隧道窯反應(yīng)罐法直接還原煉鐵新工藝
近年來,資源供應(yīng)日益緊張的制約;原材料價格的上漲和產(chǎn)品價格的竟爭;環(huán)境保護的日趨嚴格;這三種因素又喚起了人們對直接還原鐵的熱情。 純凈鋼的生產(chǎn)要求優(yōu)質(zhì)原料,廢鋼的不斷循環(huán)造成了廢鋼中有害元素的積累,必須用直接還原鐵去稀釋廢鋼中的有害元素,保證電爐能冶煉出合格鋼;長期以來冶金工作者期望改革鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)的長流程,降低成本和改善環(huán)保。 隨著廢鋼循環(huán)量的增加,電爐鋼的比例會不增加,鋼中的有害元素含量必然會積累,必須發(fā)展還原鐵生產(chǎn)工藝和提高產(chǎn)品質(zhì)量來保證鋼材的質(zhì)量,這是世界鋼鐵工業(yè)發(fā)展的客觀規(guī)律;我國目前直接還原鐵的生產(chǎn)能力遠遠滿足不了鋼鐵工業(yè)發(fā)展的要求,產(chǎn)品質(zhì)量也不穩(wěn)定,要生產(chǎn)出的優(yōu)質(zhì)還原鐵,才能和進口還原鐵競爭,開創(chuàng)自己的市場。 日本神戶鋼鐵公司開發(fā)的一種煉鐵新技術(shù)ITmk3,是一種避開在有襯煉鐵電爐中冶煉脈石含量高的預(yù)還原爐料的方法是在熔化前進行脈石分離,利用氧化鐵生產(chǎn)與高護生鐵質(zhì)量相似的鐵粒.神戶鋼鐵公司將ITmK3視作第三代煉鐵技術(shù). 在ITmk3工藝中,用粉礦和煤粉制成的復(fù)合生球裝入轉(zhuǎn)底護中加熱到1350-1500℃的溫度范圍,由于溫度高,復(fù)合球團迅速還原成鐵,并部分熔化,使得鐵從球團內(nèi)生成的液態(tài)爐法中分離出來。鐵粒含鐵96%~98%,碳2.5%~4.3%、硅0.2%、錳0.1%,硫和磷都在0.05%~0.06%范圍。鐵粒可直接裝入電爐或轉(zhuǎn)爐中使用. 我國先后開發(fā)過多種DRI生產(chǎn)工藝目前實施過的工業(yè)生產(chǎn)方法有:我國先后開發(fā)了多種DR1生產(chǎn)工藝,目前己實施或?qū)嵤┻^工業(yè)化生產(chǎn)的方法有:倒焰窯罐式法、隧道窯罐式法、冷固結(jié)球團回轉(zhuǎn)窯法、回轉(zhuǎn)窯一步法(鏈蓖機一回轉(zhuǎn)窯法)、斜坡爐法(XSH一A法),以及使用塊礦的回轉(zhuǎn)窯法等。此外,還有許多工藝正在建廠或開發(fā)研究。如:自固結(jié)球團回轉(zhuǎn)窯法(CR1M M法),回轉(zhuǎn)窯兩步法,轉(zhuǎn)底爐法,改進轉(zhuǎn)底爐法,連續(xù)爐法,自熱式煤礦球團法,煤基流化床法,煤制氣豎爐法,水煤漿制氣豎爐法,含碳球團(壓塊法)等。 我國多數(shù)直接還原生產(chǎn)廠采用隧道窯反應(yīng)罐法,生產(chǎn)工藝落后,能耗高,對環(huán)境的污染嚴重,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性差。且大多是生產(chǎn)海綿鐵。 本研究是在現(xiàn)有主要裝備——隧道窯基礎(chǔ)上,借鑒日本神戶第三代煉鐵技術(shù)思想,從直接還原反應(yīng)的根本理論出發(fā),利用本公司現(xiàn)有隧道窯技術(shù),已從試驗室系統(tǒng)研究開發(fā)隧道窯生產(chǎn)珠鐵的工藝。為優(yōu)化和工業(yè)化生成提供確實可行的理論依據(jù)。對含碳球團還原、熔分行為進行研究。對影響球團還原與熔分速率的因素如溫度、配碳量等進行研究,確定珠鐵形成的最佳條件;反應(yīng)動力學(xué)條件良好,氧化鐵的還原速度很快速,可以獲得高的金屬化率。對含碳球團還原熔分過程中硫行為進行研究。研究整個過程中硫含量的變化規(guī)律;對特殊礦石—釩欽鈦磁鐵礦和鈦精礦的含碳球團的還原熔分的基本規(guī)律進行研究。提出利用隧道要進行含鈦礦提鐵富鈦的設(shè)想;研究實現(xiàn)設(shè)想的新型添加劑和基本功藝參數(shù),獲得鐵鈦分離的最佳條件;為擴大隧道窯珠鐵工藝對礦石的適用范圍提供了依據(jù)。
北京科技大學(xué)
2021-04-13