粒鐵法煉鐵技術(shù)進(jìn)展及應(yīng)用前景

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1、冶金之家網(wǎng)站粒鐵法煉鐵技術(shù)進(jìn)展及應(yīng)用前景張偉，王再義，王相力(鞍鋼股份有限公司)摘要：簡(jiǎn)述了國(guó)內(nèi)外幾種粒鐵法煉鐵技術(shù)的進(jìn)展，包括日本神戶制鋼公司ITmk3技術(shù)、JFE公司HI—Qip技術(shù)以及國(guó)內(nèi)相關(guān)技術(shù)概況，重點(diǎn)介紹了相關(guān)技術(shù)的特點(diǎn)和原理。通過(guò)與高爐煉鐵工藝對(duì)比和分析，論述了粒鐵技術(shù)在材料選擇、反應(yīng)時(shí)間、成本投資及節(jié)能環(huán)保等方面具有的優(yōu)勢(shì)，并結(jié)合我國(guó)資源情況對(duì)粒鐵技術(shù)的應(yīng)用前景進(jìn)行了分析和展望。關(guān)鍵詞：煉鐵；粒鐵；轉(zhuǎn)底爐；含碳球團(tuán)非高爐煉鐵作為全世界鋼鐵行業(yè)的前沿技術(shù)，是未來(lái)技術(shù)發(fā)展的重要方向，冶金工作者通

2、過(guò)深入的研究和開(kāi)發(fā)，形成了眾多直接還原、熔融還原技術(shù)。迄今為止，已有數(shù)十種非高爐煉鐵工藝實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。如普遍關(guān)注的Corex、Finex、Midrex、HYL／Energiron等。在發(fā)展規(guī)模上目前仍以直接還原工藝為主，2010年全球非高爐煉鐵總量約7737萬(wàn)t，其中約7037萬(wàn)t都為直接還原鐵(DRI／HBI)產(chǎn)量。眾多直接還原技術(shù)中，氣基豎爐法占據(jù)主導(dǎo)地位，僅Midrex和HYL／Energiron兩種氣基法生產(chǎn)的直接還原鐵就占總量的74％左右，而煤基法因原料適應(yīng)性強(qiáng)、操作靈活也受到很多國(guó)家的重視。

3、我國(guó)因天然氣資源匱乏、煤炭資源豐富，更為關(guān)注煤基直接還原以及煤制氣—豎爐法的發(fā)展，如煤基法中的轉(zhuǎn)底爐、回轉(zhuǎn)窯等工藝，其中轉(zhuǎn)底爐法在處理鋼廠含F(xiàn)e、Zn粉塵方面效果明顯，一度成為直接還原發(fā)展的熱點(diǎn)。而基于轉(zhuǎn)底爐法的ITmk3等粒鐵生產(chǎn)技術(shù)，能使金屬化球團(tuán)還原時(shí)進(jìn)一步熔化并渣鐵分離，在短時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)出成分如生鐵的高純粒鐵，此類技術(shù)突破了直接還原工藝范疇，能夠根本改變DRI對(duì)原料品位苛求的狀況，而且可以使用一般粉礦與非焦煤做原料，近年來(lái)倍受矚目。1粒鐵法煉鐵技術(shù)概況1．1神戶制鋼公司ITmk3技術(shù)ITmk3(Iro

4、nmakingTechnologyMarkThree)技術(shù)由神戶制鋼開(kāi)發(fā)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，又稱作“第三代煉鐵技術(shù)”。其基礎(chǔ)研究始于1996年，2000年前后在加古川廠完成了3000t規(guī)模的中試，2001—2004年在美國(guó)完成2．5萬(wàn)t規(guī)模示范運(yùn)行，2010年初首座50萬(wàn)t商業(yè)工廠投產(chǎn)。ITmk3工藝流程與設(shè)備配置與Fastmet／Fast—melt轉(zhuǎn)底爐直接還原工藝非常相似，事實(shí)上也正是從其演變而來(lái)。神戶制鋼于20世紀(jì)80年代收購(gòu)Midrex公司后，對(duì)后者開(kāi)發(fā)的Fastmet技術(shù)進(jìn)一步改進(jìn)，最終發(fā)展為

