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轉(zhuǎn)底爐直接還原煉鐵工藝的發(fā)展

2010-02-07   作者：佚名   網(wǎng)友評(píng)論 0 條

一、前言
為了滿足冶煉高純凈鋼的要求, 煉鋼生產(chǎn)對(duì)純凈鐵資源的需求越來(lái)越大。與此同時(shí), 優(yōu)質(zhì)廢鋼與鐵資源卻日益短缺其價(jià)格不斷升高, 對(duì)煉鋼生產(chǎn)影響很大, 為此，各國(guó)冶金工作者開(kāi)發(fā)了許多直接還原或熔融還原工藝來(lái)為煉鋼生產(chǎn)提供質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的純凈鐵資源。但由于技術(shù)、投資等方面的原因，真正具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力、適合于工業(yè)應(yīng)用的并不多見(jiàn)。同時(shí)，鋼鐵廠每年生產(chǎn)的大量含鐵廢棄物也給環(huán)保帶來(lái)很大的壓力。如何對(duì)其進(jìn)行回收利用是困擾冶金行業(yè)的一個(gè)難題。
直接還原工藝中氣基法雖然具有生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)規(guī)模大，能耗低和容易操作等優(yōu)點(diǎn)，但必須以一次能源---天然氣為還原劑，因此該工藝只能在天然氣資源豐富的國(guó)家得以發(fā)展。而煤基法以煤作為還原劑，較好的解決了氣基法的不足。目前世界上很多國(guó)家都在開(kāi)發(fā)煤基直接還原新技術(shù)，有些技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。其中，轉(zhuǎn)底爐法以其原料適應(yīng)性強(qiáng)和操作工藝的零活性等優(yōu)點(diǎn)，引起冶金界的高度重視。但由于原料條件和對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求的不同，轉(zhuǎn)底爐直接還原煉鐵又發(fā)展為FASTMET，ITKM3和DRYIRON等不同工藝路線。
 
二、FASTMET工藝
早在50年代Midex的前身Ross公司就發(fā)明了轉(zhuǎn)底爐含碳球團(tuán)直接還原法。1964~1966年進(jìn)行了2t/h規(guī)模試驗(yàn)。1974年Inco公司開(kāi)始研究把轉(zhuǎn)底爐用于處理電爐生產(chǎn)不銹鋼產(chǎn)生的氧化物粉塵的方法，并建立了一座年處理2.5萬(wàn)噸廢料的工廠。經(jīng)轉(zhuǎn)底爐預(yù)還原的球團(tuán)，通過(guò)運(yùn)輸罐熱裝入電爐。1978年美國(guó)Inmetco在賓州埃爾伍德市建成一座年處理5.6萬(wàn)噸電爐鋼廠粉塵能力的轉(zhuǎn)底爐，回收鋅及可用作電爐原料的含Cr，Ni的還原鐵。1982年Midex公司將轉(zhuǎn)底爐法命名為FASTMET，用于煤基直接還原。神戶制鋼收購(gòu)Midex公司后，1995年開(kāi)始建設(shè)2.5t/h示范裝置，經(jīng)過(guò)兩年半試驗(yàn)后，認(rèn)為Fastmet技術(shù)成熟可靠，已達(dá)到商業(yè)水平化水平。神戶制鋼與三井公司合資對(duì)在美國(guó)建設(shè)年產(chǎn)DRI50~100萬(wàn)噸項(xiàng)目進(jìn)行報(bào)價(jià)，1998年9月神戶鋼鐵公司報(bào)價(jià)年產(chǎn)DRI50萬(wàn)噸的轉(zhuǎn)底爐裝置，每套售價(jià)1億美元。
世界上首次利用FASTMET工藝以含鐵廢料為原料的商業(yè)化直接還原鐵廠，于2000年二季度在日本新日本制鐵株式會(huì)社廣火田廠投產(chǎn)，年產(chǎn)能力19萬(wàn)噸，其中14萬(wàn)噸將直接裝入廣火田廠的氧氣轉(zhuǎn)爐。神戶制鋼株式會(huì)社新加古川廠是第二個(gè)用該工業(yè)建設(shè)的直接還原鐵廠。2002年5月，日本神戶制鋼株式會(huì)社和尼日利亞簽訂基本協(xié)議，日方將幫助AJAOKUTA鋼公司建設(shè)一座年產(chǎn)50萬(wàn)噸的FASTMET直接還原鐵工廠。
 
