国外炼铁技术发展综述
沙永志
（钢铁研究总院）
摘要：本文介绍了北美、欧洲、日本、乌克兰和俄罗斯、澳大利亚、韩国、以及印度的炼铁生产状况、操作指标、以及技术发展方向。高炉炼铁的高效低耗和高炉长寿是各国一直努力追求的目标，并已取得很好的结果。非高炉炼铁工艺仍在开发中。减少炼铁Ｃ０２和污染物排放正成为新的工作重点和研究方向。
关键词：炼铁，高炉，Ｃ０２排放。
１前言
在钢铁工业中，炼铁生产的物料消耗和能源消耗最大，排放物种类和数量也最多。炼铁不仅是钢铁生产中最主要的成本构成工序，同时是与环境和社会联系最密切的生产环节。了解和掌握国外在炼铁各方面采取的技术措施和技术路线，对占全球产量近一半的我国炼铁今后的发展有着重要的参考价值。本文通过对一些资料的阅读和一些炼铁厂的参观，对当今国外炼铁技术状况及发展进行粗略汇总和分析，以期为国内同行提供参考。
２北美炼铁状况Ⅲ
２．１高炉生产
（１）容积及产量
２００５年，北美（加拿大，墨西哥，美国）的３８座高炉共产铁４７２０万吨。
在文献［１］所列出的３７座高炉中，工作容积大于４０００ｍ３的ｌ座（４１６３ｍ３），２０００＂－＂４０００ｍ３的８座，１０００＂－＇２０００ｍ３的２７座，小于１０００ｍ３的１座（７９４ｍ３）。总容积６５９６５ｍ３，平均１７８３ｍ３／座。按国内全容积的算法，基本是全部大于１０００ｍ３的高炉，大部分在２０００ｍ３左右。
高炉日产量从１９００Ｕｄ到８７００Ｕｄ不等。利用系数最低１．４ｔ／ｍ３ｄ，最高４．２ｔ／ｍ３ｄ，平均：２．３８６ｔ／ｍ３ｄ．
（２）高炉喷吹
所有高炉都进行高炉喷吹。与我国所不同的是，喷吹的燃料包括天然气，油，煤粉，焦炉煤气，焦油。其中：１２座高炉只喷天然气，３座高炉只喷煤，１０座高炉喷煤＋天然气，７座高炉喷天然气＋焦油，１座高炉喷天然气＋焦粉，２座高炉只喷焦炉煤气。北美已形成混喷的理念，即高炉同时喷吹多种物料以期最大程度替换焦炭。（３）燃料比
２００５年，３８座高炉的平均燃料比构成为：焦炭：３７８ｋｇ／ｔＨＭ，小焦：２５ｋｇ／ｔＨＭ，煤比：５６ｋｇ／ｔＨＭ，油：１２ｋｇ／ｔＨＭ，天然气：１２ｋｇ／ｔＨＭ，焦油：３ｋｇ／ｔＨＭ，焦炉煤气：３ｋｇ／ｔＨＭ。
（４）炉料结构
北美的高炉以球团为主要原料，平均约９０％。有２０座高炉采用全球团操作。球团以熔剂型为主，同时在许多场合也有一定比例的酸性球团平衡使用。在无烧结矿的全球团操作中，通常要加入５－～１０％的由转炉渣、回收废钢、球团粉末、以及铁氧化物废料制成的压块。
利用系数达４．２‰３的ＡＫＳｔｅｅｌＭｉｄｄｌｅｔｏｗｎ３号高炉则使用超过２００ｋｇ／ｔ的直接还原热压块铁和废钢。还有几个高炉也进行过使用热压块铁的实践，以满足短期的过量铁需求或弥补因其它高炉大修造成的铁量损失。
（５）富氧
喷煤及混喷促使高氧气率操作。而高富氧率同时促进了高炉生产率的提高。２００５年，统计的总氧流量超过１２０００ｍ３／ｈ。平均富氧率超过５％。北美氧气成本低，加之现场大型制氧装置的建设进一步降低成本，以及生产低纯度氧，多个氧气管路并联等，为高富氧提供了供应保障。
（６）高炉设备
在８０年代和９０年代的困难时期，北美没有新建和扩建高炉，而是主要进行延长现有高炉寿命，和／或有选择地对高炉进行升级和现代化改造。
延长高炉寿命包括工艺和设备两方面的工作：
改进生产工艺稳定性：主要是维持原料的一致性，以及布料控制和气流控制。
延长炉衬寿命：对于炉身下部和炉腰，主要措施是远程修复或阶段维修。修复方法包括喷补和压浆，以及安装冷却器。
这些措施已使高炉寿命的限制环节转移到炉缸。对炉缸采取的措施包括：在炉缸侧壁广泛应用北美的小砖（ＵＣＡＲ）的设计；使用优质焦炭；选择性使用钛矿。
高炉选择性升级改造及新高炉建设：包括广泛采用ＰＷ无钟炉顶或活动炉喉，耐材升级，冷却系统、出铁场改造、除尘、以及渣粒化等。一些关键高炉已实施了改扩建项目。
（７）喷补造衬
２０００年前后开发了一种新的喷补造衬方法。该方法一般１天休风准备，５０小时喷补（１０ｔｆｈ，即喷５００吨），然后ｌ天清理和开炉。喷一次有效期超过２年。２０００年至２００６年，北美３６座运行高炉中有１９座采取了这种喷补造衬修复，只有４座采用了传统的方法更换炉衬。
２．２非高炉炼铁方法现状（１）北美非高炉炼铁的用途
非高炉炼铁主要目的是为电炉补充铁料缺口。替代高炉的努力是次要的。对ＣＯＲＥＸ工艺在北美应用的研究表明，投资高和规模有限是主要的障碍。
另一个可选择的炼铁工艺是氧化铁废物处理。北美已建成数个转底炉直接还原铁厂，但目前都在闲置。唯一在运行的废弃氧化铁处理工艺是一些压块厂。但这些厂不是还原工艺，只是为高炉和转炉提供原料。
（２）直接还原工艺
竖炉气基直接还原工艺（ＭＩＤＲＥＸ，ＨＹＬ）占据主要地位。而粉矿气基工艺不再吸引任何关注。建设了两个碳化铁厂，但都关闭废弃了。今后北美的气基直接还原仍集中在使用球团和块矿的竖炉工艺上。天然气价格是影响该工艺的主要问题。
北美的直接还原铁产量是５００万吨／年，其中４００万吨／年在墨西哥。直接还原工艺在不断改进完善，包括使用带膜球团以减少粘结，提高还原温度。ＭＩＤＲＥＸ的设备单产已超过２００ｔ／ｈ。ＨＹＬ开发了不需转化炉的自转化竖炉工艺。为降低能耗，开发了热直接还原铁直接入电炉的热装系统。
（３）铁水的替代选择，生铁工艺
美国和加拿大已在研究开发煤基工艺，如ＩＲＯＮＤＹＮＡＭＩＣＳＩＮＣ（ＩＤＩ）法和ＩＴｍｋ３。此外，Ｎｕｃｏｒ公司还涉足包括ＨＩＳＭＥＬＴ技术开发在内的三个离岸项目。
３欧洲炼铁现状和未来发展瞳１
３．１铁平衡
由于炼钢中持续增加废钢的比例，２００４年欧洲吨钢中铁水的比例已下降到５１％（全球２００５年是６１％）。此比例在未来将继续保持下降趋势，原因是使用废钢来减少Ｃ０２排放更容易。
３．２高炉状况
近年来，欧洲铁水的产量保持相对稳定，２００５年约９１００万吨。随着高炉的大型化，欧洲高炉的数量已从１９９０年近９０座减少到２００５年的５４座左右。平均的炉缸直径为１０．３ｍ，平均工作容积为２１００ｍ３。最大的炉缸直径是１４．９ｍ．
高炉的平均寿命是８．３年。有４座高炉超过１７年。ＡｒｃｅｌｏｒＢｒａｓｉｌ１号高炉已创记录地运行了２４年，生产７０００万吨铁，现仍在运行。今天欧洲高炉大修的目标是超过２０年。
使用铜冷却壁替代铸铁冷却壁和加大炉缸深度是大修高炉设计变化的两个特点。３．３高炉生产
（１）炉料
