廢鋼破碎料在煉鋼中的推廣與應(yīng)用

[摘要]近年來，我國廢鋼產(chǎn)量連年增加，國家層面相繼提出調(diào)控建議，如碳中和、碳達(dá)峰等有關(guān)政策，都為廢鋼再利用提供了方向。廢鋼破碎料具有特殊屬性，在變廢為寶、加工利用過程中會(huì)涉及轉(zhuǎn)爐工藝、轉(zhuǎn)爐溫度等方面的優(yōu)化調(diào)控。盡管現(xiàn)階段各企業(yè)對于廢鋼破碎料加工利用方面的研究較為普遍，確實(shí)投入了大量經(jīng)費(fèi)，但是由于各種技術(shù)手段、可借鑒成功案例等限制，廢鋼破碎料的推廣應(yīng)用依舊有著諸多不足。基于此，文章針對廢鋼破碎料在煉鋼中的實(shí)際應(yīng)用展開深入研究，分析廢鋼破碎料的應(yīng)用及創(chuàng)新點(diǎn)，以期為更多廢鋼再利用企業(yè)提供參考和借鑒。[關(guān)鍵詞]廢鋼破碎料；煉鋼；效益提升廢鋼是一種可重復(fù)利用、回收的載能資源，在鋼鐵產(chǎn)業(yè)中占據(jù)著極其重要的地位。由于國內(nèi)廢鋼儲(chǔ)存量、產(chǎn)出量持續(xù)增大，進(jìn)口廢鋼交易量越來越大，國內(nèi)廢鋼資源總量不斷增加。廢鋼破碎料是廢鋼經(jīng)過加工后符合入爐標(biāo)準(zhǔn)的廢鋼品類之一，可細(xì)分為五種，是廢鋼利用的一種形式，該料型廢鋼具有收得率高、易冶煉、雜質(zhì)少、冶煉耗電少、可用于填充大料縫隙等優(yōu)點(diǎn)。但是，目前廢鋼破碎料的應(yīng)用拓展仍存在很多局限，仍然有很多廢鋼未經(jīng)過破碎加工處理，只做簡單的打包處理直接入爐，造成較大的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)，部分冶金企業(yè)缺乏廢鋼破碎料應(yīng)用的方式方法，使其價(jià)值得不到充分發(fā)揮。一、廢鋼破碎料來源及產(chǎn)量預(yù)估廢鋼破碎料是指通過廢鋼破碎機(jī)撕裂待破解物后得到的物料，或經(jīng)過破碎線處理后得到的物料，其來源較為廣泛，如汽車外殼、鐵皮、摩托車、自行車、油漆桶、廢舊鋼鐵、彩鋼瓦等都可作為廢鋼破碎料的原料。一般來說，破碎料分為一級破碎料、二級破碎料、三級破碎料、四級破碎料、特級破碎料五個(gè)等級，多數(shù)鋼鐵冶煉廠都會(huì)在實(shí)際生產(chǎn)中適當(dāng)應(yīng)用廢鋼破碎料，降低經(jīng)營成本，在現(xiàn)有資源基礎(chǔ)上獲得更高經(jīng)濟(jì)效益。目前，鋼鐵工業(yè)已經(jīng)成功步入實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型、推行高質(zhì)量發(fā)展的階段。據(jù)中國冶金報(bào)2023年7月的報(bào)道，自改革開放以來，尤其是步入21世紀(jì)之后，國內(nèi)廢鋼積蓄量穩(wěn)步增長，廢鋼破碎料的原料來源更加廣泛，廢鋼破碎料產(chǎn)量隨之增加。隨著國內(nèi)這些鋼鐵積蓄量、廢鋼產(chǎn)出量、廢鋼破碎料產(chǎn)出量的增大，廢鋼及破碎料在整個(gè)鋼鐵行業(yè)總資源中占比越來越高。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，按照2019年國內(nèi)消費(fèi)2.15億噸廢鋼的標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)計(jì)每年消耗廢鋼量增長20%，輕薄料則按15%計(jì)算，每年新增破碎廢鋼約為645萬噸。從國外發(fā)達(dá)國家廢鋼破碎料的實(shí)際應(yīng)用情況來看，破碎料市場占有率顯示逐年提升，在我國工業(yè)化快速發(fā)展的背景下，破碎料市場占有率會(huì)持續(xù)上升。