2.1 工藝流程
    FASTMET法的工藝流程見(jiàn)圖1。鐵精礦(或含鐵廢料)、煤粉和粘結(jié)劑經(jīng)混合攪拌器后進(jìn)入造球機(jī)造球，生球可裝入干燥器，也可直接裝入轉(zhuǎn)底爐。在轉(zhuǎn)底爐中，球團(tuán)礦均勻地鋪在爐底上，料層為1~3層球的高度。隨著爐底的旋轉(zhuǎn)，球團(tuán)礦被加熱到1250℃~1350℃。同時(shí)，約90%~95%的氧化鐵被球團(tuán)內(nèi)部的固體碳還原成DRI。球團(tuán)礦在爐底停留時(shí)間一般為8~30分鐘，它取決于原料的特性、球團(tuán)礦層數(shù)及其他因素。從轉(zhuǎn)底爐出來(lái)的煤氣經(jīng)過(guò)焚化爐和熱交換器將轉(zhuǎn)底爐燒嘴助燃空氣預(yù)熱，并將高溫廢氣用來(lái)干燥球團(tuán)，生產(chǎn)用水循環(huán)使用，生產(chǎn)中產(chǎn)生的粉末回收利用。
          
2.2 工藝特點(diǎn)
與其他直接還原工藝相比，FASTMET工藝具有以下特點(diǎn)：
（1）以煤粉作為還原劑，擺脫了天然氣地域分布不均的限制，對(duì)煤的質(zhì)量也沒(méi)有回轉(zhuǎn)窯那么嚴(yán)格，故其應(yīng)用地域廣泛。
（2）主要設(shè)備是環(huán)形轉(zhuǎn)底爐，與回轉(zhuǎn)窯相比，該工藝設(shè)備簡(jiǎn)單、投資省、能耗低。
（3）對(duì)爐料的強(qiáng)度要求不高，因?yàn)榱蠈雍鼙∏译S爐底一起轉(zhuǎn)動(dòng)，爐料既不受壓，又與爐底之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，破碎量很少。
（4）爐料在轉(zhuǎn)底爐內(nèi)停留時(shí)間短(約20min)，操作容易。
FASTMET法直接使用粉礦和煤粉，因而在礦石和能源上具有很好的適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)性。該法生產(chǎn)出的典型DRI成分主要與原料條件有關(guān)，若以鐵精礦和低灰份煤為原料，生產(chǎn)的DRI產(chǎn)品TFe可達(dá)98%，金屬化率可達(dá)95%。
 
2.3 存在問(wèn)題
（1）由于采用敞焰加熱，還原的鐵可能會(huì)被再氧化，只有抑制這一現(xiàn)象才能獲得較高的金屬化率。
（2）燃燒燃料的選擇與供應(yīng)問(wèn)題。目前工業(yè)化及試驗(yàn)設(shè)備均用天然氣或重油作燃料，使控制簡(jiǎn)化。在氣體、液體燃料較貴的地區(qū)，可以采用煤粉，但煤的儲(chǔ)存、干燥、制粉及煙氣除塵設(shè)備的投資、維護(hù)費(fèi)用大。而且污染環(huán)境，在大城市附近的工廠因環(huán)保要求嚴(yán)格而難于采用，使用煤氣必須解決煤氣穩(wěn)定供應(yīng)問(wèn)題。
（3）由于全部還原劑均加入到球團(tuán)礦內(nèi)，因而還原劑中所含的灰分和有害元素將直接影響DRI的質(zhì)量。這對(duì)還原劑質(zhì)量提出了較高的要求：固定碳的含量要高，灰粉及揮發(fā)分含量要低，硫磷含量也要低。
盡管如此，FASTMET法已日益引起人們的重視。日本神戶制鋼株式會(huì)社新加古川廠建成了2.5t/h的試驗(yàn)設(shè)備，如果進(jìn)展順利，Midex公司擬在北美建設(shè)第一個(gè)工業(yè)性生產(chǎn)廠，年產(chǎn)規(guī)模45萬(wàn)噸，基建建設(shè)估計(jì)為6500~7500萬(wàn)美元。
 
