我國每(mei)年(nian)都從國外(wai)(wai)大量進口鐵礦石,而且定價(jia)權并不完(wan)全掌握在(zai)國內手里(li),國外(wai)(wai)鐵礦石不僅頻繁漲價(jia),還(huan)要給中(zhong)國臉色看。這讓每(mei)一個中(zhong)國人耿(geng)(geng)耿(geng)(geng)于懷。
鋼(gang)(gang)鐵(tie)是制造機械設備的(de)核心材(cai)料(liao),由于使用過程中零配件的(de)損(sun)耗和整(zheng)(zheng)體折舊報廢(fei),社會每(mei)年都會產(chan)生一(yi)(yi)定數量的(de)廢(fei)鋼(gang)(gang)鐵(tie)。鋼(gang)(gang)鐵(tie)還是重要(yao)的(de)建筑材(cai)料(liao),建筑物的(de)拆解也會產(chan)生數量龐大的(de)廢(fei)鋼(gang)(gang)鐵(tie)。具(ju)體的(de)廢(fei)鋼(gang)(gang)產(chan)量和整(zheng)(zheng)個(ge)社會的(de)鋼(gang)(gang)材(cai)總(zong)保有(you)量有(you)關,一(yi)(yi)般是占鋼(gang)(gang)材(cai)總(zong)保有(you)量的(de)0.5%~0.8%。
中(zhong)國(guo)國(guo)內的(de)鋼鐵總保有量大(da)約在(zai)350億噸,每(mei)年產生的(de)廢(fei)鋼大(da)約在(zai)2.6億噸左右(you)。2018年中(zhong)國(guo)的(de)鋼材(cai)產量超(chao)過了9億噸,由此可見,純粹用廢(fei)鋼作為鋼鐵的(de)來(lai)源,這個缺口(kou)還是很大(da)的(de)。
相當長一段(duan)時間內,依靠廢(fei)鋼回收不能(neng)替代國外礦石進口。
鋼鐵的(de)冶煉,從礦石(shi)到粗鋼,需(xu)要經過多個關鍵(jian)性的(de)步(bu)驟。
很多人以(yi)為鐵礦石從礦山里開采(cai)出來,直接丟到高爐里面就(jiu)可以(yi)冶煉(lian),這是不對的。
因為(wei)從鐵礦里(li)挖(wa)出(chu)來的(de)(de)原礦有大(da)塊、小(xiao)(xiao)塊,顆粒(li)的(de)(de)直徑都不(bu)一樣,如果直接倒(dao)進高(gao)爐里(li)面大(da)塊之(zhi)間就會(hui)留(liu)有很大(da)的(de)(de)空(kong)隙(xi),這些很大(da)的(de)(de)空(kong)隙(xi)會(hui)被(bei)小(xiao)(xiao)塊填滿,而小(xiao)(xiao)塊之(zhi)間的(de)(de)空(kong)隙(xi)會(hui)被(bei)更細小(xiao)(xiao)的(de)(de)粉狀(zhuang)顆粒(li)填滿。這會(hui)造(zao)成熔煉的(de)(de)火力不(bu)均(jun)勻。
這就好像我們日常用的煤(mei)(mei)爐里面,通常燒(shao)(shao)的都是煤(mei)(mei)球或者是煤(mei)(mei)餅(bing),而很少直接燒(shao)(shao)原煤(mei)(mei)。
鐵礦石在正式冶煉之前,也要和煤(mei)球、煤(mei)餅那樣進行(xing)過(guo)一定的處(chu)理。
這個過(guo)程一(yi)共分(fen)為(wei)三(san)個步驟:
第1步,球團原料制(zhi)備與混合(he)。鐵(tie)礦、添加劑、無煙煤、白云石、粘(zhan)結劑按粒度和化(hua)學(xue)規(gui)格(ge)配制(zhi),給下一個(ge)步驟使用(yong)。
第(di)2步,造球(qiu)。嚴格控制濕(shi)度下(xia),使用第(di)1步的(de)(de)原料,在無熱處理(li)的(de)(de)情(qing)況下(xia)軋制,獲得球(qiu)形礦粉團(類似于濕(shi)煤球(qiu)),生球(qiu)直徑為8-16mm。
