直接還原鐵生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)的分析

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1、直接還原鐵生產(chǎn)工藝的分析世界上直接還原鐵生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成熟,技術(shù)發(fā)展極為迅速,根據(jù)Midrex公司預(yù)測(cè),2010年全世界直接還原鐵產(chǎn)量將超過(guò)7300萬(wàn)t。于高爐流程存在著生產(chǎn)成本過(guò)高和環(huán)境污染的兩大難題,煉鐵工藝由高爐流程逐步向直接還原鐵短流程過(guò)渡已成為定局。當(dāng)今的鋼鐵企業(yè)對(duì)這一革命性技術(shù)工藝越早開(kāi)發(fā)越能占據(jù)主動(dòng);不敢承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn),遲疑不前,必將處于被動(dòng)和落后的局面。因此,直接還原鐵的開(kāi)發(fā)不是“有所為”和“有所不為”的問(wèn)題,而是生產(chǎn)工藝的選擇問(wèn)題。1　世界直接還原鐵生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀1.1　生產(chǎn)工藝發(fā)展態(tài)勢(shì)由于某些國(guó)家天然氣資源豐富,直接還原鐵生產(chǎn)技術(shù)

2、在南美洲、南非和東南亞諸國(guó)的發(fā)展極為迅速,而印度則后來(lái)居上;特別是委內(nèi)瑞拉、墨西哥等國(guó),生產(chǎn)歷史已超過(guò)20余年,生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大,直接還原鐵產(chǎn)量已占本國(guó)鋼鐵產(chǎn)量的絕對(duì)份額;而奧鋼聯(lián)、韓國(guó)合作開(kāi)發(fā)的直接還原與熔融還原技術(shù)與日俱進(jìn);浦項(xiàng)鋼鐵公司的直接還原鐵生產(chǎn)大有代替高爐煉鐵之勢(shì)。對(duì)這樣的發(fā)展態(tài)勢(shì),作為世界鋼鐵生產(chǎn)大國(guó)的中國(guó),我們絕不可掉以輕心。1.2　世界直接還原鐵主要生產(chǎn)工藝???世界直接還原鐵生產(chǎn)工藝大致可分為兩大類(lèi):一種是氣基豎爐生產(chǎn)工藝;一種是煤基回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)工藝。前者生產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的92%,而后者約占總產(chǎn)量的8%。在這兩種生產(chǎn)技術(shù)的

3、基礎(chǔ)上,又發(fā)展了熔融還原生產(chǎn)技術(shù)。近年來(lái),將直接還原與熔融還原技術(shù)加以組合,形成了COREX-Midrex聯(lián)合流程,頗受人們的關(guān)注。直接還原鐵主要生產(chǎn)工藝見(jiàn)表1。??????應(yīng)該指出,世界上Midrex法和HYL法應(yīng)用的比較普遍,各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)亦趨穩(wěn)定,生產(chǎn)工藝成熟可靠。特別是墨西哥的HYL法,生產(chǎn)技術(shù)不斷創(chuàng)新,由于開(kāi)發(fā)了“自重整”技術(shù),使建設(shè)費(fèi)用減少了26%,電爐的耗電降低了5%～6%。印度由于缺乏天然氣,但精煤的資源豐富,因此多采用煤基回轉(zhuǎn)窯的生產(chǎn)方法。多年的生產(chǎn)實(shí)踐證明,煤基回轉(zhuǎn)窯無(wú)論是在生產(chǎn)成本、生產(chǎn)效率還是環(huán)境保護(hù)方面,均不及氣

4、基豎爐法。???1.3　熔融還原法熔融還原法也是采用直接還原的原理,將鐵精礦直接還原成熔融鐵,通常以煤為還原劑,將還原爐與熔鐵爐置于一身,其最終產(chǎn)品不是海綿鐵或熱壓鐵塊,而是熔融鐵。主要的生產(chǎn)廠(chǎng)家如下：(1)南非的伊斯科公司：COREX—1000,生產(chǎn)能力為30萬(wàn)t/a,現(xiàn)已生產(chǎn)了300萬(wàn)t;(2)韓國(guó)：COREXC—2000,1995年11月投產(chǎn),1997年市場(chǎng)上又出現(xiàn)了C—3000R,其生產(chǎn)能力約為C—2000的13.5倍。目前,世界上采用熔融還原法生產(chǎn)的共有7家,總生產(chǎn)能力超過(guò)500萬(wàn)t/a,相當(dāng)于世界鐵水總生產(chǎn)量的1%。1.4　CO