三、干鐵法
MR&E公司新開(kāi)發(fā)的專(zhuān)利技術(shù)干鐵法（DRuIron）工藝是一種較理想的煤基直接還原工藝。該工藝是由米德蘭-羅斯快速加熱工藝發(fā)展而來(lái)的，由于采用了無(wú)粘結(jié)劑干壓塊、能源利用及環(huán)保方面的最新技術(shù)，以及合理的轉(zhuǎn)底爐設(shè)計(jì)，它克服了通常煤基還原帶來(lái)的粉化、脈石含量高、硫高、金屬化率低等缺點(diǎn)。該工藝過(guò)程中的反應(yīng)基于煤基直接還原動(dòng)力學(xué)，加之在轉(zhuǎn)底爐內(nèi)的高溫作用與短暫的停留時(shí)間（約10min），其操作具有巨大的靈活性，而且設(shè)備的操作控制非常容易。煤的化學(xué)能在反應(yīng)中100%得到利用，不會(huì)被其它工藝步驟（如氣化等）所消耗。尾氣中的熱能可回收用于發(fā)電或其他輔助工藝。大量工業(yè)試驗(yàn)表明，該工藝不僅可用鐵精粉礦為原料生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定的海綿鐵或熱壓塊鐵，作為優(yōu)質(zhì)廢鋼的理想替代品供應(yīng)電爐，而且可用于處理鋼鐵廠各類(lèi)含鐵廢棄物。所采用的轉(zhuǎn)底爐工業(yè)化設(shè)備很適合規(guī)?；a(chǎn)，當(dāng)達(dá)到10萬(wàn)噸/年以上的生產(chǎn)規(guī)模時(shí)，效益就比較顯著。
 
3.1 工藝流程
干鐵法的核心設(shè)備為轉(zhuǎn)底爐，其工藝流程為：混料-冷態(tài)干法壓球-轉(zhuǎn)底爐焙燒-熱壓快。其中，采用的冷態(tài)干法（無(wú)粘接劑）壓球工藝使壓制的球團(tuán)無(wú)需干燥即可直接送入轉(zhuǎn)底爐處理，簡(jiǎn)化了工藝步驟。對(duì)于轉(zhuǎn)底爐的加料、排料裝置的改進(jìn)則使得操作控制更為容易。轉(zhuǎn)底爐焙燒過(guò)程產(chǎn)生的尾氣中蘊(yùn)含著大量的化學(xué)能和熱能，用余熱鍋爐回收產(chǎn)生的蒸汽或用來(lái)發(fā)電，還可用于預(yù)熱助燃空氣。尾氣中的粉塵與有害氣體如SO2等采用噴有石灰水的布袋除塵裝置去除，同時(shí)還使用MR&E公司的低NOX控制專(zhuān)利技術(shù)處理尾氣，從而使其對(duì)環(huán)境的污染降至最低限度，尤其是通過(guò)一項(xiàng)稱(chēng)作金屬氧化物粉末處理工藝的綜合專(zhuān)利技術(shù)的使用，使得干鐵法工藝不僅可用鐵精礦粉作原料，而且同樣適用于鋼鐵廠含鐵粉塵的回收利用。該專(zhuān)利包括一系列先進(jìn)技術(shù)：無(wú)粘接劑壓塊，轉(zhuǎn)底爐內(nèi)的單層布料，高輻射加熱，轉(zhuǎn)底爐溫控技術(shù)，各種非鐵金屬氧化物的有效去除。這些技術(shù)的應(yīng)用，大大地改進(jìn)了海綿鐵的生產(chǎn)。
 
