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转底炉工艺——一种重要的炼铁新工艺

2019-03-07 11:52:46 566

目前,资源短缺和环保压力对钢铁企业的生存和钢铁工业的可持续发展提出了严峻挑战,为了对付这种挑战,近十几年来兴起了一种炼铁新工艺—转底炉珠铁工艺。它是一项煤基非高炉炼铁新工艺,是一种灵活、环保的一步法生产粒铁块的方法。

转底炉珠铁工艺是直接还原工艺的进一步延伸,它以固体球团为生产原料。球团用矿粉和非焦煤粉混合制成。这些球团被装入转底炉,当铁矿含碳球团被加热至1350℃~1450℃时,球团被迅速还原成金属铁,并部分熔化;在完成铁氧化物还原、金属铁渗碳后,金属铁即熔化而聚集成铁珠,同时CaO、SiO2、MgO、Al2O3等脉石氧化物和残余FeO发生造渣反应而熔化。由于熔态的铁和渣在密度、表面张力等方面的差异,铁能干净利落地与球团内产生的液态渣分离。生产所得的高纯度小铁块的组成为96%-98%的金属块铁,2%-4%的碳。其产品质量与高炉生铁相当。

转底炉珠铁工艺具有以下特点:

一、投资量小。

投资量约为常规炼铁技术的一半。在同等规模下,转底炉珠铁工艺设备初期投资大约仅为高炉(含相关设备,如焦炉、制氧机等)的一半左右。

二、工艺流程短。

转底炉珠铁工艺中还原、熔化、除渣仅在10分钟内就能完成。相比之下,高炉炼铁需要8小时。还原时间短使得启动、停产和调整产量都很容易。

三、节能环保效果好。

这种工艺二氧化碳排放量至少比高炉低20%。在日本,高炉-转炉系统吨钢二氧化碳的排放量约为2251kg,而转底炉珠铁系统则降低到1734kg,减少23%。而且,转底炉珠铁工艺省去了烧结、球团和焦化工序,因而能耗以及氮氧化物、硫化物和颗粒物的排放量均比传统高炉低。在考虑烟气余热回收发电的条件下,转底炉珠铁工艺由于实现了煤的高效利用,吨铁能耗和CO2排放均比高炉炼铁工艺大大减少,其中吨铁能耗降低30%~35%。转底炉珠铁—电炉炼钢流程与高炉—转炉炼钢流程相比,各种污染物排放率大大降低,减排率基本在40%以上。

四、充分利用低品位铁矿资源。

传统的高炉冶炼流程对铁矿石品位要求较高(一般要求TFe>50%)。自然状态的铁矿石一般难以满足要求。现有炼铁流程只能利用那些可以经济地实现磨矿并通过选别获得高品位铁精矿的铁矿资源。而转底炉珠铁工艺可用于处理低品位复杂铁矿资源,可以直接有效利用脉石含量较高的低品位矿石,而无须经过复杂的富集过程,这将极大地拓展可用铁矿石的资源量,并简化现有炼铁流程和降低生产成本。

总的来说,转底炉珠铁工艺具有流程短、原料要求简单、反应速率快、设备简单、操作灵活等优点,同时可以在较低的温度下、较短的时间内实现渣铁分离,得到高品质生铁;而且在节能减排方面潜力很大,是一种值得推广的炼铁新工艺。

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