轉底爐珠鐵工藝——一種重要的煉鐵新工藝

  目前,資源短缺和環(huán)保壓力對鋼鐵企業(yè)的生存和鋼鐵工業(yè)的可持續發(fā)展提出了嚴峻挑戰,為了對付這種挑戰,近十幾年來(lái)興起了一種煉鐵新工藝—轉底爐珠鐵工藝。它是一項煤基非高爐煉鐵新工藝,是一種靈活、環(huán)保的一步法生產(chǎn)粒鐵塊的方法。

  轉底爐珠鐵工藝是直接還原工藝的進(jìn)一步延伸,它以固體球團為生產(chǎn)原料。球團用礦粉和非焦煤粉混合制成。這些球團被裝入轉底爐,當鐵礦含碳球團被加熱至1350℃~1450℃時(shí),球團被迅速還原成金屬鐵,并部分熔化;在完成鐵氧化物還原、金屬鐵滲碳后,金屬鐵即熔化而聚集成鐵珠,同時(shí)CaO、SiO2、MgO、Al2O3等脈石氧化物和殘余FeO發(fā)生造渣反應而熔化。由于熔態(tài)的鐵和渣在密度、表面張力等方面的差異,鐵能干凈利落地與球團內產(chǎn)生的液態(tài)渣分離。生產(chǎn)所得的高純度小鐵塊的組成為96%-98%的金屬塊鐵,2%-4%的碳。其產(chǎn)品質(zhì)量與高爐生鐵相當。

  轉底爐珠鐵工藝具有以下特點(diǎn):

  一、投資量小

  投資量約為常規煉鐵技術(shù)的一半。在同等規模下,轉底爐珠鐵工藝設備初期投資大約僅為高爐(含相關(guān)設備,如焦爐、制氧機等)的一半左右。

  二、工藝流程短

  轉底爐珠鐵工藝中還原、熔化、除渣僅在10分鐘內就能完成。相比之下,高爐煉鐵需要8小時(shí)。還原時(shí)間短使得啟動(dòng)、停產(chǎn)和調整產(chǎn)量都很容易。

  三、節能環(huán)保效果好

  這種工藝二氧化碳排放量至少比高爐低20%。在日本,高爐-轉爐系統噸鋼二氧化碳的排放量約為2251kg,而轉底爐珠鐵系統則降低到1734kg,減少23%。而且,轉底爐珠鐵工藝省去了燒結、球團和焦化工序,因而能耗以及氮氧化物、硫化物和顆粒物的排放量均比傳統高爐低。在考慮煙氣余熱回收發(fā)電的條件下,轉底爐珠鐵工藝由于實(shí)現了煤的高效利用,噸鐵能耗和CO2排放均比高爐煉鐵工藝大大減少,其中噸鐵能耗降低30%~35%。轉底爐珠鐵—電爐煉鋼流程與高爐—轉爐煉鋼流程相比,各種污染物排放率大大降低,減排率基本在40%以上。

  四、充分利用低品位鐵礦資源

  傳統的高爐冶煉流程對鐵礦石品位要求較高(一般要求TFe>50%)。自然狀態(tài)的鐵礦石一般難以滿(mǎn)足要求?,F有煉鐵流程只能利用那些可以經(jīng)濟地實(shí)現磨礦并通過(guò)選別獲得高品位鐵精礦的鐵礦資源。而轉底爐珠鐵工藝可用于處理低品位復雜鐵礦資源,可以直接有效利用脈石含量較高的低品位礦石,而無(wú)須經(jīng)過(guò)復雜的富集過(guò)程,這將極大地拓展可用鐵礦石的資源量,并簡(jiǎn)化現有煉鐵流程和降低生產(chǎn)成本。

  總的來(lái)說(shuō),轉底爐珠鐵工藝具有流程短、原料要求簡(jiǎn)單、反應速率快、設備簡(jiǎn)單、操作靈活等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)可以在較低的溫度下、較短的時(shí)間內實(shí)現渣鐵分離,得到高品質(zhì)生鐵;而且在節能減排方面潛力很大,是一種值得推廣的煉鐵新工藝。