3.2 基本原理
干鐵法工藝的理論基礎(chǔ)是碳與鐵氧化物之間的直接還原反應(yīng)與固-固相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。實(shí)際應(yīng)用過(guò)程是將鐵氧化物與煤粉或焦粉均勻混合后冷壓成球，使得鐵氧化物與碳緊密接觸，具備良好的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)條件。然后用轉(zhuǎn)底爐進(jìn)行加熱處理。在爐內(nèi)的高溫作用下，鐵氧化物與固定碳反應(yīng)生成金屬鐵并釋放CO2。干鐵法壓塊中固定碳與鐵氧化物的理論摩爾比為1.5：1，但這實(shí)際反應(yīng)過(guò)程中均會(huì)產(chǎn)生CO2與CO，MR&E公司在試驗(yàn)中摸索到控制球團(tuán)中碳與鐵氧化物重量之比為1.6：1較為適當(dāng)。此時(shí)，不僅生成CO2與CO，而且在反應(yīng)后的球團(tuán)中留有約4%的殘?zhí)迹@有利于保持球團(tuán)中的還原氣氛，加速還原反應(yīng)速度，減少再氧化的發(fā)生。因此，該工藝的關(guān)鍵是要控制CO2與CO的比率，以達(dá)到盡量降低再氧化，減少碳消耗與縮短爐內(nèi)停留時(shí)間的目的。
 
