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作者:管理员 时间:2011-07-10

实现各种资源的综合利用是企业走内涵式发展、提升综合能力、实现效益最大化的基本方式。炼钢金属资源的高效管理及利用与生产过程管理一样,已成为钢铁企业可持续发展的关键环节,成为发展绿色环保钢铁工业的必由之路。其核心是通过精益化闭环管理,逐步实现炼钢金属料的高效、循环利用,同时通过相应信息系统的建立来固化和优化资源利用的业务流程与管理模式,将管理信息系统与金属资源的利用有效融合,提升管理能力,实现绿色钢铁、清洁生产的可持续发展目标。
  宝钢炼钢金属料主要有废钢、金属固废资源等,金属固废资源主要包括渣钢、渣铁、除尘粉、氧化铁皮、og泥、lt除尘粉等物料。
  1废钢综合利用及结构优化
  废钢是一种社会性回收资源,具有来源广、种类多、资源控制力差、成分判定难等特点,其来源有厂内回收废钢、国内采购废钢、进口废钢等;其种类有重废、大型结构件、中废、统废、生铁、热压块铁、破碎料等,厂内回收废钢铁有切头、切尾、边角料等;其市场化程度高,价格波动大,由于没有稳定的供货渠道,废钢资源控制力差;其成分利用判定困难,合金成分含量从0.20%-10.0%,同时还含有铜、镍、铬、钼等不易氧化元素。废钢的上述特点决定其如不进行合理管控将对炼钢的质量及成本产生很大的影响。
  废钢结构优化就是在满足炼钢品质要求的前提下,通过调整炼钢入炉原料品种与结构,在完善废钢管理计划性的基础上,逐步优化废钢入炉结构,降低单位钢水的冶炼成本,使废钢管理逐步走上精细化管控的道路。
  1.1重废比的合理化控制
  从废钢的价格看,重废价格最高,中废次之。重废具有质量稳定、便于炼钢生产等优点,但外购重废成本较高、内部切头重废资源有限,因此废钢成本控制的核心就是控制重废使用量,采购低成本重废资源,使用渣钢、渣铁及热压块铁代替重废,降低废钢重废比例,达到降本增效的目标。为此,炼钢使用废钢需要控制合理的重废比,考虑重废和中废的市场差价,废钢的使用围绕重废比的控制和市场资源、价格进行。近年来,重废比控制情况如图1所示。根据重废的市场价格及入炉废钢的结构要求,对重废比进行动态稳定控制,目前控制基准为40%-50%。
  1.2废钢收得率的准确化
  废钢由于成分、形状、氧化程度以及杂质含量的不同,入炉后产出的钢水量也各不相同,即各种废钢的收得率不同,反映出废钢的有效价值有时候会背离市场采购价格。特别是在废钢市场急剧波动的时候,这种背离会更加明显,如果废钢收得率没有定量结果,废钢结构优化将是不全面的,同时也不利于出钢量的稳定。为此,通过对废钢收得率的测定,逐步确立了适合宝钢特点的废钢收得率计算方法,各种废钢的收得率如表1所示,目前已在转炉炼钢普及了废钢收得率的使用。
  
  表1    废钢收得率示例
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  废钢名称    切头  生铁  中混废  热压铁块  渣钢
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  收得率,%    99    94      88        87     88
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  1.3高合金废钢的回收利用
  高合金废钢是指各生产厂内部回收的含有铜、镍、铬、钼等不易氧化元素的废钢。由于高合金废钢中的这些元素在转炉中不易被氧化,在有些钢种中又属于有害元素,因此,分类回收就显得很有必要;同时,这些元素在其他一些钢种中又属于必需元素,因这些合金元素较为昂贵,在转炉冶炼过程中回收利用高合金废钢中的这些元素可少加相应的合金,有效地降低了生产成本。
  宝钢从2006年起开始回收利用高合金废钢,根据所含合金元素的种类及含量,在回收过程中把高合金废钢分为近21个品种,如铬钼废钢、铜镍铬废钢等。在现场使用中首先要做好高合金废钢的分类回收工作,其次制定并优化好高合金废钢的使用方案,提高单炉高合金废钢的使用量。宝钢近年来高合金废钢平均年使用量为32200t。
  1.4废钢替代品的开发使用
  近年来,宝钢十分重视废钢替代品的开发,努力寻求相对稳定的废钢资源。热压块铁的使用就是一种成功的实践,热压块铁的成分如表2所示。2001年宝钢开始逐步推广使用热压块铁,因其质量稳定、杂质含量低,在生产中可以大量替代优质钢冶炼所需的切头废钢资源,既降低了生产成本,又提高了钢水质量,每年热压块铁的使用量近12万t,相当于每月在国内减少约1万t的重废资源采购量。
  
