| 华钢联自主创新CSU法一步直接炼钢技术 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
华钢联自主创新CSU法一步直接炼钢技术 钢铁工业是高能耗、高污染、高排放的传统产业，现有生产技术和工艺给生态环境造成严重污染和破坏，部分地区由于空气的污染甚至爆发雾霾等现象，目前已成为急需解决的世界性难题。 华钢联集团是顺应中国钢铁行业转型升级之需，以科技创新，绿色发展为己任，长期致力于节能、减排、高效炼铁、炼钢工程等整体方案的解决。公司自主创新研发的CSU球团法一步直接炼钢技术（简称CSU法一步炼钢），具有完全自主知识产权，目前已获得中国、美国、加拿大、澳大利亚、巴西、印度等数十个国家的专利保护。该项技术颠覆现有炼钢技术必须先炼铁后炼钢的技术思路，实现由铁矿石到钢水的“一步直接炼钢”这一最短工艺流程。目前该项技术已初步达到工业化应用阶段，将迅速推动钢铁工业产生深远变革。 在钢铁产业长流程中，炼铁系统，包含烧结、焦化和高炉炼铁工序，能耗占整个钢铁生产的80%以上，污染物排放占产业总排放的70%以上，投资占钢铁全流程的70%。因此，取消整个炼铁系统，实现从铁矿石到钢水的“一步直接炼钢”，对原有工艺实现根本性的突破，是冶金工作者长期的梦想。这项技术开发中遇到的难题是： 1． 铁矿石的还原与炼钢过程的氧化，这两个完全对立的反应，必须“隔开”，并依次在同一反应器中进行。 2．密闭的反应器，由于反应的过程变量很难灵活调节，而使钢的品种和质量难以控制。 3. 密闭反应器中的耐火材料，难以承受连续的高吹氧强度造成的严重侵蚀。 CSU法一步直接炼钢技术，可以顺利解决上述难题，在同一个装置内，实现由铁矿石到钢的一步直接冶炼。 CSU法一步直接炼钢技术原理：将铁矿粉、煤粉和熔剂粘结剂混合，制成具有自还原特性的高强度冷固结炼钢球团，将球团加入具备高温条件的炼钢炉中，球团内部的碳和氧化铁发生快速自还原反应并熔化而获得钢水。近乎完美的实现铁矿石的“一步直接炼钢”。实现在同一反应器中,以最短流程、最小的能耗和排放、最快的速度、最低的成本和最少的环保投入，跳过中间形成生铁的过程，实现从铁矿石到钢水的一步直接转化。 CSU炼钢球团制造成本远低于预还原球团矿和焙烧球团矿，制造过程利用工业余热烘干，不消耗任何燃料，不排放任何污染物质。因而制造成本低，节能环保。 以下是两种工艺流程的对比： 传统炼钢工艺：矿粉烧结 + 焦化 高炉炼铁 炼钢 钢水 SU法一步炼钢工艺：CSU球团矿（冷固结工艺制造） 直接炼钢 钢水 一、 CSU法一步炼钢技术与传统炼钢技术的比较优势 1．CSU法一步炼钢技术投入少。CSU法一步炼钢不需要高温烧结、焦化和炼铁，固定资产投资节省50%以上。见表1 2．CSU法一步炼钢排放少。CSU法一步炼钢在CO、CO2、NOX、SO2、PAH、PM2.5等主要污染气体排放比传统炼钢工艺降低30%-90%，具体见表2。
表2. CSU法一步炼钢主要污染物减少排放量
3．CSU法一步炼钢能耗低。CSU一步炼钢技术在煤炭、水、电等消耗上，相比传统炼钢工艺大幅降低。仅取消烧结和焦化就节能90—120kgce/t钢，这为钢铁工业节能减排提供了有利的实现途径。主要指标对比情况见表3。
表1. CSU一步炼钢法与传统工艺生产过程及污染情况对比
表3. CSU一步炼钢法与传统工艺煤炭、水、电消耗情况对比t-1
4．CSU法一步炼钢成本低。CSU一步炼钢法生产节省大量人力、物质资源消耗，比传统炼钢工艺成本降低20%-30%，具体降本情况见表 4。（注：该计算以2014年先进钢厂数据为依据） 5．CSU法一步炼钢系列技术应用广泛。CSU法一步炼钢系列技术涉及高炉和非高炉炼铁、电炉和转炉炼钢、钢厂固体废弃物如炼铁除尘灰资源化利用等诸多方面，更能有效解决全钒钛磁铁矿冶炼以及高铝高硫高磷和低品位矿的开发利用等。
表4. CSU法一步炼钢对比传统炼铁工艺节省费用情况
二．CSU法一步炼钢技术发展现状 历经20多年不断的研究所取得的技术理论和实际经验，CSU法一步炼钢技术可以应对和解决工业化生产过程中出现的工程和技术问题。 CSU球团有独到的技术理论基础，可根据不同需求设计球团性能，可用于直接炼钢，也可用于炼铁。目前已形成技术系列：CSU球团技术、CSU球团制造技术、CSU球团高炉炼铁技术、CSU球团非高炉炼铁技术、CSU球团法直接炼钢技术等，构成完整的技术和应用体系。CSU球团根据使用分为高炉炼铁球团、非高炉炼铁球团、电炉炼钢球团、转炉炼钢球团等六大类十余个品种。 CSU法一步炼钢技术目前已取得众多突破性成果，年产18万吨CSU球团生产线和工业化试验高炉100%使用CSU球团,连续生产半年，取得了无烧结炼铁和降低全焦炼铁焦比300kg/t铁的成果，球团各项检测指标达到大型高炉炼铁炉料要求；在化铁炉实现全CSU球团炼铁，获得生铁成份为C:2.68%、Si:1.19%、Mn:0.17%；在电弧炉和中频炉实现直接炼钢获得纯净钢水，球团在1550℃的钢水中，只需1分30秒即可完成还原并熔化成钢水。 三．CSU法一步炼钢对钢铁企业冶炼设备的要求及产业节能减排分析 新建CSU法一步炼钢装置，可最大程度发挥新技术优势。对于现有生产企业，只需建设CSU球团生产线，在现有转炉和电炉炼钢，高炉及非高炉炼铁等装置中，均可进行不同程度的应用。 仅以CSU球团替代烧结矿用于现有高炉炼铁，也会产生巨大经济和社会效益： 以中国钢铁企业为例，2010年全国重点钢铁企业平均焦比为382千克/吨铁计，按CSU球团平均入炉率50%，平均降低焦比150千克/吨铁计算，推广到全国5.9亿吨铁所能达到的节 能减排总量如下： 节省能源：3539万吨标准煤/年 节省焦炭：8847万吨/年 减少排放：CO2 10857万吨，SO2 100万吨，NOx 25万吨，烟(粉)尘 12.5万吨 四．CSU法一步炼钢技术发展前景 与传统的冶炼工艺相比，CSU一步炼钢技术由于流程缩短，大大节约了能源，降低了污染物的排放。CSU一步炼钢法有利于促进钢铁产能过剩国家的结构化调整；同时，利用工艺创新和技术改革实现了钢铁产业成本的降低，真正改变了钢铁行业高能耗、高污染、高投入和低效益的行业形象，具有重要的历史意义。 目前国内外已有多家钢铁企业正积极与华钢联集团寻求合作，合作方案正在落地实施，根据一步炼钢法产业化分步骤实施，逐步实现CSU法一步炼钢技术的全面产业化，进而实现国际产业化。
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