3.3 干鐵法的工業(yè)試驗(yàn)
MR&E公司在俄亥俄州匹茲堡的工業(yè)試驗(yàn)廠對(duì)干鐵法工藝進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。該試驗(yàn)廠分別用鐵精粉礦粉、電爐除塵灰及傳統(tǒng)流程鋼鐵廠的廢棄物為原料進(jìn)行了一系列工業(yè)試驗(yàn)，獲得了大量工業(yè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
（1）用鐵精粉礦生產(chǎn)海綿鐵(DRI)或熱壓塊鐵(HBI)
將鐵精礦粉與煤粉混合壓球后加入轉(zhuǎn)底爐，球團(tuán)在爐內(nèi)受控的還原氣氛中被加熱。當(dāng)達(dá)到反應(yīng)溫度時(shí)，鐵氧化物被還原為金屬鐵。反應(yīng)所需的熱能全部由煤提供。從轉(zhuǎn)底爐出來(lái)的海綿鐵帶有較多顯熱，可采用熱壓塊工藝加工為熱壓塊鐵，以便運(yùn)輸與存儲(chǔ)。該法生產(chǎn)的熱壓塊鐵TFe含量達(dá)92%，金屬化率高達(dá)95%，C含量約4%，脈石含量約2.4%，S含量?jī)H為0.04%，可見(jiàn)其品質(zhì)純凈，脈石與硫等雜質(zhì)含量很低，可作為優(yōu)質(zhì)廢鋼的理想替代品。而且與廢鋼相比，其質(zhì)量均勻穩(wěn)定，波動(dòng)小，對(duì)于煉鋼生產(chǎn)極為有利。
（2）回收電爐除塵灰與軋鋼鐵鱗
電爐除塵灰與軋鋼鐵鱗的特點(diǎn)是含有較多非鐵金屬的氧化物，如鋅、鉛、鎘等，被美國(guó)環(huán)保部門(mén)定為有害物質(zhì)，稱(chēng)作KO61。在干鐵法工藝處理過(guò)程中，這些非鐵氧化物將以氣態(tài)逸出，并在后續(xù)的煙氣處理裝置中予以收集，此時(shí)KO61已轉(zhuǎn)化為提煉有價(jià)值非鐵金屬的原料。球團(tuán)中ZnO脫除率高于95%，生成的海綿鐵金屬化率高達(dá)91%。轉(zhuǎn)底爐焙燒含鋅粉塵時(shí)以氣態(tài)逸出的非金屬氧化物在尾氣處理過(guò)程中，由布袋除塵器收集，可作為提煉鋅的原料使用。
（3）回收鋼鐵廠傳統(tǒng)廢棄物
傳統(tǒng)鋼鐵廠廢棄物包括轉(zhuǎn)爐塵泥，熱軋污泥，連鑄氧化鐵皮及高爐粉塵與瓦斯泥。這些物質(zhì)總體來(lái)說(shuō)碳含量很高，與電爐除塵灰相比，鋅含量低，而鉛、鎘含量極少?；夷嘣现械蔫F與碳含量較高，經(jīng)轉(zhuǎn)底爐焙燒后，生成的海綿鐵金屬化率高于90%，其尾氣收塵富含ZnO，可以回收增加收入。
干鐵法工藝的投資與效益估算。建造年產(chǎn)100萬(wàn)噸海綿鐵的生產(chǎn)廠的單位投資成本約125美元/(t.a)，由于干鐵法可以用較便宜的鐵精粉礦作原料，用非煉焦煤做熱源及還原劑，所以原料與能源價(jià)格較低，單位生產(chǎn)成本約為72美元/噸DRI。
干鐵法工藝不僅在能源及原料結(jié)構(gòu)上特別適合中國(guó)的國(guó)情，而且在投資與生產(chǎn)運(yùn)行成本上都比傳統(tǒng)的直接還原工藝法更有競(jìng)爭(zhēng)力。干鐵法工藝用優(yōu)質(zhì)鐵礦粉生產(chǎn)的海綿鐵及熱壓塊鐵作為優(yōu)質(zhì)廢鋼的替代品供應(yīng)電爐，所帶來(lái)的效益十分顯著，這主要源于其穩(wěn)定均勻的成分與質(zhì)量，與廢鋼相比，其質(zhì)量與成分波動(dòng)小，對(duì)穩(wěn)定鋼水質(zhì)量有利。且其生產(chǎn)成本不會(huì)象廢鋼價(jià)格那樣隨市場(chǎng)變化產(chǎn)生較大波動(dòng)，對(duì)穩(wěn)定電爐生產(chǎn)非常有利。
 
 
四、Itmk3工藝
Itmk3是由神戶鋼鐵公司開(kāi)發(fā)的一種新型煉鋼技術(shù)。它是一種靈活、環(huán)保的一步法生產(chǎn)粒鐵塊的方法，其產(chǎn)品質(zhì)量與高爐生鐵相當(dāng)。神戶鋼鐵公司視Itmk3為第三代煉鐵方法。第一代煉鐵方法定義為高爐煉鐵法，第二代則是包括Midrex技術(shù)在內(nèi)的氣基直接還原法。
 