欧洲高炉的良好指标是由高熟料比（＞８０％）来保证的。熟料主要是烧结矿（＞６０％）。少数情况下，瑞典和德国的一些高炉，球团是主要原料，甚至达到１００％。块矿作为便宜的炉料使用，个别达到３０％。由于经济上不合适，未考虑加废钢或直接还原铁。
（２）燃料比
最好的高炉总燃料比在４４０－～４６０ｋｇ／ｔ铁水（都折算成焦炭），而且是长期运行的指２４
标。
这些指标正接近理论的极限值（约４２０ｋｇ／ｔ）。７５％的高炉喷煤。数座高炉的煤比超过２００ｋｇ／ｔ。最高的是ＣＯＲＵＳ６号和７号高炉，在高利用系数条件下，连续２年以上在２２５－－－，２３０ｋｇ／ｔ的范围。
最新的焦比指标是低于３００ｋｇ／ｔ。大块焦焦比的最低值是２４０ｋｇ／ｔ。使用小焦已成为普遍的实践。小焦与大块焦的置换比是１。另外，小焦容易气化，对大块焦起到良好的保护作用。
（３）生产率
在过去的十年里，欧洲高炉的生产率保持明显的增长趋势。目前，一些大高炉在高喷吹率（２００ｋｇ／ｔ）和低焦比（（３２０ｋｇ／ｔ）的条件下，实现了接近或超过７０ｔ／ｍ２／ｄ的生产率。最高记录是ＣＯＲＵＳＩＪ６号高炉，焦ＬＬ＂２７４ｋｇ／ｔ，煤比２３３ｋｇ／ｔ，生产率：７８恤２／ｄ。
高炉运行的稳定性是取得好指标的一个关键因素。碱金属一直被认为可能诱发高炉运行的不稳定。因此，过去的十年间，炉料中碱金属的输入量被显著降低。
（４）延长高炉寿命
通过控制气流分布，改进耐火材料和冷却系统，使炉身和炉腰区域的磨损得到严格的控制。局部修补维持炉型也成为普遍的实践。目前，高炉的寿命仅取决于炉缸的持久性。欧洲现有高炉的寿命标准在１５＂－２０年，累计产量达到１５０００ｔ／ｍ３。
炉缸设计：侧壁使用高性能微孔炭砖。炉底使用不定型石墨，加陶瓷杯保护。扩大死铁层深度（＞０．２ｘＯ）。高强度冷却系统。
工艺控制：稳定操作条件，通过出铁制度和提高焦炭质量来控制渣铁流动方式，避免炉缸过度和局部磨损。
先进的监测技术：与数学模型一起，用于监测炉缸的磨损状态和趋势。包括：在炉缸炉底排列热电偶，ＥＭＦ测量，
（５）工艺控制
典型的欧洲现代高炉配备完善的仪表系统。特别强调在料面和炉身的炉料、温度、气流分布的测量和控制。因必须避免径向不均匀现象，把径向条件纳入考虑范围具有特别的重要性。开发了专用的探测技术，用于分析炉身的内部情况，进而可以判断软熔带的位置和形状．
改进的传感器和模型可以估算炉缸的液位，从而使出铁过程最佳化，以及确定出铁间隔。炉壳应力表，液位模型，磨损模型等。
高炉专家系统得到开发应用。特别是Ａｒｃｅｌｏｒ在几座高炉上把Ｓａｃｈｅｍ专家系统作为日常操作的基础。约１０年的应用证明该系统有益于减少炉况波动，维持稳定运行，以及降低铁水质量的波动。
３．４炼铁的环境问题（１）减少Ｃ０２排放的挑战
自１９７５年至２０００年，欧洲钢铁工业已降低Ｃ０２排放指数５０。然而，认识到进一步降低Ｃ０２排放的重要性，２００４年成立了ＵＬＣＯＳ（超低Ｃ０２炼钢）联合体。该联合体由多数钢铁厂，几个涉及钢铁业务的大公司，以及主要的欧洲研究机构组成，共４８个成员，１４个欧洲国家。
ＵＬＣＯＳ的Ｃ０２减排新工艺先从基础概念研究开始，然后是可行性研究，最后全部工业化，预计在２０２０年左右完成。
（２）烧结机排放的挑战
烧结工序，用于生产高质量的烧结矿以保证高炉的高效，以及处理钢铁厂内部的废料使其循环使用，在欧洲的联合钢铁企业中仍起着关键工艺的作用。为解决烧结带来的粉尘和有害气体排放问题，保持传统联合钢铁流程的可持续性，欧洲已作出很大的努力来设计环境友好烧结工艺。一些已工业应用的技术主要围绕以下三方面：
现有工艺的优化
向烟气中喷入活性炭（褐煤）是最有效的烟气处理技术，已得到工业生产证明和应用。净化后气体中的二恶茵含量低于０．Ｓｎｇ／Ｎｍａ．
废气循环
该工艺是将来自全部或选择部分风箱的烟气收集，循环返回到烧结料层。这样，废气中的有害成分将在再进入烧结层中被热分解或转化，二恶茵和ＮＯｘ会部分消除，粉尘和ＳＯｘ会被烧结层捕获。烟气中的ＣＯ作为燃料使用，可降低固体燃耗。另外，循环减少了烟囱处排放的烟气量，降低了终端处理的负荷。
欧洲已进行了不同方式的废气循环工业实践。ＣＯＲＵＳＮＬ的３台烧结机采用了能量优化烧结技术，约５０％的废气被循环，烟囱处减少的粉尘和ＮＯｘ量接近４５％，而减少的二恶茵量几乎７０％。
ＨＫＭ开发了低排放和能量优化烧结生产。这里只有最后一些风箱的热烟气被循环使用。
末端治理技术
欧洲将末端治理作为满足最终排放要求的手段。烟气湿法净化技术，如由奥钢联开发的Ａｉｒｆｉｎｅ系统，在ＣＯＲＵＳ得到工业应用。使用布袋的干法净化系统也在应用或正在开发中。这项最初的除尘技术已扩展到脱硫（加生石灰）和脱二恶茵（加活性碳）。使用各种布袋除尘的厂家包括，ＡｒｃｅｌｏｒＢｒｅｍｅｎ，ＤＫ
ＡｒｃｅｌｏｒＲｅｃｙｃｌｉｎｇＤｕｉｓｂｕｒｇ，ＶＡＤｏｎａｗｉｚ。Ｆｏｇ和Ｒｏｇｅｓａ也将很快采用。
在欧洲，实际操作指标和最好指标之间的差距在缩小。炼铁面临的新挑战主要是原料的缺乏和质量的下降，能源成本的上升，以及需要环境友好的工艺，特别是减少Ｃ０２排放。
４日本口１４．１概况
近年来，日本钢铁工业主要加强以下三方面的工作：
（１）提高生产效率和应对设备老化
（２）应对原料品质下降
（３）应对不断升级的全球环境问题
２００５年的生铁产量是８２００万吨。高炉数量是２６座。生产率是十年前的两倍，达到１６００ｔ／人．年．
４．２提高生产效率和应对设备老化
（１）延长设备使用寿命的措施
炼铁工序主要是焦炉的维护和更新问题。自９０年代起，开始开发大型焦炉修复设备。通过修复，使原设计２０－２５年的焦炉寿命延长到４０年以上。日本钢管开发的最新焦炉修复设备，可以全部靠计算机控制，完成从诊断到修复的全部工作。
为满足生产需要，重开了原来停掉的焦炉并建了新焦炉。研究开发了下一代焦炉“ＳＣＯＰＥ２１”。该焦炉可使用超过５０％的非粘结煤或弱粘结煤，产量提高２．４倍，能耗减少２１％。
（２）提高设备的生产率
随着企业集中度的提高，设备的生产能力需要扩大。由于增加炼铁设备数量占地很大，因此靠扩大高炉能力和提高料场效率来增加单位面积的利用率。
Ａ．超大型高炉的趋势
截止２００６年５月，世界上共有１１座５０００ｍ３以上高炉在运行。日本在过去的２０年里，高炉的平均容积从２５７０ｍ３增加到４２００ｍ３。日本钢管的ＯＩＴＡ厂有世界最大的高炉，５７７５ｍ３，现日产铁１３５００ｔ。
