電熔融還原法

電熔融還原法(ELRED process)

一種熔融還原煉鐵工藝。原名ELRED法，由瑞典Stora Kopparberg公司和Asea公司開發(fā)，后與德國Lurgi公司合作。該工藝設(shè)備由流態(tài)化預(yù)還原爐和直流電爐組成。1971年開始基礎(chǔ)研究，1976年建設(shè)了500kg／h級預(yù)還原試驗(yàn)裝置，1977年建設(shè)了25t／爐的終還原電爐。工藝流程如圖示，其特征是在流化狀態(tài)下，用煤粉對鐵礦粉進(jìn)行預(yù)還原，預(yù)還原鐵料從直流電爐的中空電極投入，用電極下部的等離子體進(jìn)行快速熔融還原。電爐排出的煤氣發(fā)電，作為電力來源。

預(yù)還原裝置為加壓循環(huán)流化床，壓力達(dá)0.5MPa，工作溫度為950～1000℃，流化氣速度達(dá)2m／s。循環(huán)煤氣從流化床底部送入，以促成底部流態(tài)化。煤粉和預(yù)熱空氣從流化床中部送入，精礦粉從頂部加入。煤粉預(yù)熱空氣在不完全燃燒下產(chǎn)生還原氣和細(xì)焦粒，對流化狀態(tài)的礦粉進(jìn)行還原。礦粉隨還原氣一起離開流化床進(jìn)入旋流器，將礦粉與還原氣分離。礦粉返回流化床底部，煤氣經(jīng)除塵、脫除CO₂和H₂O后，30％～50％返回系統(tǒng)重新利用，其余煤氣用于發(fā)電。預(yù)還原系統(tǒng)還包括連續(xù)裝、卸料和精礦預(yù)熱設(shè)備。通過調(diào)整爐料在流化床內(nèi)的停留時(shí)間和溫度可以控制預(yù)還原礦粉的金屬化率，一般控制在60％～70％。流化床內(nèi)因氣流速度高和有過剩碳存在，可以防止粘結(jié)與失流。

    終還原采用等離子直流電爐。預(yù)還原料、焦粒、熔劑從位于電爐中心的中空碳素電極孔落入電弧爐。在電極下等離子高溫區(qū)迅速熔化、還原、滲碳生成鐵水，脈石、煤灰和熔劑形成含FeO12％的爐渣。爐渣從出渣口排出，鐵水間斷由出鐵口排出，每次出鐵時(shí)留30％鐵水作下爐的母液。等離子電弧爐熔池可分為電弧高溫區(qū)和非電弧區(qū)兩部分。電弧高溫區(qū)溫度可達(dá)1900℃面積小，熔化還原效率高，爐料在電弧區(qū)全部熔化，大部分FeO被還原；非電弧區(qū)溫度低(1450℃左右)。不利于硅、錳還原和脫硫。

該法生產(chǎn)的鐵水含碳3％～4％，硅、錳0.05％，硫0.3％，鐵水溫度1450℃，爐渣含FeO12％。由于硅、錳含量很低，鐵水煉鋼時(shí)渣量少，降低耐火材料消耗，縮短熔煉時(shí)間。缺點(diǎn)是鐵損失大，鐵水含硫高，必須進(jìn)行爐外脫硫。該法生產(chǎn)1t鐵水需煤粉680kg，電爐耗電660kw•h．脫硫耗電30kW•h，其他設(shè)備用電106kw•h，總耗電量’796kw•h。lt鐵水總能耗為O．88MJ，相當(dāng)于大型高爐流程的能耗，但不用焦炭，成本比高爐鐵水低20％，且過程污染小，工藝流程簡單，投資費(fèi)用低。

預(yù)還原階段產(chǎn)生的高壓煤氣發(fā)熱值為3500～6000kJ／m³，終還原電爐生產(chǎn)的煤氣含CO達(dá)90％．除少量循環(huán)外，主要用于發(fā)電。發(fā)電量除滿足工藝自身用電外，尚有300～400kw•h／t富余可外供。但起動(dòng)階段電力供應(yīng)成問題，且特別昂貴。至今未見工業(yè)生產(chǎn)裝置投產(chǎn)。