4.1 工藝流程
Itmk3以固體球團(tuán)為生產(chǎn)原料。球團(tuán)用礦粉和非焦煤粉混合制成。這些球團(tuán)被裝入轉(zhuǎn)底爐，加熱到1350-1450℃的范圍。在這個(gè)溫度區(qū)域內(nèi)，球團(tuán)被迅速還原成金屬鐵，并部分熔化，使鐵能干凈利落地與球團(tuán)內(nèi)產(chǎn)生的液態(tài)渣分離。冷鐵塊可以運(yùn)輸，而熱鐵塊可直接裝入電爐或者轉(zhuǎn)爐使用。
    取樣分析表明，念珠狀鐵塊基本在9分鐘內(nèi)形成，2分鐘試樣為典型的DRI斷面結(jié)構(gòu)。5分鐘試樣正好處在熔化前，仍保持最初的圓形形狀，金屬鐵殼已經(jīng)在表面形成，其內(nèi)部是熔化與金屬分離后留下的空間。6分鐘試樣為金屬鐵熔化，渣與金屬分離。    
4.2 Itmk3工藝的特征
（1）還原時(shí)間短，一步法Itmk3工藝以生產(chǎn)小鐵塊時(shí)間短而聞名。還原、熔化、除渣僅在10分鐘內(nèi)就能完成。相比之下，高爐煉鐵需要8小時(shí)，直接還原工藝需要6小時(shí)。還原時(shí)間短使得啟動(dòng)、停產(chǎn)和調(diào)整產(chǎn)量很容易。
（2）高純度小鐵塊的組成為96%-98%的金屬塊鐵，2%-4%的碳。高度金屬化的鐵的含量與高爐生鐵相近。生產(chǎn)的小鐵塊可為礦山公司帶來(lái)了高附加值產(chǎn)品。
（3）Itmk3工藝在鐵礦石種類(lèi)方面有很大的靈活性。磁鐵礦、赤鐵礦在早期試驗(yàn)中試用過(guò)，而且，MesabiNugget還使用了由鐵燧巖（一種低品位鐵礦）制成的球團(tuán)礦。
（4）投資量約為常規(guī)煉鐵技術(shù)的一半。在同等規(guī)模下，Itmk3工藝設(shè)備初期投資大約是高爐（含相關(guān)設(shè)備，如焦?fàn)t、制氧機(jī)等）的一半左右。
（5）因能源效率高環(huán)保效果好，Itmk3工藝二氧化碳排放量至少比高爐低20%。對(duì)Itmk3工藝和高爐-轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)溫室氣體的排放量進(jìn)行了比較。在日本，高爐-轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)噸鋼二氧化碳的排放量約為2251kg，而Itmk3系統(tǒng)則降低到1734kg，減少23%。而且，Itmk3不需要焦?fàn)t和燒結(jié)廠，致使氮氧化物、硫化物和顆粒物的排放量均比傳統(tǒng)高爐低。
 