5、粒鐵生產(chǎn)工藝。ITmk3工藝與Fastmet／Fastmelt工藝的核心設(shè)備都是轉(zhuǎn)底爐，都能使用粉礦與粉煤制成含碳球團(tuán)作為原料。所不同的是，F(xiàn)astmet工藝產(chǎn)品為DRI，產(chǎn)品中含有脈石，其質(zhì)量依賴于原料品位，而煤灰分等雜質(zhì)也進(jìn)入產(chǎn)品，故不受煉鋼歡迎，為此需要用埋弧爐熔化DRI使渣鐵分離來(lái)獲得煉鋼鐵水(即Fastmelt法)。而ITmk3工藝只需一步在轉(zhuǎn)底爐就能實(shí)現(xiàn)渣鐵熔分，獲得粒鐵產(chǎn)品。ITmk3工序整體可劃分為四大部分：原料處理部分、還原熔分部分、渣鐵分離部分、廢氣處理部分。原料一般是將礦粉和煤粉配料混

6、勻，使用造，壓球機(jī)等設(shè)備制成含碳球團(tuán)，團(tuán)塊。礦粉可以使用一般磁鐵礦與赤鐵礦，并可使用較低品位礦，甚至選礦廠的尾礦粉，但處理低品位礦會(huì)增加能耗，煤粉可以使用發(fā)電用普通煤或石油焦及其他的含碳原料，選擇范圍也很廣泛。制好的含碳球團(tuán)，團(tuán)塊在轉(zhuǎn)底爐中隨爐床旋轉(zhuǎn)一周即完成全部反應(yīng)過(guò)程，在1350～1450℃條件下含碳球團(tuán)／團(tuán)塊發(fā)生還原、滲碳及熔融反應(yīng)，渣鐵熔化并各自聚集，整個(gè)過(guò)程只需十幾分鐘，熔化聚集起來(lái)的渣和鐵冷卻后經(jīng)排料裝置排出，獲得粒徑為5～25mm粒鐵產(chǎn)品，粒鐵與渣能干凈的分離。反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的高溫?zé)煔庥脽峤粨Q

7、器預(yù)熱助燃空氣后除塵排出。冶金之家網(wǎng)站ITmk3商業(yè)廠粒鐵成分與高爐生鐵相似。其粒鐵碳含量比高爐生鐵低1％以上，熔渣組成與高爐渣基本相同。粒鐵產(chǎn)品純度高，不含渣，具有適宜的碳含量，不存在再氧化、粉化等問(wèn)題，便于運(yùn)輸和入爐，熔解性能良好，因而比廢鋼、DRI等具有更加優(yōu)良的品質(zhì)。1．2JFE鋼鐵公司Hi—QIP技術(shù)Hi—QIP(HighQualityIronPebbleProcess)技術(shù)由日本JFE鋼鐵公司開(kāi)發(fā)。從1996年開(kāi)始基礎(chǔ)研究，2001年開(kāi)始作為日本NEDO的資助項(xiàng)目進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，2002—2004年

8、完成了15／t規(guī)模的中試。鐵礦、煤、灰石等原料全部使用粉料，布料時(shí)先在爐床上鋪設(shè)一層約30mm厚的含碳粉料，在該料層表面均勻壓坑，杯狀坑洞差不多棒球大小，其上再鋪設(shè)鐵礦粉、煤粉及其他原料的混料層，經(jīng)1500℃加熱混料層完成還原反應(yīng)并熔融，熔化的鐵與渣流入含碳粉料層的凹坑中，最后經(jīng)冷卻裝置將粒鐵與粒渣排出，產(chǎn)品為20～40mm的圍棋子狀粒鐵，全部反應(yīng)時(shí)間需10～20min。粒鐵與渣的典型成分粒鐵中P和Mn含量比高爐