Ｂ．改进料场储存能力
日本钢管通过使用３维坐标系统，实现不同料点的连续储存，消除了料堆间的死区，扩大了料厂有效储存面积。神户钢厂建了１２个料仓，每个可储存３万吨煤，以满足环境保护的需要。
４．３更高效运行和保持操作稳定性
（１）炉内反应改进技术
Ａ．矿焦混装
ＪＦＥＣｈｉｂａ６号高炉自２００２年４月起进行矿焦混装，以改善炉内透气性和软熔带。方法是利用炉顶三个并联料罐进行矿焦混合，这样防止再偏析。矿焦混装使利用系数从１．８ｔ／ｄ／ｍｓ提高到２．３ｔ／ｄ／ｍ３，同时保持了高炉稳定运行．
Ｂ．使用高反应性焦炭
使用高反应性焦炭的目的是提高间接还原效率以及降低浮士体平衡温度。在ＨＯＫＫＡＩ铁焦公司的ＭＵＲＯＲＡＮ２号高炉发现，由高比例含较高ＣａＯ的煤生产的焦炭具有高反应性。实际高炉试验，ＪＩＳ反应性增加３０％，燃料比可降低１０ｋｇ／ｔ。２７
ＪＦＥ开发了用热模法生产含炭铁料的技术，用于焦炭反应性的控制和改进铁料加入方式。
（２）使用部分还原铁矿
日本钢铁公司和研究单位正在进行生产含炭铁矿和由烧结工艺生产部分还原烧结矿的研究。在日本钢管ＫＩＭＩＴＳＵ钢厂，在转底炉脱锌和还原的球团被用于高炉，证明加入１０ｋｇ／ｔ该还原球团，可降低还原剂消耗２．３ｋｇ／ｔ．。
（４）通过工艺可视化改进操作稳定性
Ａ．高炉运行在线可视系统
由于环境条件的变化，高炉生产迫切需要依据已有数据进行趋势判断和指示行动的操作指导系统。为此，开发了基于可视化模式分析的高炉操作诊断技术。该技术正在进入现场应用阶段。另外，渣铁液位传感器已投入实际应用。该技术被证明在出渣控制中是非常有效的。
Ｂ．借助高炉内部模型，实现操作条件的最佳化
针对颗粒和粉尘的行为，开发了使用离散元方法的新模拟手段，用来研究高炉内部的现象。目前正在获得的结果有助于高炉操作条件的最佳化和装料特性设计。４．４应对原料品质下降的技术
澳大利亚铁矿品质的下降正在逐渐加剧（铝含量升高，磷含量升高，粉末含量升高）。从１９８５年到２００４年，在日本进口的铁矿中，赤铁矿比例从９０％降到５４％，褐铁矿从１０％增加到３６％，ＭＡＲＲＡＭＡＭＢＡ矿从０增加到１０％。为应对原料变化对烧结带来的影响，开发应用了改进烧结生产率和提高矿石预处理的技术。
（１）烧结机面积扩大和改进‘
目前，日本烧结机的数量已降低到２４台。但为了保持烧结矿的比例和高炉大型化的要求，烧结机被加长加宽。总的烧结面积保持不变，略有增加（近８７００ｍ２）。
（２）强化铁矿预处理
ＪＦＥ开发了用焦粉和石灰石包裹的准颗粒技术，以改进粒度和强度，同时改进烧结熔体的流动性，从而使料层透气性得到显著改善。生产试验表明，烧结生产率增加５％，高炉燃料比降低１．４％，高炉产量增加１％。
日本钢管发现，烧结原料中加入细粉和聚合物分散剂后，准颗粒比例提高，颗粒强度改善．生产实验表明，加入０．００５％的分散剂和８ｋ。ｇ／ｔ的细粉，可减少生石灰消耗约１０ｋｇ／ｔ．
与１９８５年相比，改进透气性使烧结生产率提高２３％，总烧结能力增加６．６％。
（３）烧结矿结构控制
日本的企业和研究单位正在联合开发－－种ｎＬｔ镶嵌铁矿烧结技术（ＭＥＢＩＯＳ）。其目的是要增加烧结矿微孔以改善还原性，减少烧结矿孔洞以提高强度，增加混合料空隙以改善料层透气性。２８
（４）加强煤的预处理
为降低煤的成本，增加非粘结煤或弱粘结煤的用量，８０年代开发了煤调湿技术，９０年代开发了干净化和预压块造块技术。再加上增加高炉喷煤，日本钢铁业进口的非粘结煤或弱粘结煤比例从１９８５年的１０％增加到２００４年的５６％。
４．５能量节约和循环
日本作为钢铁能量单位消耗最低的国家，继续采用最先进的节能技术，目标是将总能耗比１９９０年降低１０％。
例如，日本钢管使用使用转底炉处理难使用的粉尘和污泥，将其转化成高炉原料，促进实现零排放。另外，日本钢铁企业还通过在焦化和高炉中使用废塑料，帮助整个社会实现零排放。２００５年，预计钢铁厂处理的废塑料总量达４３万吨。
４．６环保措施
（１）烧结废气
日本钢管已成功地采用了干式烧结烟气处理设备。该设备能使烟气含尘量降低到２０ｍｇ／Ｎｍ３以下，脱硫效率至少９５％，脱氮效率至少４０％。
（２）料场的防尘
为防止料场扬尘，神户钢厂采用料仓储料，其它钢厂则在料场周围安装防风网。５乌克兰，俄罗斯咖
５．１高炉生产情况
２００４－－－２００５年度，乌克兰的铁产量为３１００万吨，俄罗斯为５０００万吨。
钢比为０．７７＂－－０．８，俄罗斯为Ｏ．７６。
２００５年，乌克兰共有４４座高炉，总能力４４１０万吨，其中３６座在运行。
目前乌克兰和俄罗斯的焦比是４００－－－，５００ｋｇ／ｔ，再加上８０－－一１００ｍ３／ｔ的天然气。俄罗斯的焦比比乌克兰低５０～７０ｋｇ／ｔ，原因是铁矿和焦炭质量好，渣量低。
喷煤因缺乏投资受到限制，但２００６年天然气价格的上涨为乌克兰广泛喷煤创造条件。
５．２原料情况
乌克兰和俄罗斯炼铁生产全部使用的是自产铁矿和焦炭，球团的入炉比例是３０％，在一些厂的变化范围在０＂－－５０％。
乌克兰典型烧结矿的品位是５５％，Ｓ１０２：１０％，碱度：１．３～１．４。球团品位６０％，Ｓｉ０２：９．６％，碱度：Ｏ．３～０．４。
乌克兰焦炭的灰分１０＂～１１％，硫２％，水分５％，Ｍ２５８５％，Ｍ１０＜１０％。
６澳大利亚碡１
６．１概况
澳大利亚的铁产量相对较少，２００５年为６００万吨。有３座高炉在运行，容积分别是３２８７ｍ３，３２０８ｍ３，和１８８４ｍ３。其中最后一座高炉是在上一炉役连续运行了２３．４年，取得乌克兰铁
了１６９６１ｔ／ｍ３的生产率以后，于２００４年大修后投产的。
澳大利亚有１个烧结厂，２个球团厂。２００３年，对烧结废气采取了处理，以降低大气污染物排放水平，包括降尘从１００ｍｇｆＮｍ３Ｎｄ，于２０ｍｇ／Ｎｍ３，二恶茵从３ｎｇ－ＴＥＤ／Ｎｍ３到小于Ｏ．３ｎｇ．ＴＥＤ／Ｎｍ３。采用的方法是活性炭球移动床法。
ＷＨＹＡＬＬＡ厂使用高比例熔剂球团，球团８０％，块矿２０％。
在２００２年未引入喷煤以前，ＰＯＲＴＫＥＭＢＬＡ厂喷天然气和压缩的焦炉煤气，喷吹量为３０ｋｇ／ｔ，平均燃料比４８６ｋｇ／ｔ。２００５年，采用高挥发分煤的煤比是１２０ｋｇ／ｔ．
ＷＨＹＡＬＬＡ厂自１９９０年起采用喷吹天然气，燃料比已达到４７０ｋｇ／ｔ。
６．２原料质量
