我國每年都從國外大量進口鐵礦石,而且定價權(quán)并不完全掌握在國內(nèi)手里,國外鐵礦石不僅頻繁漲價,還要給中國臉色看。這讓每一個中國人耿耿于懷。
鋼鐵是制造機械設(shè)備的核心材料,由于使用過程中零配件的損耗和整體折舊報廢,社會每年都會產(chǎn)生一定數(shù)量的廢鋼鐵。鋼鐵還是重要的建筑材料,建筑物的拆解也會產(chǎn)生數(shù)量龐大的廢鋼鐵。具體的廢鋼產(chǎn)量和整個社會的鋼材總保有量有關(guān),一般是占鋼材總保有量的0.5%~0.8%。
中國國內(nèi)的鋼鐵總保有量大約在350億噸,每年產(chǎn)生的廢鋼大約在2.6億噸左右。2018年中國的鋼材產(chǎn)量超過了9億噸,由此可見,純粹用廢鋼作為鋼鐵的來源,這個缺口還是很大的。
相當(dāng)長一段時間內(nèi),依靠廢鋼回收不能替代國外礦石進口。
鋼鐵的冶煉,從礦石到粗鋼,需要經(jīng)過多個關(guān)鍵性的步驟。
很多人以為鐵礦石從礦山里開采出來,直接丟到高爐里面就可以冶煉,這是不對的。
因為從鐵礦里挖出來的原礦有大塊、小塊,顆粒的直徑都不一樣,如果直接倒進高爐里面大塊之間就會留有很大的空隙,這些很大的空隙會被小塊填滿,而小塊之間的空隙會被更細小的粉狀顆粒填滿。這會造成熔煉的火力不均勻。
這就好像我們?nèi)粘S玫拿籂t里面,通常燒的都是煤球或者是煤餅,而很少直接燒原煤。
鐵礦石在正式冶煉之前,也要和煤球、煤餅?zāi)菢舆M行過一定的處理。
這個過程一共分為三個步驟:
第1步,球團原料制備與混合。鐵礦、添加劑、無煙煤、白云石、粘結(jié)劑按粒度和化學(xué)規(guī)格配制,給下一個步驟使用。
第2步,造球。嚴格控制濕度下,使用第1步的原料,在無熱處理的情況下軋制,獲得球形礦粉團(類似于濕煤球),生球直徑為8-16mm。
第3步,燒結(jié)。在控制加熱速率的高溫處理中硬化生球,以達到處理、運輸和最終應(yīng)用的冶金要求。
這整個過程叫做鐵礦石的燒結(jié)。
這些燒結(jié)好的球團鐵礦放到高爐里,才能夠冶煉出鐵水,這只是最初級的鋼鐵生產(chǎn)原料。
團礦和燒結(jié),是鋼鐵冶煉前的重要步驟,對于提高冶煉效率非常重要,在高校里面有專門的專業(yè)。
鐵冶煉過程中形成的礦渣,主要成分是二氧化硅和金屬氧化物形成的硅酸鹽和硅鋁酸鹽,這些成分比較容易去除。
比較難以去除的成分是少量的硫和磷,它們混在鋼鐵里面,和鐵形成一種合金狀態(tài)。
除去鋼鐵里的硫,需要往融化的鐵水里面摻入鎂粉。除去磷需要用電渣重熔法,讓鐵水流過特殊的礦渣進行過濾。這兩種方法成本都非常高。
所以,控制鋼鐵品質(zhì)的最佳手段,就是采用含硫和含磷比較低的精品鐵礦石品種。
目前,主要用來煉鐵的鐵礦有三氧化二鐵(黃鐵礦或者是褐鐵礦),還有四氧化三鐵(磁鐵礦),這兩種礦石在中國國內(nèi)都有。
除了含鐵量較低以外,國產(chǎn)鐵礦與國外高品質(zhì)鐵礦相比,最大的問題是磷和硫的含量高,這就造成了后繼冶煉的困難。
國內(nèi)的一些鐵礦含硫可以高達2%,而國外的鐵礦通常含硫都在0.2%以下。
所以從冶煉成本上來說,國外進口的鐵礦石并不貴。
再過60年左右,也就是說到本世紀末的時候,國內(nèi)鋼鐵的保有量可以達到1,000億噸左右,每年淘汰下來的廢鋼會達到8~9億噸,基本可以滿足國內(nèi)煉鐵的需要。
如果純粹用回收的鋼鐵來進行冶煉生產(chǎn),鐵礦石的燒結(jié)過程就要被廢棄。
如果燒結(jié)產(chǎn)業(yè)進行整體轉(zhuǎn)移,會涉及到企業(yè)停產(chǎn)、工人轉(zhuǎn)崗、高校的相關(guān)專業(yè)被廢棄,這是一個大的社會經(jīng)濟問題,影響超出了整個鋼鐵工業(yè)的范圍。
實際上有些廢鋼也難以處理。廢鋼往往會和其他的有機雜質(zhì)混在一起,比如說油漆,以及沒有經(jīng)過完全分離的橡膠和塑料,這些雜質(zhì)在鋼鐵融化的時候又會混在鐵水里,成為難以去除的有害成分。
有一種很低劣的建筑鋼材~地條鋼,就是回收雜質(zhì)含量高的廢鋼冶煉出來的,地條鋼生產(chǎn)出來的螺紋鋼筋非常脆,與鑄鐵類似。
所以,用廢舊鋼材來冶煉鋼鐵,并不是所有的時候都能夠提高品質(zhì)降低成本。
由于中國和印度等發(fā)展中國家對鋼鐵的需求不斷增加,鐵礦石產(chǎn)量大幅增長。含鐵量高的精品鐵礦石被迅速消耗,今后開采出來的鐵礦石,其中的含鐵量會越來越低。在這種情況下,鐵冶煉前的預(yù)處理燒結(jié)工藝就顯得格外重要。因此,球團廠的數(shù)量預(yù)計將在未來增加。
廢鋼回收量增加要求減少球團廠的數(shù)量,而鐵礦石品質(zhì)下降要增加球團廠的數(shù)量,這是一個矛盾。
在這種情況下,就算擁有足夠數(shù)量的廢鋼來冶煉鋼鐵,從采礦到鐵礦石的燒結(jié),必須保留一個完整的高爐前產(chǎn)業(yè)鏈條。因為只有一個完整的鋼鐵冶煉過程,才能夠保證最終鋼產(chǎn)品的穩(wěn)定數(shù)量和穩(wěn)定品質(zhì)。
像中國這樣一個體量極其龐大的工業(yè)化國家,在任何時候都不能完全依賴于廢鋼回收。
澳大利亞和巴西等地的精品鐵礦石數(shù)量正在急劇減少,等到國外的鐵礦石和國內(nèi)鐵礦石品位差不多的時候,國內(nèi)進口鐵礦石的欲望就會降低。
靠鐵礦石賺中國錢的這幾個國家,發(fā)財?shù)臅r間不會太久。若干年后,中國國內(nèi)的鋼鐵原料基本上是自產(chǎn)的礦石,加上廢鋼回收就足夠用了。
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