第(di)3步,燒(shao)結。在控(kong)制加熱速率(lv)的高溫處(chu)理中硬化生球,以(yi)達到處(chu)理、運輸和最終應用(yong)的冶金要求。
這整(zheng)個過程(cheng)叫做(zuo)鐵礦石的燒結(jie)。
這些燒結好(hao)的球團(tuan)鐵(tie)礦放(fang)到(dao)高爐里,才能夠冶煉出鐵(tie)水,這只(zhi)是(shi)最初級的鋼鐵(tie)生產原料。
團(tuan)礦和燒結(jie),是(shi)鋼鐵冶煉前的重要(yao)步驟,對(dui)于提高冶煉效率(lv)非常重要(yao),在高校里(li)面有專(zhuan)門的專(zhuan)業。
鐵冶(ye)煉過程中形成(cheng)的礦(kuang)渣(zha),主要成(cheng)分是二氧(yang)(yang)化硅(gui)(gui)和金屬氧(yang)(yang)化物形成(cheng)的硅(gui)(gui)酸(suan)鹽(yan)(yan)和硅(gui)(gui)鋁(lv)酸(suan)鹽(yan)(yan),這些(xie)成(cheng)分比較(jiao)容(rong)易去除(chu)。
比較難(nan)以去除的成分是少量的硫和磷,它們混在鋼鐵(tie)里面,和鐵(tie)形成一種合金狀(zhuang)態。
除(chu)去鋼鐵里的(de)(de)硫,需(xu)要往融化的(de)(de)鐵水(shui)里面摻(chan)入鎂粉。除(chu)去磷需(xu)要用電渣重熔法,讓(rang)鐵水(shui)流過(guo)特殊的(de)(de)礦渣進行過(guo)濾。這兩種方法成本都非(fei)常高。
所以,控制鋼鐵(tie)品質(zhi)的(de)最佳手段,就是(shi)采用含硫和含磷比較低的(de)精品鐵(tie)礦石品種。
目前,主要用(yong)來煉鐵(tie)(tie)的鐵(tie)(tie)礦(kuang)有(you)三氧化二鐵(tie)(tie)(黃(huang)鐵(tie)(tie)礦(kuang)或者是褐鐵(tie)(tie)礦(kuang)),還有(you)四氧化三鐵(tie)(tie)(磁鐵(tie)(tie)礦(kuang)),這兩種礦(kuang)石在中國(guo)國(guo)內都(dou)有(you)。
除了(le)含鐵(tie)量較低以外,國產鐵(tie)礦與國外高品(pin)質鐵(tie)礦相(xiang)比,最大的問題是(shi)磷和硫的含量高,這就造(zao)成了(le)后繼(ji)冶(ye)煉的困難。
國(guo)內(nei)的一(yi)些鐵礦含(han)(han)硫可(ke)以高達2%,而國(guo)外(wai)的鐵礦通常(chang)含(han)(han)硫都在(zai)0.2%以下(xia)。
所(suo)以從冶(ye)煉成(cheng)本(ben)上(shang)來(lai)說,國外進口(kou)的(de)鐵礦石(shi)并不貴。
再過60年(nian)左右(you),也就是(shi)說(shuo)到本世紀末的時(shi)候,國(guo)內鋼(gang)鐵(tie)(tie)的保有量可以達到1,000億噸(dun)左右(you),每(mei)年(nian)淘汰下(xia)來的廢鋼(gang)會(hui)達到8~9億噸(dun),基本可以滿足(zu)國(guo)內煉(lian)鐵(tie)(tie)的需要。
如果純粹用回(hui)收的鋼鐵來進(jin)行(xing)冶(ye)煉生產,鐵礦石的燒結過程就要被廢棄。
如果燒結產(chan)業(ye)進行整體轉移,會涉及到企業(ye)停(ting)產(chan)、工人轉崗、高校的(de)相關專業(ye)被廢(fei)棄(qi),這是一個大(da)的(de)社(she)會經濟問題(ti),影響超出了整個鋼鐵工業(ye)的(de)范圍。