面对传统的低磷硬赤铁矿被褐铁矿和针铁矿代替，ＰＯＲＴＫＥＭＢＬＡ厂采取了补充来自ＷＨＹＡＬＬＡ的赤铁矿粉和增加球团使用比例的方法，来防止高炉渣中铝含量、渣量、以及磷负荷过高。但烧结矿中渣量和Ａ１２０３含量仍达到２０％和１．８％，甚至更高。ＷＨＹＡＬＬＡ一直保持＞１５．５％的高ＡＬ２０３操作。１９９１年规定上限为１７．５％。
两厂的焦炭被认为都是优质的，灰分１１％，可接受的粒度和冷强度，高ＣＳＲ（７２—７２），比较低的反应性。当ＣＳＲ低到７２，最低到６９时，高炉的指标受到影响。
６．３关键的操作改进
澳大利亚炼铁的一个主要亮点是ＷＨＹＡＬＬＡ的单座高炉取得超过２３年的连续运行世界领先水平。该成绩的取得依赖于：原料质量，炉料和气流分布控制，喷吹物最佳化，炉缸液体控制，以及高作业率。
在ＰＯＲＴＫＥＭＢＬＡ厂，５号高炉炉役初期曾出现严重的炉缸侧壁上涨现象，随后得到控制。分析原因是由于此阶段热波动大、炉缸透液性差，铁液渣液进入砖缝所造成的。采取的措施包括：改进焦炭质量、有效的出铁制度、加强风口冷却器控制、以及加强灌浆作业。该厂现在还正在进行有关防止铸铁冷却壁破损，延长高炉寿命的工作。
在高生产率和满足炼钢的铁水质量要求的同时，要实现１５０ｋｇ／ｔ煤比，认为需要以下支撑：
（１）改进生产工艺（如：单筒枪改为带冷却气的同轴枪）
（２）提高工艺水平（如使用ＯｐＤｅｓｉｇｎ辅助工具，象生产率图中的热流和质量计算等．）
（３）重新评价焦炭和烧结矿的质量．
６．４炼铁的可持续发展
（１）高炉炼铁流程
ＢｌｕｅＳｃｏｐｅ钢厂和ＯｎｅＳｔｅｅｌ厂已开始进行一个联合研究项目。该项目属于ＩＩＳＩ的“Ｃ０２技术革新项目”的一部分。开始的工作是确定可以应用到现有工艺装置的转化技术。一个附加标准是，提议的每项改进必须在理论上能够在特定的范围，减少净Ｃ０２排放量５０％以上。最有前景的领域是：３０
在烧结、球团、以及燃料／矿石混合物（如转底炉），使用ｂｉｏｍａｓｓ（木炭）作为燃料。
使用干木材，木炭，和／或废燃料（塑料）作为高炉的喷吹物。
高炉渣和转炉渣的热回收。
（２）新的炼铁工艺
①ＨＩＳＭＥＬＴ工艺
该工艺已开发了２５年。第一套工业生产装置于２００５年１０月投产．工艺和操作上所取得的突出成果包括：
Ａ．生产率达到设计能力的４０％
Ｂ．反应炉实现最高富氧率操作．
Ｃ．操作对原料、喷吹、和生产率等方面的适应性，验证了装置在开动、停止、闲置的灵活机动能力。
目前的工作是集中在，在未来的３年里，逐步提高产量达到设计的８０万吨／年。②ＡＵＳＩＲＯＮ工艺
２０００－－一２００２年，Ａｕｓｍｅｌｔ在Ｗｈｙａｌｌａ建了１．５万吨／年的试验装置进行试验。４０万吨／年的放大装置建设正在战略合作伙伴内部进行协商。
７韩国
７．１概况
韩国的钢铁生产主要集中在ＰＯＳＣＯ（浦项钢铁公司）。该公司由浦项制铁所和光阳钢铁厂组成，产量分别为１３００万吨，和１７００万吨，共计３０００万吨。
虽然浦项的ＣＯＲＥＸ２０００和１５０万吨／年的Ｆｉｎｅｘ装置引人关注，但高炉炼铁仍占据绝大部分。高炉普遍大型化，浦项制铁的３号和４号高炉的容积分别为４３５０ｍ３和３７９５ｍ３，而光阳钢铁厂５座高炉容积分别是：３８００ｍ３＋２ｘ３９００ｍ３＋２ｘ４３５０ｍ３。７．２生产指标
现场了解到，浦项高炉的入炉原料以烧结矿为主，约７４％，球团１２％。浦项制铁４号高炉的系数：２．４＂－－２．５ｔ／ｍ３ｄ，风温：１１６７。Ｃ，富氧：３．４％，焦比：３００－３２０ｋ∥ｔ，小焦：５０－－－６０ｋｇ／ｔ，煤比：１７０ｋｇ／ｔ。３号高炉煤比在２００ｋｇ／ｔ左右，最高２４０ｋｇ／ｔ。
焦炭指标为：ＣＳＲ：＞６５％，ＣＲｈ２１＂－－＇２２％ＤＩ：８６％，灰分：１１．５％，Ｍ４０－８６％。光阳５号高炉的煤比为１８３～１９５ｋｇ／ｔ，焦比：
７．３环保
浦项重视对环保的投入。配备齐全的除尘设施。为减少原料场扬尘，对矿和煤堆均覆盖防尘布，且在生产区一侧沿线设置防尘网（为长廊型）。厂区绿化达２４％【６】。此外，工厂设置环境监测中心，２４小时不停监测厂区的大气和粉尘排放情况。
８２９５ｋｇ／ｔ，燃料比：４９０ｋｇ／ｔ，富氧：５％。高炉配完善的监控手段，其中光阳５号高炉全部风口均设置了风口摄像装置。印度
８．１概况
近年来，印度的钢铁产量正在处于快速增长时期，２００６年产量达到４０００万吨。印度的主要钢铁企业是国营的ＳＡＩＬ集团（国家钢铁管理局），以及私营的ＴＡＴＡ，ＪＩＮＤＡＬ等。
印度的炼铁种类比较全。其中直接还原发展较快。气基和煤基工艺都有，尤其是小的煤基工艺增长很快。２００６年共生产１４７４万吨直接还原铁，占世界总产量的２４．６％。两套ＣＯＲＥＸ２０００装置在正常生产过程中。但高炉炼铁仍占据主要地位。除了一些中小高炉在建设外，几座４０００ｍ３的高炉也在建设或计划建设当中。
８．２高炉生产状况
ＤＵＲＧＡＰＵＲ厂、ＢＯＫＡＲＯ厂、ＲＯＵＲＫＥＬＡ厂分别是印度钢铁管理局下属的三个主要厂，共拥有十余座１０００－－－，２０００ｍ３高炉。炉料结构为烧结矿（７０，－－－８０％）＋块矿（２０＂－－＇３０％）。烧结矿品位约５５％，碱度１．７。块矿品位：６２％，ＬＯＩ：３％。焦炭灰分：１７＂－＇２０％，风温约１０００。Ｃ，风压：１．５—２．１ｋｇ／ｃｍ２，利用系数：１．５．１．８ｔ／ｍ３ｄ，焦比：５４０．６００ｋｇ／ｔ．仅在个别高炉上了喷煤，煤比在５０．１００ｋｇ／ｔ．因喷煤尚未普及，高炉普遍采用加湿鼓风作业。
焦炭高灰分是限制高炉指标的重要因素。对此，印度今年采取了如进口焦炭灰分大于１２％，增加５％进口税的政策。
９结论
（１）高炉炼铁的高效和低耗是各国炼铁生产追求的目标。围绕高效低耗所采取的高炉大型化，使用金属炉料，高富氧，复合喷吹等，均取得了良好的效果。
（２）相对于生产指标，国外更重视高炉运行的稳定性。面对资源品质的下降，采取了改进原燃料加工工艺，维持和提高焦炭和烧结矿质量，同时加强高炉操作的监控等有效措施．
（３）高炉长寿得到普遍重视。欧洲的高炉寿命标准为１５＂２０年。高炉寿命取决于三个方面：Ａ炉体结构和冷却系统，Ｂ．工艺监测与控制，Ｃ．炉衬的修补维护。
（４）各种非高炉炼铁经历了不同的发展历程。一些技术，如ＨＩＳＥＭＬＴ，仍在开发和完善过程中。
（５）降低Ｃ０２排放以及减少污染物排放在西方国家已逐步成为炼铁工艺的研究热点。高炉流程自身的改造完善是工作的重点。一些大的联合研究开发项目正在实施中。参考文献：（略）
联系方式：
沙永志：教授级高工钢铁研究总院炼铁室０１０—６２１８２４９３，ｓｈａｙｚｈｌ７＠１２６．ｔｏｍ３２
