非高炉炼铁工艺的发展沿革演变

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1、非高炉炼铁工艺最新进展炼铁是为炼钢提供台格原料的重要工序。随着炼钢工艺技术的革命，炼铁工艺技术也有了新的发展和突破。目前，钢铁工业已经形成了高炉一转炉与熔融还原一转炉流程并存，以及转炉、电炉、煤氧废钢熔化炼钢同时并存的局面。炼铁工艺则形成了以高炉炼铁为主，同时发展直接还原、熔融还原为辅的工艺路线。面临不同技术特点的炼铁工艺，应如何选择，是发展我国钢铁工业、确定产品大纲的重要环节。a.直接还原工艺。近年来,直接还原工艺仍保持持续稳定地增长,2006年世界直接还原铁总产量达到5980万t。其中,以天然气为能源的气基直接还原的产量占8013%(MIDREX

2、:5917%,HYL:1814%,FINMET:212%),各种煤基直接还原工艺的产量占1917%。转底炉直接还原工艺是近年来的研究开发热点,国外已建成多座不同规模的生产装置。但据报道,北美建成的数个转底还原铁厂都在闲置,日本建设的几座转底炉直接还原装置也是作为专门处理钢铁厂内粉尘来使用的。b.熔融还原工艺。国外正在运行的4套COREX熔融还原装置保持良好的生产状态。2006年,在南非SALDANHA钢厂的COREX直接还原联合装置连续生产了75万t铁水和75万t直接还原铁。该装置为气基直接还原铁的生产开辟了新路。除新投产的宝钢CORECC-300装

3、置外,原韩国韩宝公司10年前建设的2套C-2000装置正在搬迁到印度的HA2IRA钢铁厂。2007年,浦项150万tFINEX装置的投产反映了开发者对该技术的信心。据宣传,FINEXT投资成本和运行成本比高炉流程分别低20%和15%左右。HISMELT已开发了25年。第一套80万t工业生产装置于2005年10月投产,工艺和操作上所取得的突出成果包括:生产率达到设计能力的75%～80%,煤比最低达到820kg/t;反应炉实现最高富氧率操作;操作对原料、喷吹和生产率等方面的适应性,验证了装置在开动、停止、闲置的灵活机动能力。以下详细说明该法的最新进展。1

4、COREX、COREX/DR熔融还原技术COREX技术是世界上唯一已实现工业生产的熔融还原炼铁技术。它采用块矿或球团矿和非炼焦煤,而不需用炼焦设备或焦炭。到目前为止,先后已有5套COREX设备投入运转,设备型号由C-1000提升为C-2000,年产能力从30万t提高到60～80万t。COREX生产工艺流程:块矿、烧结矿、球团矿或这些原料的混合物,通过一个封闭漏斗系统装入到还原竖炉中,在此,这些原料被逆向流动的还原气体还原成金属化程度大约93%的直接还原铁(DR1)。螺旋卸料器将DRI从还原竖炉传送到熔融气化炉中,在此,除了进行其他冶金和炉渣反应外,还

5、进行最终还原和熔化。然后,像在普通高炉上的操作一样,进行出铁和出渣。从用煤流程的观点来看,这种方法可通过一个封闭漏斗系统直接将非炼焦煤装入熔融气化炉中,与喷入熔融气化炉中的氧气燃烧,生成高效还原气。由于熔融气化炉圆顶中的温度超过1000℃,因此在脱除挥发分期间从煤中释放出来的碳氢化合物,立即分解为一氧化碳和氢,不需要的焦油和酚等副产品被消除了,因此也就不可能释放到大气中。熔融气化炉中存在的还原气主要含有煤粉、灰尘和铁尘的CO和H2组成,灰尘大部分可在热煤气旋风除尘器中从气流中去除,通过添加冷煤气,还原气温度可调整到最佳工作范围800～850℃。离开热

6、煤气旋风除尘器之后,还原气通过一个环形风管被吹入到还原竖炉中,以对流方式来还原铁矿石。炉顶煤气随后在洗涤器中进行冷却和净化,经过洗涤器冷却和净化之后的煤气可作为一种高价值的输出气体,广泛用于发电、生产DR1,钢铁厂内设备加热以及生产合成气体等。2FINEX熔融还原技术FINEX工艺是一种直接使用煤和粉矿的熔融还原炼铁技术,由浦项制铁和奥钢联联合开发。直接使用粉矿生产铁水和直接还原铁是未来炼铁新工艺开发的驱动力之一。FINEX工艺的基础:一是直接利用烧结用的铁精矿(-8mm);二是利用COREX技术的优点,即比高炉路线更经济;由于节约资源和能源,污染排

7、放少,对环境比较友好;直接用煤;输出煤气价值高,可在冶金生产和能源企业广泛利用;熔化气化炉技术成熟,可直接用煤;所产铁水的质量与高炉基本相同;操作灵活。在F1NEX工艺中,铁矿粉在4级或3级流化床反应器中被预热并还原成直接还原铁粉(见图2)。上面一级反应器主要作为预热段,在接下来的几级反应器中,铁矿粉被逐级还原成直接还原铁粉,直接还原铁粉可直接加入、也可先压成块以热压块铁(HBI)的形式加入到熔化气化炉中,然后被还原成金属铁并熔化。冶金还原和熔化所需热量由煤氧燃烧气化提供,煤气化产生的还原煤气输人到流化床反应器中。FINEX工艺的输出煤气是高价值产品

8、,可以进一步用来生产DRI/HBI、发电或者用作加热用煤气。熔化气化炉产生的铁水和炉渣同高炉、CORKX炉操