  表2    热压铁块、生铁、海绵铁主要成分
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  成分               t.fe      m.fe         p         s          c
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  热压铁块含量,%  ≥89.0    ≥80.0    ≤0.080    ≤0.025    ≤0.5
  生铁含量,%      ≥94.0    ≥92.0    ≤0.120     ≤0.04    ≥4.0
  海绵铁含量,%      ≥90      ≥88     ≤0.03    ≤0.012    ≤0.5
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  为了实现炼钢产能最大化,一种有效地手段就是进行低铁水比生产。为了解决炼钢低铁水比生产模式下出现的热量不足问题,根据生铁的物理化学特性,进行了生铁的开发使用。目前,生铁消耗量每年约 6-8万t。
  对于冶炼如钢水中磷、硫等杂质元素含量要求低、钢水纯净度要求高的钢种,炼钢厂逐步开发使用海绵铁。目前,海绵铁消耗量每年约1万t。
  1.5废钢使用技术的优化
  废钢结构优化的另一个重要工作是加强废钢使用技术的研究,合理有效地利用好废钢资源,以小的成本炼出最优质的钢水。宝钢建立了相应废钢的成分数据库,初步摸索出了各类废钢对冶炼硫含量的影响,提出了分钢种的废钢配料结构要求,并开展了废钢配料结构模型及低成本方面的研究工作,表3所示为宝钢废钢使用原则的规定示例。
  