国外炼铁技术发展综述
沙永志
（钢铁研究总院）
摘要：本文介绍了北美、欧洲、日本、乌克兰和俄罗斯、澳大利亚、韩国、以及印度的炼铁生产状况、操作指标、以及技术发展方向。高炉炼铁的高效低耗和高炉长寿是各国一直努力追求的目标，并已取得很好的结果。非高炉炼铁工艺仍在开发中。减少炼铁Ｃ０２和污染物排放正成为新的工作重点和研究方向。
关键词：炼铁，高炉，Ｃ０２排放。
１前言
在钢铁工业中，炼铁生产的物料消耗和能源消耗最大，排放物种类和数量也最多。炼铁不仅是钢铁生产中最主要的成本构成工序，同时是与环境和社会联系最密切的生产环节。了解和掌握国外在炼铁各方面采取的技术措施和技术路线，对占全球产量近一半的我国炼铁今后的发展有着重要的参考价值。本文通过对一些资料的阅读和一些炼铁厂的参观，对当今国外炼铁技术状况及发展进行粗略汇总和分析，以期为国内同行提供参考。
２北美炼铁状况Ⅲ
２．１高炉生产
（１）容积及产量
２００５年，北美（加拿大，墨西哥，美国）的３８座高炉共产铁４７２０万吨。
在文献［１］所列出的３７座高炉中，工作容积大于４０００ｍ３的ｌ座（４１６３ｍ３），２０００＂－＂４０００ｍ３的８座，１０００＂－＇２０００ｍ３的２７座，小于１０００ｍ３的１座（７９４ｍ３）。总容积６５９６５ｍ３，平均１７８３ｍ３／座。按国内全容积的算法，基本是全部大于１０００ｍ３的高炉，大部分在２０００ｍ３左右。
高炉日产量从１９００Ｕｄ到８７００Ｕｄ不等。利用系数最低１．４ｔ／ｍ３ｄ，最高４．２ｔ／ｍ３ｄ，平均：２．３８６ｔ／ｍ３ｄ．
（２）高炉喷吹
所有高炉都进行高炉喷吹。与我国所不同的是，喷吹的燃料包括天然气，油，煤粉，焦炉煤气，焦油。其中：１２座高炉只喷天然气，３座高炉只喷煤，１０座高炉喷煤＋天然气，７座高炉喷天然气＋焦油，１座高炉喷天然气＋焦粉，２座高炉只喷焦炉煤气。北美已形成混喷的理念，即高炉同时喷吹多种物料以期最大程度替换焦炭。（３）燃料比
２００５年，３８座高炉的平均燃料比构成为：焦炭：３７８ｋｇ／ｔＨＭ，小焦：２５ｋｇ／ｔＨＭ，煤比：５６ｋｇ／ｔＨＭ，油：１２ｋｇ／ｔＨＭ，天然气：１２ｋｇ／ｔＨＭ，焦油：３ｋｇ／ｔＨＭ，焦炉煤气：３ｋｇ／ｔＨＭ。
（４）炉料结构
北美的高炉以球团为主要原料，平均约９０％。有２０座高炉采用全球团操作。球团以熔剂型为主，同时在许多场合也有一定比例的酸性球团平衡使用。在无烧结矿的全球团操作中，通常要加入５－～１０％的由转炉渣、回收废钢、球团粉末、以及铁氧化物废料制成的压块。
利用系数达４．２‰３的ＡＫＳｔｅｅｌＭｉｄｄｌｅｔｏｗｎ３号高炉则使用超过２００ｋｇ／ｔ的直接还原热压块铁和废钢。还有几个高炉也进行过使用热压块铁的实践，以满足短期的过量铁需求或弥补因其它高炉大修造成的铁量损失。
（５）富氧
喷煤及混喷促使高氧气率操作。而高富氧率同时促进了高炉生产率的提高。２００５年，统计的总氧流量超过１２０００ｍ３／ｈ。平均富氧率超过５％。北美氧气成本低，加之现场大型制氧装置的建设进一步降低成本，以及生产低纯度氧，多个氧气管路并联等，为高富氧提供了供应保障。
（６）高炉设备
在８０年代和９０年代的困难时期，北美没有新建和扩建高炉，而是主要进行延长现有高炉寿命，和／或有选择地对高炉进行升级和现代化改造。
延长高炉寿命包括工艺和设备两方面的工作：
改进生产工艺稳定性：主要是维持原料的一致性，以及布料控制和气流控制。
延长炉衬寿命：对于炉身下部和炉腰，主要措施是远程修复或阶段维修。修复方法包括喷补和压浆，以及安装冷却器。
这些措施已使高炉寿命的限制环节转移到炉缸。对炉缸采取的措施包括：在炉缸侧壁广泛应用北美的小砖（ＵＣＡＲ）的设计；使用优质焦炭；选择性使用钛矿。
高炉选择性升级改造及新高炉建设：包括广泛采用ＰＷ无钟炉顶或活动炉喉，耐材升级，冷却系统、出铁场改造、除尘、以及渣粒化等。一些关键高炉已实施了改扩建项目。
（７）喷补造衬
２０００年前后开发了一种新的喷补造衬方法。该方法一般１天休风准备，５０小时喷补（１０ｔｆｈ，即喷５００吨），然后ｌ天清理和开炉。喷一次有效期超过２年。２０００年至２００６年，北美３６座运行高炉中有１９座采取了这种喷补造衬修复，只有４座采用了传统的方法更换炉衬。
２．２非高炉炼铁方法现状（１）北美非高炉炼铁的用途
非高炉炼铁主要目的是为电炉补充铁料缺口。替代高炉的努力是次要的。对ＣＯＲＥＸ工艺在北美应用的研究表明，投资高和规模有限是主要的障碍。
另一个可选择的炼铁工艺是氧化铁废物处理。北美已建成数个转底炉直接还原铁厂，但目前都在闲置。唯一在运行的废弃氧化铁处理工艺是一些压块厂。但这些厂不是还原工艺，只是为高炉和转炉提供原料。
（２）直接还原工艺
竖炉气基直接还原工艺（ＭＩＤＲＥＸ，ＨＹＬ）占据主要地位。而粉矿气基工艺不再吸引任何关注。建设了两个碳化铁厂，但都关闭废弃了。今后北美的气基直接还原仍集中在使用球团和块矿的竖炉工艺上。天然气价格是影响该工艺的主要问题。
北美的直接还原铁产量是５００万吨／年，其中４００万吨／年在墨西哥。直接还原工艺在不断改进完善，包括使用带膜球团以减少粘结，提高还原温度。ＭＩＤＲＥＸ的设备单产已超过２００ｔ／ｈ。ＨＹＬ开发了不需转化炉的自转化竖炉工艺。为降低能耗，开发了热直接还原铁直接入电炉的热装系统。
（３）铁水的替代选择，生铁工艺
美国和加拿大已在研究开发煤基工艺，如ＩＲＯＮＤＹＮＡＭＩＣＳＩＮＣ（ＩＤＩ）法和ＩＴｍｋ３。此外，Ｎｕｃｏｒ公司还涉足包括ＨＩＳＭＥＬＴ技术开发在内的三个离岸项目。
３欧洲炼铁现状和未来发展瞳１
３．１铁平衡
由于炼钢中持续增加废钢的比例，２００４年欧洲吨钢中铁水的比例已下降到５１％（全球２００５年是６１％）。此比例在未来将继续保持下降趋势，原因是使用废钢来减少Ｃ０２排放更容易。
３．２高炉状况
近年来，欧洲铁水的产量保持相对稳定，２００５年约９１００万吨。随着高炉的大型化，欧洲高炉的数量已从１９９０年近９０座减少到２００５年的５４座左右。平均的炉缸直径为１０．３ｍ，平均工作容积为２１００ｍ３。最大的炉缸直径是１４．９ｍ．
高炉的平均寿命是８．３年。有４座高炉超过１７年。ＡｒｃｅｌｏｒＢｒａｓｉｌ１号高炉已创记录地运行了２４年，生产７０００万吨铁，现仍在运行。今天欧洲高炉大修的目标是超过２０年。
使用铜冷却壁替代铸铁冷却壁和加大炉缸深度是大修高炉设计变化的两个特点。３．３高炉生产
（１）炉料