5、REX-Midrex聯(lián)合生產(chǎn)工藝???該技術(shù)是奧鋼聯(lián)與浦項(xiàng)鋼鐵公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)成功的。這項(xiàng)技術(shù)一出現(xiàn),即顯示出其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),它具有氣基豎爐和熔融還原的優(yōu)點(diǎn),又不需外來(lái)氣源,因此對(duì)天然氣缺乏的廠(chǎng)家來(lái)說(shuō)是求之不得的。COREX-Midrex聯(lián)合流程示意圖見(jiàn)圖1。??????對(duì)COREX-Midrex聯(lián)合流程的三點(diǎn)看法：(1)COREX-Midrex聯(lián)合流程(正準(zhǔn)備建1臺(tái)90萬(wàn)t/a的裝置,并計(jì)劃于2005年代替浦項(xiàng)1號(hào)高爐(1666m3))雖有其先進(jìn)性的一面,但由于開(kāi)發(fā)成功的時(shí)間較短,因此工業(yè)生產(chǎn)的考驗(yàn)約在2010年才能有結(jié)論;(2)由于煤與熔融鐵

6、直接接觸,煤中絕大部分硫進(jìn)入熔融鐵中,因此生產(chǎn)出的還原鐵并非純凈鐵,其鐵中的含硫量(0.015%～0.020%)相當(dāng)于高爐鐵;(3)對(duì)高爐流程的系統(tǒng)設(shè)備和資源(包括技術(shù)資源)未能加以利用。因此該工藝適合于新建的位于城市周邊的鋼鐵廠(chǎng)或軋鋼廠(chǎng)。2　鋼鐵聯(lián)合企業(yè)生產(chǎn)直接還原鐵技術(shù)工藝的選擇據(jù)專(zhuān)家預(yù)測(cè),在未來(lái)30～40年,全世界鋼鐵生產(chǎn)工藝仍將以高爐流程為主。就是說(shuō),高爐仍將長(zhǎng)時(shí)間存在。有高爐,就必然有焦?fàn)t。如何在現(xiàn)有的高爐流程的基礎(chǔ)上,加以合理地、科學(xué)地改造,使高爐流程向直接還原鐵生產(chǎn)的短流程逐步過(guò)渡,達(dá)到既能生產(chǎn)高爐鐵,又能生產(chǎn)直接還原鐵,進(jìn)一

7、步降低鋼材成本,改善生產(chǎn)環(huán)境的目的,這是廣大鋼鐵工作者義不容辭的責(zé)任。2.1　鐵精礦的準(zhǔn)備問(wèn)題直接還原鐵開(kāi)發(fā)的初級(jí)階段對(duì)入還原爐的鐵精礦的技術(shù)要求非?？量?一般要求塊礦入爐,鐵精礦含鐵量在70%以上,SiO2含量在2%以下,特別對(duì)煤基回轉(zhuǎn)窯入爐鐵精礦中低熔點(diǎn)金屬的含量有更嚴(yán)格的要求。隨著直接還原鐵技術(shù)的發(fā)展,入爐鐵精礦的技術(shù)條件越來(lái)越放寬,并以直接還原本身的技術(shù)進(jìn)步加以補(bǔ)償。例如,FNEX技術(shù)的開(kāi)發(fā)成功,使塊礦入爐變?yōu)榉鄣V或氧化球團(tuán)礦均可入爐,這大大有利于直接還原鐵技術(shù)的開(kāi)發(fā)。???西歐煉鐵界開(kāi)發(fā)的精礦加工處理技術(shù),使還原爐入爐鐵精礦達(dá)到其

8、技術(shù)要求,保證了還原爐生產(chǎn)的順行,其流程示意圖見(jiàn)圖2。??????????????????????????2.2　氣基豎爐還原爐兩段反應(yīng)機(jī)理一段:3Fe2O3+H2=Fe3O4+