實際(ji)上(shang)有(you)(you)些(xie)廢鋼(gang)也難以(yi)(yi)處(chu)理。廢鋼(gang)往往會和(he)其(qi)他的有(you)(you)機(ji)雜(za)質混(hun)在一起,比(bi)如說油漆,以(yi)(yi)及(ji)沒有(you)(you)經過完全(quan)分離的橡(xiang)膠和(he)塑料,這些(xie)雜(za)質在鋼(gang)鐵融化(hua)的時(shi)候又會混(hun)在鐵水里,成為難以(yi)(yi)去除的有(you)(you)害成分。
有一種很低(di)劣的(de)(de)建(jian)筑鋼(gang)材~地條鋼(gang),就(jiu)是(shi)回收雜質含(han)量高的(de)(de)廢鋼(gang)冶(ye)煉出來的(de)(de),地條鋼(gang)生產(chan)出來的(de)(de)螺紋(wen)鋼(gang)筋非常脆(cui),與鑄鐵類似。
所以(yi),用廢舊(jiu)鋼材來(lai)冶煉鋼鐵,并不是所有的時(shi)候都能夠提高品質降低成本。
由于(yu)中國和印度等發展中國家對鋼鐵的(de)(de)(de)需(xu)求不斷增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia),鐵礦石產量大幅增(zeng)(zeng)(zeng)長。含(han)鐵量高的(de)(de)(de)精(jing)品鐵礦石被(bei)迅速消(xiao)耗,今后開采出來的(de)(de)(de)鐵礦石,其(qi)中的(de)(de)(de)含(han)鐵量會越來越低。在(zai)這(zhe)種情(qing)況下,鐵冶煉前(qian)的(de)(de)(de)預處理燒結工藝就顯得格(ge)外重要。因此,球團廠的(de)(de)(de)數量預計將在(zai)未來增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)。
廢鋼回(hui)收(shou)量(liang)增(zeng)加要求減少球團(tuan)廠(chang)的數量(liang),而(er)鐵礦(kuang)石(shi)品質下降要增(zeng)加球團(tuan)廠(chang)的數量(liang),這(zhe)是一個矛(mao)盾。
在這(zhe)種情況下,就算擁(yong)有(you)足夠數(shu)量的(de)(de)(de)廢鋼來冶(ye)煉鋼鐵(tie),從采礦(kuang)到(dao)鐵(tie)礦(kuang)石的(de)(de)(de)燒結,必(bi)須(xu)保留一個完(wan)整(zheng)的(de)(de)(de)高爐(lu)前產(chan)業(ye)鏈條。因(yin)為只有(you)一個完(wan)整(zheng)的(de)(de)(de)鋼鐵(tie)冶(ye)煉過程,才能夠保證最終鋼產(chan)品的(de)(de)(de)穩(wen)(wen)定數(shu)量和穩(wen)(wen)定品質。
像中(zhong)國這樣一個體量極(ji)其龐大的工業化國家,在任何時候都不能完全依賴于(yu)廢鋼(gang)回收。
澳大利亞(ya)和(he)巴西等地的(de)精品鐵(tie)礦(kuang)石(shi)數量正在(zai)急劇減(jian)少(shao),等到國(guo)(guo)外的(de)鐵(tie)礦(kuang)石(shi)和(he)國(guo)(guo)內(nei)鐵(tie)礦(kuang)石(shi)品位差不多(duo)的(de)時候,國(guo)(guo)內(nei)進口鐵(tie)礦(kuang)石(shi)的(de)欲望就會降低。
靠鐵(tie)礦(kuang)石賺中國(guo)(guo)錢的這幾(ji)個(ge)國(guo)(guo)家(jia),發財的時間不會太久。若干(gan)年后,中國(guo)(guo)國(guo)(guo)內的鋼鐵(tie)原(yuan)料基本上是自產的礦(kuang)石,加上廢鋼回收(shou)就足夠(gou)用了。
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