欧洲高炉的良好指标是由高熟料比（＞８０％）来保证的。熟料主要是烧结矿（＞６０％）。少数情况下，瑞典和德国的一些高炉，球团是主要原料，甚至达到１００％。块矿作为便宜的炉料使用，个别达到３０％。由于经济上不合适，未考虑加废钢或直接还原铁。
（２）燃料比
最好的高炉总燃料比在４４０－～４６０ｋｇ／ｔ铁水（都折算成焦炭），而且是长期运行的指２４
标。
这些指标正接近理论的极限值（约４２０ｋｇ／ｔ）。７５％的高炉喷煤。数座高炉的煤比超过２００ｋｇ／ｔ。最高的是ＣＯＲＵＳ６号和７号高炉，在高利用系数条件下，连续２年以上在２２５－－－，２３０ｋｇ／ｔ的范围。
最新的焦比指标是低于３００ｋｇ／ｔ。大块焦焦比的最低值是２４０ｋｇ／ｔ。使用小焦已成为普遍的实践。小焦与大块焦的置换比是１。另外，小焦容易气化，对大块焦起到良好的保护作用。
（３）生产率
在过去的十年里，欧洲高炉的生产率保持明显的增长趋势。目前，一些大高炉在高喷吹率（２００ｋｇ／ｔ）和低焦比（（３２０ｋｇ／ｔ）的条件下，实现了接近或超过７０ｔ／ｍ２／ｄ的生产率。最高记录是ＣＯＲＵＳＩＪ６号高炉，焦ＬＬ＂２７４ｋｇ／ｔ，煤比２３３ｋｇ／ｔ，生产率：７８恤２／ｄ。
高炉运行的稳定性是取得好指标的一个关键因素。碱金属一直被认为可能诱发高炉运行的不稳定。因此，过去的十年间，炉料中碱金属的输入量被显著降低。
（４）延长高炉寿命
通过控制气流分布，改进耐火材料和冷却系统，使炉身和炉腰区域的磨损得到严格的控制。局部修补维持炉型也成为普遍的实践。目前，高炉的寿命仅取决于炉缸的持久性。欧洲现有高炉的寿命标准在１５＂－２０年，累计产量达到１５０００ｔ／ｍ３。
炉缸设计：侧壁使用高性能微孔炭砖。炉底使用不定型石墨，加陶瓷杯保护。扩大死铁层深度（＞０．２ｘＯ）。高强度冷却系统。
工艺控制：稳定操作条件，通过出铁制度和提高焦炭质量来控制渣铁流动方式，避免炉缸过度和局部磨损。
先进的监测技术：与数学模型一起，用于监测炉缸的磨损状态和趋势。包括：在炉缸炉底排列热电偶，ＥＭＦ测量，
（５）工艺控制
典型的欧洲现代高炉配备完善的仪表系统。特别强调在料面和炉身的炉料、温度、气流分布的测量和控制。因必须避免径向不均匀现象，把径向条件纳入考虑范围具有特别的重要性。开发了专用的探测技术，用于分析炉身的内部情况，进而可以判断软熔带的位置和形状．
改进的传感器和模型可以估算炉缸的液位，从而使出铁过程最佳化，以及确定出铁间隔。炉壳应力表，液位模型，磨损模型等。
高炉专家系统得到开发应用。特别是Ａｒｃｅｌｏｒ在几座高炉上把Ｓａｃｈｅｍ专家系统作为日常操作的基础。约１０年的应用证明该系统有益于减少炉况波动，维持稳定运行，以及降低铁水质量的波动。
３．４炼铁的环境问题（１）减少Ｃ０２排放的挑战
自１９７５年至２０００年，欧洲钢铁工业已降低Ｃ０２排放指数５０。然而，认识到进一步降低Ｃ０２排放的重要性，２００４年成立了ＵＬＣＯＳ（超低Ｃ０２炼钢）联合体。该联合体由多数钢铁厂，几个涉及钢铁业务的大公司，以及主要的欧洲研究机构组成，共４８个成员，１４个欧洲国家。
ＵＬＣＯＳ的Ｃ０２减排新工艺先从基础概念研究开始，然后是可行性研究，最后全部工业化，预计在２０２０年左右完成。
（２）烧结机排放的挑战
烧结工序，用于生产高质量的烧结矿以保证高炉的高效，以及处理钢铁厂内部的废料使其循环使用，在欧洲的联合钢铁企业中仍起着关键工艺的作用。为解决烧结带来的粉尘和有害气体排放问题，保持传统联合钢铁流程的可持续性，欧洲已作出很大的努力来设计环境友好烧结工艺。一些已工业应用的技术主要围绕以下三方面：
现有工艺的优化
向烟气中喷入活性炭（褐煤）是最有效的烟气处理技术，已得到工业生产证明和应用。净化后气体中的二恶茵含量低于０．Ｓｎｇ／Ｎｍａ．
废气循环
该工艺是将来自全部或选择部分风箱的烟气收集，循环返回到烧结料层。这样，废气中的有害成分将在再进入烧结层中被热分解或转化，二恶茵和ＮＯｘ会部分消除，粉尘和ＳＯｘ会被烧结层捕获。烟气中的ＣＯ作为燃料使用，可降低固体燃耗。另外，循环减少了烟囱处排放的烟气量，降低了终端处理的负荷。
欧洲已进行了不同方式的废气循环工业实践。ＣＯＲＵＳＮＬ的３台烧结机采用了能量优化烧结技术，约５０％的废气被循环，烟囱处减少的粉尘和ＮＯｘ量接近４５％，而减少的二恶茵量几乎７０％。
ＨＫＭ开发了低排放和能量优化烧结生产。这里只有最后一些风箱的热烟气被循环使用。
末端治理技术
欧洲将末端治理作为满足最终排放要求的手段。烟气湿法净化技术，如由奥钢联开发的Ａｉｒｆｉｎｅ系统，在ＣＯＲＵＳ得到工业应用。使用布袋的干法净化系统也在应用或正在开发中。这项最初的除尘技术已扩展到脱硫（加生石灰）和脱二恶茵（加活性碳）。使用各种布袋除尘的厂家包括，ＡｒｃｅｌｏｒＢｒｅｍｅｎ，ＤＫ
ＡｒｃｅｌｏｒＲｅｃｙｃｌｉｎｇＤｕｉｓｂｕｒｇ，ＶＡＤｏｎａｗｉｚ。Ｆｏｇ和Ｒｏｇｅｓａ也将很快采用。
在欧洲，实际操作指标和最好指标之间的差距在缩小。炼铁面临的新挑战主要是原料的缺乏和质量的下降，能源成本的上升，以及需要环境友好的工艺，特别是减少Ｃ０２排放。
４日本口１４．１概况
近年来，日本钢铁工业主要加强以下三方面的工作：
（１）提高生产效率和应对设备老化
（２）应对原料品质下降
（３）应对不断升级的全球环境问题
２００５年的生铁产量是８２００万吨。高炉数量是２６座。生产率是十年前的两倍，达到１６００ｔ／人．年．
４．２提高生产效率和应对设备老化
（１）延长设备使用寿命的措施
炼铁工序主要是焦炉的维护和更新问题。自９０年代起，开始开发大型焦炉修复设备。通过修复，使原设计２０－２５年的焦炉寿命延长到４０年以上。日本钢管开发的最新焦炉修复设备，可以全部靠计算机控制，完成从诊断到修复的全部工作。
为满足生产需要，重开了原来停掉的焦炉并建了新焦炉。研究开发了下一代焦炉“ＳＣＯＰＥ２１”。该焦炉可使用超过５０％的非粘结煤或弱粘结煤，产量提高２．４倍，能耗减少２１％。
（２）提高设备的生产率
随着企业集中度的提高，设备的生产能力需要扩大。由于增加炼铁设备数量占地很大，因此靠扩大高炉能力和提高料场效率来增加单位面积的利用率。
Ａ．超大型高炉的趋势
截止２００６年５月，世界上共有１１座５０００ｍ３以上高炉在运行。日本在过去的２０年里，高炉的平均容积从２５７０ｍ３增加到４２００ｍ３。日本钢管的ＯＩＴＡ厂有世界最大的高炉，５７７５ｍ３，现日产铁１３５００ｔ。
