源、設備壽命以及節能等開發的主要技術,對環保所關注的減少二氧化碳產生量的措施和技術進行了討論。
1 鋼鐵生產及結構變化
日本粗鋼和生鐵的產量在20 世紀70 年代和20 世紀90 年代分別達到了約1 億噸和8000 萬噸。21 世紀以來,為滿足金磚四國經濟增長的需求,日本鋼鐵產量持續增長。然而,2008 年的世界經濟危機導致了產量的迅速下降。最近產量又有所恢復。
20 世紀70 年代至今,日本高爐數量不斷減少,日本高爐的數量從1971 年的65 個降低到目前的28 個,但是通過提高每個高爐的內部容積進而提高了高爐的產能。
2 鐵礦石變化及預處理技術
2.1 鐵礦石資源的變化
20 世紀90 年代,日本鋼鐵行業開始提高從澳大利亞進口鐵礦石的數量以降低生產成本。然而,為了降低燒結礦中Al2O3 含量,滿足高爐高生產率的要求,鋼鐵行業慢慢開始增加巴西礦的利用數量。
澳大利亞鐵礦中Al2O3 含量的增長意味著鐵礦石資源從硬質赤鐵礦變為豆石礦和馬拉曼巴鐵礦類型,這意味著鐵礦燒結粉粒度降低,表1 列出了典型鐵礦石Al2O3 含量、粒度和燒損。
2.2 鐵礦石預處理技術
日本引進了很多粉礦造粒的工藝,還擴大了一些燒結機的面積,以利用這些新的鐵礦石資源。JFE 鋼鐵公司開發了新的造粒工藝用來處理燒結粉。這項技術通過控制焦丁在燒結機鐵礦層上的分布以及石灰石的比例來控制鐵礦和石灰石的熔融反應。這項技術在JFE 西日本廠的四臺燒結機上進行了應用,得到了年產1900 萬噸的產能。
3 延長設備壽命
3.1 高爐長壽
近 50 年來,碳磚一直用來作為高爐爐缸的耐火材料。高爐爐缸需要高抗侵蝕性和低導熱性的耐火材料,以控制自我保護層。新日鐵公司通過對高爐爐缸用耐火材料進行評價,推進了碳磚質量的改進,大大提高了碳磚效率。實際操作表明,新碳磚在熔煉中能在碳磚及鐵水界面上形成耐腐蝕性極強的保護層。大大提高了碳磚的抗侵蝕性。
3.2 焦爐長壽
為了延長焦爐壽命開發了一些技術。日本一些焦爐建于20 世紀70 年代,目前運營的焦爐平均壽命有40 多年。焦爐的老化過時導致推焦負荷增加及“穿孔”次數有所增加。為了解決這些問題,新日鐵開發了碳化室內耐火磚墻的診斷和維修技術,該技術融合了機械工程、光學儀器和DOC 數據分析等技術,因此其精度和效率都很高。