4.3 Itmk3的中間試驗(yàn)
    神戶鋼鐵公司開(kāi)發(fā)了Itmk3工藝，此后便與他的子公司Midrex就此展開(kāi)了研究。Itmk3使用與Fastmet直接還原工藝相同的粉礦和煤粉。實(shí)驗(yàn)室測(cè)試在Midrex技術(shù)中心進(jìn)行。小型試驗(yàn)采用了內(nèi)徑4m的轉(zhuǎn)底爐，年產(chǎn)能3000t，該設(shè)備建在了日本神戶鋼鐵公司加古川廠區(qū)內(nèi)。于1999年10月至2000年12月進(jìn)行了生產(chǎn)測(cè)試，在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)下成功生產(chǎn)出了小鐵塊。
雖然在小型設(shè)備上取得成功，但在逐步實(shí)現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用前，在更高產(chǎn)量規(guī)模下的生產(chǎn)狀況仍需要證實(shí)。下一個(gè)關(guān)鍵步驟就是建設(shè)并試運(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)中試廠，在更大設(shè)備規(guī)模的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)條件下來(lái)測(cè)試Itmk3工藝。處于這個(gè)目的，Mesabi項(xiàng)目將神戶鋼鐵公司、礦山公司和電爐鋼廠凝聚在一起。該項(xiàng)目以合資形式運(yùn)作，稱(chēng)作Mesabi Nugget LLC，于2001年9月建在了美國(guó)明尼蘇達(dá)州東北部。參與成員主要有克里夫蘭克里夫斯公司、動(dòng)力鋼公司、神戶鋼鐵公司。明尼蘇達(dá)州政府為建設(shè)部分籌措了資金。同時(shí)，該項(xiàng)目還引起了美國(guó)能源部的注意，提供了500萬(wàn)美元的資金。這個(gè)為期兩年的項(xiàng)目總款項(xiàng)達(dá)到了2600萬(wàn)美元。
隨著建設(shè)工作的完成，第一爐小鐵塊與2003年5月24日生產(chǎn)出來(lái)，兩天內(nèi)共生產(chǎn)出5t小鐵塊。6月7日，該設(shè)備開(kāi)始全天候運(yùn)轉(zhuǎn)，每小時(shí)產(chǎn)量約2t。一周后，首批貨送往動(dòng)力鋼公司在印第安納州巴特勒的電爐廠進(jìn)行試用。雖然就此得出結(jié)論還為時(shí)尚早，但在初期階段，中設(shè)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，小鐵塊的試用獲得了良好效果。中試設(shè)備連續(xù)運(yùn)行了35天后按計(jì)劃停產(chǎn)檢修，第二次連續(xù)運(yùn)行于當(dāng)年的秋天開(kāi)始。計(jì)劃要求該中試廠將運(yùn)行壹年，到2004年6月結(jié)束。
于此同時(shí)，第一個(gè)工業(yè)生產(chǎn)廠的準(zhǔn)備工作也在進(jìn)行中，附帶了EPA許可的工業(yè)廠有可能在2006年開(kāi)始生產(chǎn)。Mesabi Nugget廠的成功運(yùn)轉(zhuǎn)將會(huì)驗(yàn)證Itmk3工藝的商業(yè)可行性，使得能夠建造年產(chǎn)能50萬(wàn)t的工廠。
 
 
五、其它轉(zhuǎn)底爐法
5.1 REDSMELT法
德國(guó)曼內(nèi)斯曼公司于1985年獲得Inmetco轉(zhuǎn)底爐技術(shù)許可證，并將其與埋弧電爐組成Redsmelt法熔融還原煉鐵水工藝?；痉椒ㄒ彩菍⒑记驁F(tuán)裝入轉(zhuǎn)底爐還原成金屬化直接還原鐵，但在裝料、燒嘴形式、爐溫分布、金屬料收集和運(yùn)輸設(shè)備，以及高溫廢氣熱量利用等方面有其缺點(diǎn)。日本新日鐵株式會(huì)社君津廠于2000年利用Inmetco法建成年處理能力18萬(wàn)噸的直接還原鐵生產(chǎn)線。用此工藝生產(chǎn)出直接還原鐵經(jīng)埋弧電爐熔化后生產(chǎn)出液態(tài)鐵水。美國(guó)印第安納州IRON DYNAMICS公司(STEEL DYNAMICS的子公司)利用此法建成年產(chǎn)60萬(wàn)t還原鐵的生產(chǎn)線，轉(zhuǎn)底爐直徑50m，底寬7m。直接還原鐵出轉(zhuǎn)底爐后加入埋弧電爐生產(chǎn)鐵水供STEEL DYNAMICS公司的電爐使用，1999年投產(chǎn)。
意大利LICCHINI集團(tuán)在其PIOMBINO廠投資建設(shè)Redsmelt新煉鐵工藝車(chē)間，由德國(guó)西馬克.德馬克公司作為合作伙伴，計(jì)劃于2002年10月開(kāi)工建設(shè)，2004年6月投產(chǎn)。
 
