我国每年都从国外大量进口铁矿石,而且定价权并不完全掌握在国内手里,国外铁矿石不仅频繁涨价,还要给中国脸色看。这让每一个中国人耿耿于怀。
钢铁是制造机械设备的核心材料,由于使用过程中零配件的损耗和整体折旧报废,社会每年都会产生一定数量的废钢铁。钢铁还是重要的建筑材料,建筑物的拆解也会产生数量庞大的废钢铁。具体的废钢产量和整个社会的钢材总保有量有关,一般是占钢材总保有量的0.5%~0.8%。
中国国内的钢铁总保有量大约在350亿吨,每年产生的废钢大约在2.6亿吨左右。2018年中国的钢材产量超过了9亿吨,由此可见,纯粹用废钢作为钢铁的来源,这个缺口还是很大的。
相当长一段时间内,依靠废钢回收不能替代国外矿石进口。
钢铁的冶炼,从矿石到粗钢,需要经过多个关键性的步骤。
很多人以为铁矿石从矿山里开采出来,直接丢到高炉里面就可以冶炼,这是不对的。
因为从铁矿里挖出来的原矿有大块、小块,颗粒的直径都不一样,如果直接倒进高炉里面大块之间就会留有很大的空隙,这些很大的空隙会被小块填满,而小块之间的空隙会被更细小的粉状颗粒填满。这会造成熔炼的火力不均匀。
这就好像我们日常用的煤炉里面,通常烧的都是煤球或者是煤饼,而很少直接烧原煤。
铁矿石在正式冶炼之前,也要和煤球、煤饼那样进行过一定的处理。
这个过程一共分为三个步骤:
第1步,球团原料制备与混合。铁矿、添加剂、无烟煤、白云石、粘结剂按粒度和化学规格配制,给下一个步骤使用。
第2步,造球。严格控制湿度下,使用第1步的原料,在无热处理的情况下轧制,获得球形矿粉团(类似于湿煤球),生球直径为8-16mm。
第3步,烧结。在控制加热速率的高温处理中硬化生球,以达到处理、运输和最终应用的冶金要求。
这整个过程叫做铁矿石的烧结。
这些烧结好的球团铁矿放到高炉里,才能够冶炼出铁水,这只是最初级的钢铁生产原料。
团矿和烧结,是钢铁冶炼前的重要步骤,对于提高冶炼效率非常重要,在高校里面有专门的专业。
铁冶炼过程中形成的矿渣,主要成分是二氧化硅和金属氧化物形成的硅酸盐和硅铝酸盐,这些成分比较容易去除。
比较难以去除的成分是少量的硫和磷,它们混在钢铁里面,和铁形成一种合金状态。
除去钢铁里的硫,需要往融化的铁水里面掺入镁粉。除去磷需要用电渣重熔法,让铁水流过特殊的矿渣进行过滤。这两种方法成本都非常高。
所以,控制钢铁品质的最佳手段,就是采用含硫和含磷比较低的精品铁矿石品种。
目前,主要用来炼铁的铁矿有三氧化二铁(黄铁矿或者是褐铁矿),还有四氧化三铁(磁铁矿),这两种矿石在中国国内都有。
除了含铁量较低以外,国产铁矿与国外高品质铁矿相比,最大的问题是磷和硫的含量高,这就造成了后继冶炼的困难。
国内的一些铁矿含硫可以高达2%,而国外的铁矿通常含硫都在0.2%以下。
所以从冶炼成本上来说,国外进口的铁矿石并不贵。
再过60年左右,也就是说到本世纪末的时候,国内钢铁的保有量可以达到1,000亿吨左右,每年淘汰下来的废钢会达到8~9亿吨,基本可以满足国内炼铁的需要。
如果纯粹用回收的钢铁来进行冶炼生产,铁矿石的烧结过程就要被废弃。
如果烧结产业进行整体转移,会涉及到企业停产、工人转岗、高校的相关专业被废弃,这是一个大的社会经济问题,影响超出了整个钢铁工业的范围。
实际上有些废钢也难以处理。废钢往往会和其他的有机杂质混在一起,比如说油漆,以及没有经过完全分离的橡胶和塑料,这些杂质在钢铁融化的时候又会混在铁水里,成为难以去除的有害成分。
有一种很低劣的建筑钢材~地条钢,就是回收杂质含量高的废钢冶炼出来的,地条钢生产出来的螺纹钢筋非常脆,与铸铁类似。
所以,用废旧钢材来冶炼钢铁,并不是所有的时候都能够提高品质降低成本。
由于中国和印度等发展中国家对钢铁的需求不断增加,铁矿石产量大幅增长。含铁量高的精品铁矿石被迅速消耗,今后开采出来的铁矿石,其中的含铁量会越来越低。在这种情况下,铁冶炼前的预处理烧结工艺就显得格外重要。因此,球团厂的数量预计将在未来增加。
废钢回收量增加要求减少球团厂的数量,而铁矿石品质下降要增加球团厂的数量,这是一个矛盾。
在这种情况下,就算拥有足够数量的废钢来冶炼钢铁,从采矿到铁矿石的烧结,必须保留一个完整的高炉前产业链条。因为只有一个完整的钢铁冶炼过程,才能够保证最终钢产品的稳定数量和稳定品质。
像中国这样一个体量极其庞大的工业化国家,在任何时候都不能完全依赖于废钢回收。
澳大利亚和巴西等地的精品铁矿石数量正在急剧减少,等到国外的铁矿石和国内铁矿石品位差不多的时候,国内进口铁矿石的欲望就会降低。
靠铁矿石赚中国钱的这几个国家,发财的时间不会太久。若干年后,中国国内的钢铁原料基本上是自产的矿石,加上废钢回收就足够用了。
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