  表3    宝钢废钢使用原则规定示例
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  入炉[s]范围    成品[s]范围              重废                              轻废
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  [s]≤0.003%    0.008%≤[s]   结构件、切头(中间包残钢)、    边角余料、边打、
  ≤0.012%       压块、渣钢铁、生铁等                    中混废等
  [s]≤0.005%    [s]≥0.015%    切头(残钢)、结构件、          中混废、打包块等
  压块、渣钢铁等
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  2渣钢、渣铁等固废资源的综合利用
  在炼钢过程中,钢渣发生量约占钢产量的5%-10%,这部分钢渣含有15%-25%左右的铁。铁水扒渣、混铁车倒渣、转炉挡渣、转炉倒渣、连铸钢包翻渣等作业不可避免地产生大量含铁类渣,含铁类渣资源主要有渣钢、渣铁、渣铁球与渣铁粉、钢渣等。2000年前因这部分资源含渣量大、含硫量高,直接回炉使用对钢水质量影响较大,一直没有得到很好地利用。
  宝钢通过对这部分资源加工技术、使用技术的不断攻关研究,逐步扩大了其使用范围和力度。2001年渣钢在炼钢得到广泛使用;2002年渣铁在电炉得到大量使用;2002年下半年含铁渣分选出的渣铁球用于电炉的试验成功;2003年含铁渣分选出的渣铁粉也在烧结配料中得到应用。经过近几年的不断实践,目前已经实现了渣钢、渣铁的全量回收利用。
  2.1渣钢的回收利用
  在模铸、连铸浇注结束,钢包内所留钢水随钢渣一起倒入渣包,产生了块度较大的渣钢。为达到降本增效的目的,1996年首先提出了渣钢返回炼钢使用的建议,将渣钢加工成合格的块度,并将渣钢中渣含量控制在10%以下,则渣钢总体硫含量可控制在0.020%-0.030%之间,与外购废钢质量相当,可替代废钢入炉使用,大渣钢加工成渣钢的综合收得率约为76%,渣钢的使用量与转炉炉内增硫的关系见图2。从图中可以看出,15t以内的渣钢使用量对转炉炉内增硫影响可控。从2001年7月开始渣钢全部入炉使用,历年的渣钢使用量如图3所示。可以看出平均每年回收和利用的渣钢近10万t。
  2.2渣铁的回收利用
  在铁水扒渣及混铁车倒渣过程中,不可避免地将部分铁水随渣一起倒进渣包内形成渣铁。将渣铁加工成合格的块度,并将渣铁中渣含量控制在10%以下,则渣铁总体硫含量可达0.1%-0.12%之间,是外购废钢或渣钢硫含量的三倍以上,可通过调节加入量进行适当控制。2001年宝钢开始试用渣铁,使用初期就达到了每年近10万t的使用量。
  但随着宝钢钢种质量要求的不断提高,铁水扒渣强度的大幅度增加,渣铁产生量也大幅度上升。但因含渣量高且波动大(含渣量约8%-15%),渣铁在使用方面受到限制,造成渣铁大量堆积的局面。为解决产生量与使用量不平衡问题、加强渣钢、铁的综合利用、提高渣钢、铁的质量,提出了渣钢、铁加工精品化的思路。确定了渣铁再加工工艺:渣铁喷水水解+凿岩机冲击破碎+磁选除渣+分选+分堆+渣铁喷水+铁水渣磁选,对渣铁成品进行再加工,得到含铁量达98%以上的高纯渣铁。2004年渣钢、铁综合利用的重点是渣钢、铁加工精品化,同时对高纯渣铁的加入量与转炉炉内增硫的关系进行了试验研究,如图4所示。每炉渣铁加入量控制在10t以内对转炉的增硫影响可控。历年的渣铁使用量如图5所示,可以看出2004年以后高纯渣铁开始批量使用,渣铁的使用量大幅上升,平均每年要消耗近40万t渣铁,高纯渣铁在代替部分重废用于转炉冶炼上发挥了很大的作用。
  2.3渣铁球与渣铁粉的回收利用
  在钢水、铁水渣进入渣包后,大部分形成渣钢、铁块,小部分形成小颗粒钢、铁,并与钢、铁渣混合在一起,根据粒度大小,这些钢、铁粒可分为渣铁球、渣铁粉。根据对含铁渣资源的取样分析,在钢、铁渣中含有小颗粒钢、铁,且总量也较大。为综合利用这部分资源,对渣处理工艺进行调查、分析,提出了筛分 磁选 水洗的工艺。从2002年下半年开始进行提纯试验,提纯出含铁量达80%以上的渣铁球(粒度在5-150mm),并批量应用于电炉。对5mm以下的含铁渣提纯后,t.fe可达75%以上,符合烧结矿的配料条件,进行批量配料使用后,对铁水质量无影响,年回收使用量达到了4.6万t。
  2.4钢渣的综合利用
  目前宝钢的钢渣主要用作筑路材料,部分返回烧结和转炉利用。转炉钢渣cao、mgo含量较高,t.fe约15%-25%,主要以fe2o3形式存在。钢渣返烧结使用可降低石灰、矿石的使用量,降低铁水成本。从2000年开始进行钢渣返烧结试验,目前烧结矿中钢渣配比为1.2%左右,年使用量稳定在17万t以上。同时经过适当工艺加工将钢渣返回转炉利用,可以有效促进转炉冶炼过程的前期化渣,降低辅料的消耗,达到降本增效的目的,2005年8月开始将钢渣返回转炉利用,年回收利用钢渣超过10万t。
  2.5其他金属废弃物的利用
  炼钢含铁尘泥主要产生于除尘设备回收的大量含铁除尘灰、转炉og除尘产生的og泥及转炉lt除尘产生的lt除尘灰。除尘灰中t.fe含量基本在40%-60%之间,但含锌量较高,如表4所示。从理论上讲,各类除尘灰都可以作为烧结原料,但含锌量较高的除尘灰易在高炉管道中产生结瘤现象,影响高炉正常冶炼。目前,除尘灰可以部分使用,炼钢og泥部分返烧结、lt除尘灰可以直接压块供转炉使用,炼钢含铁尘泥的综合返回利用率在50%左右。
  