5.2 COMET工藝
比利時(shí)DRM研究中心提出的Comet工藝是對(duì)轉(zhuǎn)底爐法的重大改進(jìn)，此法直接使用鐵礦粉與煤粉，交替逐層布料，煤粉中配入少量石灰石以脫硫，在轉(zhuǎn)底爐1300℃以上加熱20min以后，出爐的DRI結(jié)塊可用過(guò)篩的方法與過(guò)剩的煤和石灰粉料分開(kāi)，獲得的DRI含硫量低于0.05%，脈石低于5%，可作優(yōu)質(zhì)海綿鐵供電爐煉鋼使用。
COMET工藝（SIDMAR法）在轉(zhuǎn)底爐中從底部開(kāi)始順序裝入熟石灰和石灰石混合的石灰層（用以脫硫） -鐵礦石粉礦–煤層–鐵礦石粉礦–煤層依次布料，從噴嘴噴入燃料開(kāi)始燃燒，在轉(zhuǎn)底爐轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，鐵礦石逐漸熔化、還原。該工藝生產(chǎn)的直接還原鐵金屬化率為92%，硫含量小于0.05%。
 
5.3 HI-QIP工藝
該工藝由日本川崎鋼鐵株式會(huì)社開(kāi)發(fā)，將鐵礦粉用粉煤直接還原和熔化得到高質(zhì)量粒鐵，經(jīng)小型試驗(yàn)后，正在建設(shè)年產(chǎn)10000t示范設(shè)備。生產(chǎn)過(guò)程是將小于3mm的含碳原料裝入轉(zhuǎn)底爐然后將其表層均勻壓坑，坑直徑約50mm，深約15mm，坑間距約70~80mm，然后將鐵礦粉、煤和其他原料的混勻料鋪在具有壓坑的含碳原料層上，將轉(zhuǎn)底爐加熱至1500℃，鐵還原并熔化。熔融物料在含碳原料層的坑中收集、凝固并從爐內(nèi)取出。在15分鐘內(nèi)生成低雜質(zhì)高質(zhì)量的直接還原鐵。該工藝能直接用礦粉和煤粉，投資少、成本低、且產(chǎn)品質(zhì)量高，金屬化率接近100%。現(xiàn)擬建年產(chǎn)50萬(wàn)t規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備。
 
5.4 COF-C工藝
北京科技大學(xué)王尚槐等提出一種具有轉(zhuǎn)底爐特點(diǎn)的連續(xù)爐工藝(COF-C工藝)、它采用大臺(tái)車(chē)。在一個(gè)燃煤反燒的窯內(nèi)敞焰加熱還原含碳球團(tuán)，采用碳粉覆蓋法防止?fàn)t內(nèi)煙氣對(duì)海綿鐵產(chǎn)品的氧化作用，使設(shè)備可靠性及產(chǎn)品金屬化率得到提高。在解決好連續(xù)和大規(guī)模生產(chǎn)（約30萬(wàn)t/a）技術(shù)以后，也是一種有前途的直接還原工藝。
 
 
六、結(jié)論
    在直接還原方法中，近幾年轉(zhuǎn)底爐法的發(fā)展引人矚目，其中FASTMET工藝已有多年的生產(chǎn)實(shí)踐，工藝過(guò)程正在不斷優(yōu)化；干鐵法和Itmk3工藝正處于試驗(yàn)階段。但由于原料條件和對(duì)產(chǎn)品的要求不同，可以選擇不同的工藝路線。若生產(chǎn)冶煉優(yōu)質(zhì)鋼所需的海綿鐵，則必須使用鐵精礦和低灰份的煤種。若利用轉(zhuǎn)底爐法處理鋼鐵企業(yè)的含鐵粉塵，其產(chǎn)品的利用往往受到限制。實(shí)踐證實(shí)，轉(zhuǎn)底爐已成為一種普遍接受的成熟的直接還原和粉塵處理的生產(chǎn)設(shè)備，已引起許多企業(yè)的重視。含鐵粉塵冷固結(jié)球團(tuán)利用轉(zhuǎn)底爐工藝進(jìn)行熱固結(jié)預(yù)還原生產(chǎn)海綿鐵，可作為COREX及高爐煉鐵的原料使用，提高其附加值，為企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。（周渝生，張友平）
 
 
 
  

關(guān)鍵詞：煉鐵工藝發(fā)展

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