我國正處于廢鋼產(chǎn)出高峰期，廢鋼積蓄量集中釋放，廢鋼資源豐富，隨著廢鋼破碎料生產(chǎn)工藝日臻成熟，廢鋼破碎料產(chǎn)業(yè)乃至整個(gè)廢鋼產(chǎn)業(yè)都有廣闊的發(fā)展前景[1]。二、通過案例分析廢鋼破碎料的技術(shù)應(yīng)用（一）河北H企業(yè)河北H企業(yè)涉及多個(gè)高爐，可輪流提供鐵原料，通常情況下在運(yùn)輸過程中會(huì)漏渣，繼而安排汽車進(jìn)行撈渣，借助高臺(tái)鋼機(jī)把撈到的渣放置于落渣區(qū)域。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，每罐可以撈到鐵渣600千克，廢鋼增加1噸以上。把撈到的鐵渣、破碎料加入鐵罐能夠使其快速熔化，運(yùn)輸鐵水的汽車返程時(shí)可短暫停留，利用梅花斗抓鋼機(jī)把廢鋼破碎料轉(zhuǎn)移至鐵罐，再接入鐵水以供混鐵爐使用。H企業(yè)在轉(zhuǎn)爐左右兩側(cè)各設(shè)置一個(gè)池子，另外還設(shè)有專門的廢鋼破碎料預(yù)熱區(qū)域，可通行車輛與主廠房之間實(shí)現(xiàn)物資運(yùn)輸。預(yù)熱區(qū)域內(nèi)部陳列單獨(dú)的烘烤位點(diǎn)，空包至預(yù)熱區(qū)域后，能夠通過磁盤吸入2～3噸破碎料，之后在600℃條件下烘烤15分鐘。鋼包可以加蓋出站，完成澆注后不需要摘掉蓋子倒渣。加蓋系統(tǒng)應(yīng)用了龍門架、叉齒加蓋系統(tǒng)、長壽命包蓋技術(shù)，加蓋工序需降溫20℃，可通過添加廢鋼破碎料實(shí)現(xiàn)降溫。采用鋼筋頭用于增產(chǎn)，設(shè)計(jì)更加實(shí)用且緊湊的烘烤裝置，放置于爐后用于給鋼筋頭預(yù)熱，可裝載2～3噸，烘烤10分鐘后溫度可升至600℃。通過裝載機(jī)使鋼筋頭轉(zhuǎn)換位置，使其可以從下方溜槽入包。加入投彈式預(yù)報(bào)裝置，涵蓋信號投放、接收、投彈等環(huán)節(jié)，能夠做到不倒?fàn)t即可出鋼，系統(tǒng)試運(yùn)行穩(wěn)定后可實(shí)現(xiàn)兩爐一投。投彈之后冶煉時(shí)長可縮減3分鐘，溫度降低15℃。出鋼口尺寸增大，國內(nèi)轉(zhuǎn)爐出鋼口最大尺寸直徑為為180毫米，屬于國內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)上限，適當(dāng)調(diào)整爐膛形狀，以便縮短出鋼時(shí)間，縮短后為2分鐘，出鋼溫度可控制在50℃以下，不會(huì)對鋼質(zhì)造成影響。河北H企業(yè)在處理和利用廢鋼破碎料方面可借鑒的技術(shù)包括以下幾個(gè)方面：拓展廢鋼可重復(fù)利用的渠道，渣鐵與破碎料搭配使用，實(shí)現(xiàn)各類廢鋼資源各盡其用；由爐后、混鐵爐供料兩部分共同組成轉(zhuǎn)爐平臺(tái)料倉；鋼包帶蓋；可以為爐后鋼筋頭預(yù)熱。其廢鋼破碎料重復(fù)利用過程中還存在一些弊端：廢鋼破碎料基本是以原來狀態(tài)被再次利用；破碎料的采購成本費(fèi)用較高；爐后使用的是銹蝕鋼筋頭，純凈的廢次材料直接投入爐中，沒有經(jīng)過化鋼增產(chǎn)這一環(huán)節(jié)[2]。（二）山西T企業(yè)山西T企業(yè)充分利用當(dāng)?shù)赜邢薜膹U鋼及破碎料資源，經(jīng)過打包、剪切、破碎等方式處理廢鋼得到相應(yīng)的廢鋼破碎料，作為后續(xù)煉鋼備用資源，實(shí)現(xiàn)煉鋼產(chǎn)量、廢鋼比指標(biāo)提升。煉鋼廠探索、創(chuàng)新、拓展轉(zhuǎn)爐前廢鋼可加入渠道，可以在混鐵爐進(jìn)入口和出鐵口分別加入鋼筋頭，中間可借助廢鋼斗作為連接，鐵包在運(yùn)輸至汽車上之前可以借助抓鋼機(jī)，加入一些廢鋼破碎料、打包塊等物質(zhì)?