  表4   炼钢部分含铁尘泥的化学成分
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  尘泥种类                            成分,%
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  t.fe    c    pb    zno     s      p     cao   sio2   mgo
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  转炉og泥       60   1.8   0.06   0.4   0.04   0.06    9.2    0.9   9.0
  转炉lt灰       53  0.18   0.14  1.45   0.05   0.06   13.4   0.44   3.3
  转炉二次除尘灰 40   3.5   1.24   2.9   0.14   1.24   11.5   2.16  15.5
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  综上所述,由于渣钢、铁是厂内产生的资源,其来源稳定、价格低,是炼钢废钢结构优化的重要组成部分。替代外购废钢效益明显,每使用1吨厂内渣钢、铁,相当于为公司降低成本800元/t左右。通过持续推进渣钢、铁的使用,从2008年开始渣钢、铁的使用量超过了其产生量,从而彻底消除了长期以来存在的渣山。渣钢、铁等固废使用量的提高,不仅为公司创造了非常大的效益,同时也为公司减少二次资源的污染发挥了很大作用。
  3资源综合利用管理系统的推进
  宝钢对资源综合利用系统进行了整体策划和推进,以促进资源的高效、循环利用,通过信息化管理手段对宝钢现有一次、二次、三次资源使用现状的业务管理流程进行优化,研究资源综合利用管控的体系架构,梳理全物流管控再生资源产生与回收业务流程,建立全物流管控资源综合利用管理信息系统。
  金属料方面,主要对炼钢厂内合金、废钢及全厂含铁固废等三类资源进行种类、流向、利用情况的全面梳理,并根据其物理特性与化学成分,分类组织回收与利用;废钢方面,主要完善了废钢l3系统,实现了炼钢厂内废钢的收发存管理,使废钢管理全过程受控,并以实际消耗进行成本核算;含铁固废方面,主要新建了资源综合利用系统的固废子系统,对固废的产生、回收、出厂进行监管,实行固废收发存管理,实现了渣钢、铁等金属固废产生和利用的全过程管理,同时改造了智能司磅系统,使资源综合利用系统能实现过磅申请、自动发送过磅信息等功能。目前初步实现炼钢厂内合金、废钢及全厂含铁固废三类资源的全流程管理。
  4展望
  通过对历年来宝钢废钢结构的逐步优化,炼钢用料结构趋于合理,厂内二次资源得到了充分利用,生产成本不断下降。同时,随着渣钢、铁使用量的不断增加,热压块铁、生铁块等产品化的废钢替代品的开发,使宝钢使用的废钢资源更加广泛。目前进行的废钢结构优化主要还是总体需求计划的平衡和优化。从长远看,需结合炼钢冶炼的主原料计算模型,分钢种推进炼钢金属料的结构优化,进一步提高成本控制的精细化及有效化。
  现在,宝钢在渣钢、铁利用方面已实现产生量与回收利用量持平的管理模式,随着宝钢含铁渣回收利用管理、加工与使用技术的不断进步,金属料的综合利用将逐步走向源头管理、精品管理、全量管理的可持续发展道路。
  资源综合利用系统是发展循环经济、走可持续发展的重要载体,宝钢开展了金属料的资源综合利用管控系统的建设,下一步要不断完善并利用好资源综合利用管理系统,通过对各类资源的流程、流向、流量梳理,以促进资源综合利用最大化,实现精细化、全流程管理。

 


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