Ｂ．改进料场储存能力
日本钢管通过使用３维坐标系统，实现不同料点的连续储存，消除了料堆间的死区，扩大了料厂有效储存面积。神户钢厂建了１２个料仓，每个可储存３万吨煤，以满足环境保护的需要。
４．３更高效运行和保持操作稳定性
（１）炉内反应改进技术
Ａ．矿焦混装
ＪＦＥＣｈｉｂａ６号高炉自２００２年４月起进行矿焦混装，以改善炉内透气性和软熔带。方法是利用炉顶三个并联料罐进行矿焦混合，这样防止再偏析。矿焦混装使利用系数从１．８ｔ／ｄ／ｍｓ提高到２．３ｔ／ｄ／ｍ３，同时保持了高炉稳定运行．
Ｂ．使用高反应性焦炭
使用高反应性焦炭的目的是提高间接还原效率以及降低浮士体平衡温度。在ＨＯＫＫＡＩ铁焦公司的ＭＵＲＯＲＡＮ２号高炉发现，由高比例含较高ＣａＯ的煤生产的焦炭具有高反应性。实际高炉试验，ＪＩＳ反应性增加３０％，燃料比可降低１０ｋｇ／ｔ。２７
ＪＦＥ开发了用热模法生产含炭铁料的技术，用于焦炭反应性的控制和改进铁料加入方式。
（２）使用部分还原铁矿
日本钢铁公司和研究单位正在进行生产含炭铁矿和由烧结工艺生产部分还原烧结矿的研究。在日本钢管ＫＩＭＩＴＳＵ钢厂，在转底炉脱锌和还原的球团被用于高炉，证明加入１０ｋｇ／ｔ该还原球团，可降低还原剂消耗２．３ｋｇ／ｔ．。
（４）通过工艺可视化改进操作稳定性
Ａ．高炉运行在线可视系统
由于环境条件的变化，高炉生产迫切需要依据已有数据进行趋势判断和指示行动的操作指导系统。为此，开发了基于可视化模式分析的高炉操作诊断技术。该技术正在进入现场应用阶段。另外，渣铁液位传感器已投入实际应用。该技术被证明在出渣控制中是非常有效的。
Ｂ．借助高炉内部模型，实现操作条件的最佳化
针对颗粒和粉尘的行为，开发了使用离散元方法的新模拟手段，用来研究高炉内部的现象。目前正在获得的结果有助于高炉操作条件的最佳化和装料特性设计。４．４应对原料品质下降的技术
澳大利亚铁矿品质的下降正在逐渐加剧（铝含量升高，磷含量升高，粉末含量升高）。从１９８５年到２００４年，在日本进口的铁矿中，赤铁矿比例从９０％降到５４％，褐铁矿从１０％增加到３６％，ＭＡＲＲＡＭＡＭＢＡ矿从０增加到１０％。为应对原料变化对烧结带来的影响，开发应用了改进烧结生产率和提高矿石预处理的技术。
（１）烧结机面积扩大和改进‘
目前，日本烧结机的数量已降低到２４台。但为了保持烧结矿的比例和高炉大型化的要求，烧结机被加长加宽。总的烧结面积保持不变，略有增加（近８７００ｍ２）。
（２）强化铁矿预处理
ＪＦＥ开发了用焦粉和石灰石包裹的准颗粒技术，以改进粒度和强度，同时改进烧结熔体的流动性，从而使料层透气性得到显著改善。生产试验表明，烧结生产率增加５％，高炉燃料比降低１．４％，高炉产量增加１％。
日本钢管发现，烧结原料中加入细粉和聚合物分散剂后，准颗粒比例提高，颗粒强度改善．生产实验表明，加入０．００５％的分散剂和８ｋ。ｇ／ｔ的细粉，可减少生石灰消耗约１０ｋｇ／ｔ．
与１９８５年相比，改进透气性使烧结生产率提高２３％，总烧结能力增加６．６％。
（３）烧结矿结构控制
日本的企业和研究单位正在联合开发－－种ｎＬｔ镶嵌铁矿烧结技术（ＭＥＢＩＯＳ）。其目的是要增加烧结矿微孔以改善还原性，减少烧结矿孔洞以提高强度，增加混合料空隙以改善料层透气性。２８
（４）加强煤的预处理
为降低煤的成本，增加非粘结煤或弱粘结煤的用量，８０年代开发了煤调湿技术，９０年代开发了干净化和预压块造块技术。再加上增加高炉喷煤，日本钢铁业进口的非粘结煤或弱粘结煤比例从１９８５年的１０％增加到２００４年的５６％。
４．５能量节约和循环
日本作为钢铁能量单位消耗最低的国家，继续采用最先进的节能技术，目标是将总能耗比１９９０年降低１０％。
例如，日本钢管使用使用转底炉处理难使用的粉尘和污泥，将其转化成高炉原料，促进实现零排放。另外，日本钢铁企业还通过在焦化和高炉中使用废塑料，帮助整个社会实现零排放。２００５年，预计钢铁厂处理的废塑料总量达４３万吨。
４．６环保措施
（１）烧结废气
日本钢管已成功地采用了干式烧结烟气处理设备。该设备能使烟气含尘量降低到２０ｍｇ／Ｎｍ３以下，脱硫效率至少９５％，脱氮效率至少４０％。
（２）料场的防尘
为防止料场扬尘，神户钢厂采用料仓储料，其它钢厂则在料场周围安装防风网。５乌克兰，俄罗斯咖
５．１高炉生产情况
２００４－－－２００５年度，乌克兰的铁产量为３１００万吨，俄罗斯为５０００万吨。
钢比为０．７７＂－－０．８，俄罗斯为Ｏ．７６。
２００５年，乌克兰共有４４座高炉，总能力４４１０万吨，其中３６座在运行。
目前乌克兰和俄罗斯的焦比是４００－－－，５００ｋｇ／ｔ，再加上８０－－一１００ｍ３／ｔ的天然气。俄罗斯的焦比比乌克兰低５０～７０ｋｇ／ｔ，原因是铁矿和焦炭质量好，渣量低。
喷煤因缺乏投资受到限制，但２００６年天然气价格的上涨为乌克兰广泛喷煤创造条件。
５．２原料情况
乌克兰和俄罗斯炼铁生产全部使用的是自产铁矿和焦炭，球团的入炉比例是３０％，在一些厂的变化范围在０＂－－５０％。
乌克兰典型烧结矿的品位是５５％，Ｓ１０２：１０％，碱度：１．３～１．４。球团品位６０％，Ｓｉ０２：９．６％，碱度：Ｏ．３～０．４。
乌克兰焦炭的灰分１０＂～１１％，硫２％，水分５％，Ｍ２５８５％，Ｍ１０＜１０％。
６澳大利亚碡１
６．１概况
澳大利亚的铁产量相对较少，２００５年为６００万吨。有３座高炉在运行，容积分别是３２８７ｍ３，３２０８ｍ３，和１８８４ｍ３。其中最后一座高炉是在上一炉役连续运行了２３．４年，取得乌克兰铁
了１６９６１ｔ／ｍ３的生产率以后，于２００４年大修后投产的。
澳大利亚有１个烧结厂，２个球团厂。２００３年，对烧结废气采取了处理，以降低大气污染物排放水平，包括降尘从１００ｍｇｆＮｍ３Ｎｄ，于２０ｍｇ／Ｎｍ３，二恶茵从３ｎｇ－ＴＥＤ／Ｎｍ３到小于Ｏ．３ｎｇ．ＴＥＤ／Ｎｍ３。采用的方法是活性炭球移动床法。
ＷＨＹＡＬＬＡ厂使用高比例熔剂球团，球团８０％，块矿２０％。
在２００２年未引入喷煤以前，ＰＯＲＴＫＥＭＢＬＡ厂喷天然气和压缩的焦炉煤气，喷吹量为３０ｋｇ／ｔ，平均燃料比４８６ｋｇ／ｔ。２００５年，采用高挥发分煤的煤比是１２０ｋｇ／ｔ．
ＷＨＹＡＬＬＡ厂自１９９０年起采用喷吹天然气，燃料比已达到４７０ｋｇ／ｔ。
６．２原料质量