；久咳湛上?00噸廢鋼破碎料，每包存量為2～3噸。設(shè)計(jì)爐后合金烘烤專用爐，在該爐中加入冷鋼。其中，加入冷鋼是因?yàn)殇摐囟忍叨扇〉臏囟日{(diào)整措施，也可以作為提高廢鋼比的有效補(bǔ)償措施。山西T企業(yè)在處理和應(yīng)用廢鋼破碎料方面可借鑒的技術(shù)包括以下幾方面：利用有限的廢鋼資源加工成廢鋼破碎料入爐提高廢鋼比；探索在轉(zhuǎn)爐前的工序中加入破碎料；在烘烤爐加入廢鋼平衡爐溫提高廢鋼比。其中存在的不足包括：混鐵爐中加入成本較高的鋼筋頭效果并不理想；行業(yè)相對較流行的鋼包加蓋、鐵罐、廢鋼預(yù)熱等技術(shù)并沒有得到應(yīng)用等[3]。（三）山西E企業(yè)山西E企業(yè)采用單罐式運(yùn)輸鐵水，給鐵罐加蓋。轉(zhuǎn)爐煉鋼房與煉鐵處相隔200米，基本能夠?qū)崿F(xiàn)鐵水及時(shí)產(chǎn)出、及時(shí)運(yùn)輸，能夠有效控制溫度大幅降低。再加上鐵罐加蓋設(shè)計(jì)，至少能夠控制15℃的溫度下降，可以用于補(bǔ)償加入廢鋼破碎料造成的降溫，入爐后鐵罐溫度基本會(huì)保持在1380℃左右。在鐵罐中加入廢鋼，鋼區(qū)、鐵區(qū)分別設(shè)有綜合功能服務(wù)區(qū)，服務(wù)區(qū)內(nèi)部有鐵水設(shè)備區(qū)、鋼渣熱悶區(qū)。加廢鋼破碎料方式為：空罐車能夠在服務(wù)區(qū)內(nèi)跨越，抓鋼機(jī)可以將廢鋼破碎料投入鐵罐中，罐車?yán)^續(xù)行駛至高爐下，接入鐵資源，以供后期煉鋼使用。爐后采用合金烘烤方式。把廢鋼破碎料加入爐后料倉。采用特色方式進(jìn)行鋼包加蓋，用到2個(gè)叉齒、4個(gè)加蓋位、液壓升降模型、2個(gè)精煉工位、懸臂起重機(jī)，最終可使溫度降低15℃。在分類、存儲(chǔ)、使用廢鋼、廢鐵破碎料方面，不同類型的廢鋼破碎料可用于不同煉鋼環(huán)節(jié)，遵循的原則包括：大廢入爐、小廢入包、差廢入罐。其他更小的破碎料物質(zhì)可以直接轉(zhuǎn)化為鋼產(chǎn)品進(jìn)行提煉，用于實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償，從而提高鋼產(chǎn)量和營收費(fèi)用。山西E企業(yè)在處理和應(yīng)用廢鋼破碎料方面可借鑒的技術(shù)包括：從多個(gè)渠道加入廢鋼破碎料，應(yīng)用鋼包加蓋、特色鐵罐、期間加廢鋼方式；鋼、鐵近距離，增加綜合性功能區(qū)域；采用爐后在線合金烘烤方法。其中存在的不足包括：鋼液發(fā)生過氧化反應(yīng)，影響鋼的質(zhì)量，出鋼口比較大，會(huì)造成鋼質(zhì)變劣。E企業(yè)設(shè)置的出鋼溫度較低，雖然這種做法可能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能、廢鋼比的提升，但是由于花費(fèi)時(shí)間長，需要LF持續(xù)提供升溫補(bǔ)償，會(huì)使得鋼液吸收氣體，造成鋼質(zhì)量變差，前期長時(shí)間的升溫，后期會(huì)增加降溫時(shí)間，可能會(huì)抵消其他方式帶來的熱量優(yōu)勢，該工藝需酌情考量、應(yīng)用；選擇價(jià)格昂貴的鋼筋頭用于外部，轉(zhuǎn)爐內(nèi)部卻使用純凈的自產(chǎn)廢次材料[4]。（四）大型冶金企業(yè)廢鋼應(yīng)用案例利用轉(zhuǎn)爐煉鋼時(shí)，如果廢鋼料斗無法實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容，為了滿足每爐一斗的需求，可以把廢鋼破碎料和廢鋼混合，作為填充物，增加單斗廢鋼重量，提高廢鋼在爐中的占比。煉鐵期間，可選方式有兩種。其一，把廢鋼加入高爐爐料，將高爐儲(chǔ)料系統(tǒng)中的焦炭儲(chǔ)料槽轉(zhuǎn)變?yōu)閺U鋼儲(chǔ)料倉。一級破碎廢鋼料能借助裝載機(jī)進(jìn)入焦炭受料槽，之后借助原焦炭皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)輸送至廢鋼儲(chǔ)料倉。隨后，依據(jù)一定比例和礦石、焦炭等混合均勻，借助高爐上料主皮帶送至高爐爐頂進(jìn)行布料。其二，把二級破碎廢鋼加入鐵水溝。要求在出鐵場平臺(tái)的鐵水溝旁堆放適量的二級破碎廢鋼。高爐出鐵期間，工人要把廢鋼加入鐵水溝中，廢鋼在鐵水中熔化后同時(shí)灌入鐵水罐。盡管采用加入破碎廢鋼的方式能夠提高煉鐵產(chǎn)量，但是伴隨出現(xiàn)一些問題。例如，廢鋼價(jià)格處于較高水平，會(huì)增加鐵水成本；在鐵水中加入過量廢鋼，會(huì)引發(fā)鐵水罐結(jié)殼。廢鋼鐵加工企業(yè)可以提供高標(biāo)準(zhǔn)的廢鋼破碎料，為鐵前加廢鋼提供重要保障，且技術(shù)可行。高爐是否需要加入廢鋼及具體加入量，都與廢鋼效益大小有關(guān)，關(guān)鍵在于一級破碎料等廢鋼和礦石、焦炭等原料的價(jià)格比。如果鋼企要增加鐵水產(chǎn)量、提升鋼材產(chǎn)品利潤，或礦石、焦炭的采購價(jià)格和廢鋼鐵采購價(jià)格之間存在比較效益時(shí)，那么加入廢鋼是鋼企增產(chǎn)、增效的重要措施[5]。三、廢鋼破碎料推廣和應(yīng)用的創(chuàng)新點(diǎn)（一）提高技術(shù)水平面對大量的廢鋼破碎料，各鋼鐵企業(yè)紛紛探索利用方式、加工工藝，努力提升廢鋼破碎料的附加值和可循環(huán)利用率。例如，鋼鐵企業(yè)可以考慮引入新型破碎技術(shù)、高效分離分選設(shè)施，提升廢鋼破碎料的粒度和品質(zhì)；選擇更加清潔的技術(shù)減少“三廢”排放量，即便要排放也要處理并達(dá)標(biāo)后才能排放。（二）創(chuàng)新管理方式鋼鐵企業(yè)可以采用基于全產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同管理方式，實(shí)現(xiàn)從原輔料采購、破碎加工、產(chǎn)成品營銷等所有環(huán)節(jié)的一體化管控。這一過程中，鋼鐵企業(yè)需要同產(chǎn)業(yè)鏈中其他主體，如與供應(yīng)商、客戶、政府單位等密切聯(lián)系，建立良好的合作關(guān)系，盡全力提高廢鋼破碎料的采購速率和產(chǎn)成品的營銷速率，使運(yùn)營成本有所降低。（三）完善市場機(jī)制及政策體系企業(yè)處于市場大環(huán)境下，為順應(yīng)市場變化規(guī)律經(jīng)營發(fā)展，可建立完整的運(yùn)營管理機(jī)制，促使各冶金企業(yè)的廢鋼破碎料得以快速流通，實(shí)現(xiàn)便捷式交易。針對廢鋼破碎料體量持續(xù)增大的問題，在政府層面要制定更加有效的引導(dǎo)、鼓勵(lì)政策，鼓勵(lì)各大鋼鐵企業(yè)重新利用這些資源，常見的支持方式包括發(fā)放財(cái)政補(bǔ)貼、減免稅收、提供稅收優(yōu)惠紅利等。（四）履行保護(hù)環(huán)境的社會(huì)責(zé)任鋼鐵企業(yè)在利用廢鋼破碎料時(shí)能夠減少環(huán)境污染，履行保護(hù)環(huán)境的責(zé)任。重復(fù)利用工藝會(huì)涉及更清潔的生產(chǎn)技術(shù)、環(huán)保設(shè)施設(shè)備等，控制污染物排出。企業(yè)方面可以積極參與公益性服務(wù)事業(yè)，樹立企業(yè)正面形象，提升企業(yè)品牌價(jià)值[6]。另外，與原本的鐵水成本費(fèi)用、鋼鐵材料盈利空間、礦石焦炭等相比，推廣和應(yīng)用廢鋼破碎料的創(chuàng)新性還體現(xiàn)在破碎料來源較