面对传统的低磷硬赤铁矿被褐铁矿和针铁矿代替，ＰＯＲＴＫＥＭＢＬＡ厂采取了补充来自ＷＨＹＡＬＬＡ的赤铁矿粉和增加球团使用比例的方法，来防止高炉渣中铝含量、渣量、以及磷负荷过高。但烧结矿中渣量和Ａ１２０３含量仍达到２０％和１．８％，甚至更高。ＷＨＹＡＬＬＡ一直保持＞１５．５％的高ＡＬ２０３操作。１９９１年规定上限为１７．５％。
两厂的焦炭被认为都是优质的，灰分１１％，可接受的粒度和冷强度，高ＣＳＲ（７２—７２），比较低的反应性。当ＣＳＲ低到７２，最低到６９时，高炉的指标受到影响。
６．３关键的操作改进
澳大利亚炼铁的一个主要亮点是ＷＨＹＡＬＬＡ的单座高炉取得超过２３年的连续运行世界领先水平。该成绩的取得依赖于：原料质量，炉料和气流分布控制，喷吹物最佳化，炉缸液体控制，以及高作业率。
在ＰＯＲＴＫＥＭＢＬＡ厂，５号高炉炉役初期曾出现严重的炉缸侧壁上涨现象，随后得到控制。分析原因是由于此阶段热波动大、炉缸透液性差，铁液渣液进入砖缝所造成的。采取的措施包括：改进焦炭质量、有效的出铁制度、加强风口冷却器控制、以及加强灌浆作业。该厂现在还正在进行有关防止铸铁冷却壁破损，延长高炉寿命的工作。
在高生产率和满足炼钢的铁水质量要求的同时，要实现１５０ｋｇ／ｔ煤比，认为需要以下支撑：
（１）改进生产工艺（如：单筒枪改为带冷却气的同轴枪）
（２）提高工艺水平（如使用ＯｐＤｅｓｉｇｎ辅助工具，象生产率图中的热流和质量计算等．）
（３）重新评价焦炭和烧结矿的质量．
６．４炼铁的可持续发展
（１）高炉炼铁流程
ＢｌｕｅＳｃｏｐｅ钢厂和ＯｎｅＳｔｅｅｌ厂已开始进行一个联合研究项目。该项目属于ＩＩＳＩ的“Ｃ０２技术革新项目”的一部分。开始的工作是确定可以应用到现有工艺装置的转化技术。一个附加标准是，提议的每项改进必须在理论上能够在特定的范围，减少净Ｃ０２排放量５０％以上。最有前景的领域是：３０
在烧结、球团、以及燃料／矿石混合物（如转底炉），使用ｂｉｏｍａｓｓ（木炭）作为燃料。
使用干木材，木炭，和／或废燃料（塑料）作为高炉的喷吹物。
高炉渣和转炉渣的热回收。
（２）新的炼铁工艺
①ＨＩＳＭＥＬＴ工艺
该工艺已开发了２５年。第一套工业生产装置于２００５年１０月投产．工艺和操作上所取得的突出成果包括：
Ａ．生产率达到设计能力的４０％
Ｂ．反应炉实现最高富氧率操作．
Ｃ．操作对原料、喷吹、和生产率等方面的适应性，验证了装置在开动、停止、闲置的灵活机动能力。
目前的工作是集中在，在未来的３年里，逐步提高产量达到设计的８０万吨／年。②ＡＵＳＩＲＯＮ工艺
２０００－－一２００２年，Ａｕｓｍｅｌｔ在Ｗｈｙａｌｌａ建了１．５万吨／年的试验装置进行试验。４０万吨／年的放大装置建设正在战略合作伙伴内部进行协商。
７韩国
７．１概况
韩国的钢铁生产主要集中在ＰＯＳＣＯ（浦项钢铁公司）。该公司由浦项制铁所和光阳钢铁厂组成，产量分别为１３００万吨，和１７００万吨，共计３０００万吨。
虽然浦项的ＣＯＲＥＸ２０００和１５０万吨／年的Ｆｉｎｅｘ装置引人关注，但高炉炼铁仍占据绝大部分。高炉普遍大型化，浦项制铁的３号和４号高炉的容积分别为４３５０ｍ３和３７９５ｍ３，而光阳钢铁厂５座高炉容积分别是：３８００ｍ３＋２ｘ３９００ｍ３＋２ｘ４３５０ｍ３。７．２生产指标
现场了解到，浦项高炉的入炉原料以烧结矿为主，约７４％，球团１２％。浦项制铁４号高炉的系数：２．４＂－－２．５ｔ／ｍ３ｄ，风温：１１６７。Ｃ，富氧：３．４％，焦比：３００－３２０ｋ∥ｔ，小焦：５０－－－６０ｋｇ／ｔ，煤比：１７０ｋｇ／ｔ。３号高炉煤比在２００ｋｇ／ｔ左右，最高２４０ｋｇ／ｔ。
焦炭指标为：ＣＳＲ：＞６５％，ＣＲｈ２１＂－－＇２２％ＤＩ：８６％，灰分：１１．５％，Ｍ４０－８６％。光阳５号高炉的煤比为１８３～１９５ｋｇ／ｔ，焦比：
７．３环保
浦项重视对环保的投入。配备齐全的除尘设施。为减少原料场扬尘，对矿和煤堆均覆盖防尘布，且在生产区一侧沿线设置防尘网（为长廊型）。厂区绿化达２４％【６】。此外，工厂设置环境监测中心，２４小时不停监测厂区的大气和粉尘排放情况。
８２９５ｋｇ／ｔ，燃料比：４９０ｋｇ／ｔ，富氧：５％。高炉配完善的监控手段，其中光阳５号高炉全部风口均设置了风口摄像装置。印度
８．１概况
近年来，印度的钢铁产量正在处于快速增长时期，２００６年产量达到４０００万吨。印度的主要钢铁企业是国营的ＳＡＩＬ集团（国家钢铁管理局），以及私营的ＴＡＴＡ，ＪＩＮＤＡＬ等。
印度的炼铁种类比较全。其中直接还原发展较快。气基和煤基工艺都有，尤其是小的煤基工艺增长很快。２００６年共生产１４７４万吨直接还原铁，占世界总产量的２４．６％。两套ＣＯＲＥＸ２０００装置在正常生产过程中。但高炉炼铁仍占据主要地位。除了一些中小高炉在建设外，几座４０００ｍ３的高炉也在建设或计划建设当中。
８．２高炉生产状况
ＤＵＲＧＡＰＵＲ厂、ＢＯＫＡＲＯ厂、ＲＯＵＲＫＥＬＡ厂分别是印度钢铁管理局下属的三个主要厂，共拥有十余座１０００－－－，２０００ｍ３高炉。炉料结构为烧结矿（７０，－－－８０％）＋块矿（２０＂－－＇３０％）。烧结矿品位约５５％，碱度１．７。块矿品位：６２％，ＬＯＩ：３％。焦炭灰分：１７＂－＇２０％，风温约１０００。Ｃ，风压：１．５—２．１ｋｇ／ｃｍ２，利用系数：１．５．１．８ｔ／ｍ３ｄ，焦比：５４０．６００ｋｇ／ｔ．仅在个别高炉上了喷煤，煤比在５０．１００ｋｇ／ｔ．因喷煤尚未普及，高炉普遍采用加湿鼓风作业。
焦炭高灰分是限制高炉指标的重要因素。对此，印度今年采取了如进口焦炭灰分大于１２％，增加５％进口税的政策。
９结论
（１）高炉炼铁的高效和低耗是各国炼铁生产追求的目标。围绕高效低耗所采取的高炉大型化，使用金属炉料，高富氧，复合喷吹等，均取得了良好的效果。
（２）相对于生产指标，国外更重视高炉运行的稳定性。面对资源品质的下降，采取了改进原燃料加工工艺，维持和提高焦炭和烧结矿质量，同时加强高炉操作的监控等有效措施．
（３）高炉长寿得到普遍重视。欧洲的高炉寿命标准为１５＂２０年。高炉寿命取决于三个方面：Ａ炉体结构和冷却系统，Ｂ．工艺监测与控制，Ｃ．炉衬的修补维护。
（４）各种非高炉炼铁经历了不同的发展历程。一些技术，如ＨＩＳＥＭＬＴ，仍在开发和完善过程中。
（５）降低Ｃ０２排放以及减少污染物排放在西方国家已逐步成为炼铁工艺的研究热点。高炉流程自身的改造完善是工作的重点。一些大的联合研究开发项目正在实施中。参考文献：（略）
联系方式：
沙永志：教授级高工钢铁研究总院炼铁室０１０—６２１８２４９３，ｓｈａｙｚｈｌ７＠１２６．ｔｏｍ３２