转炉熔融还原炼铁工艺探讨VIP专享VIP免费

转炉熔融还原炼铁工艺探讨刘文运徐萌(首钢集团技术研究院)摘要：本文简要介绍了COREX、HIsmelt、AusIron以及DIOS熔融还原炼铁工艺，并用煤块做了降低熔融还原炉渣中FeO试验，证明炉渣中FeO可以降低到2.0%以下，并可同时回收熔融炉渣中夹带的珠铁。在此基础上，本文提出了利用煤粉和氧气的燃烧喷枪对熔池进行搅拌和在熔池表面二次燃烧，进行转炉熔融还原炼铁的工艺。关键词：熔融还原转炉COREXHIsmeltAusIronDIOSDiscussontheBOFSmeltingReductionIronmakingProcessLIUWen-yun,XUMengResearchInstituteofTechnology,ShougangGroup,Beijing,100041,ChinaAbstract：Inthispaper,smeltingreductionironmakingprocessesincludingCOREX,HIsmelt,AusIronandDIOSaresimplyintroduced.TheexperimentondecreasingFeOofslagfromsmeltingreductionfurnacebycoaliscarriedout.ResultshasprovedthattheFeOcontentofslagisabletobedecreasedbylessthan2.0%,andironbeadsentrainedintoslagcanberecoveredatthesametime.Onthisbasis,theBOFsmeltingreductionironmakingprocessisproposed.Theprocessincludesagitatingthemoltenbathandimprovingpostcombustiononthesurfaceofmoltenbathbyinjectingcoalandoxygenintotheslaglayer.Keyword：SmeltingreductionBOFCOREXHIsmeltAusIronDIOS21世纪钢铁工业面临资源、环保、经济等各方面挑战，非高炉炼铁工艺具有高效利用资源、环境友好、生产流程短以及提高生产效率等特点，世界各国纷纷花大力气进行研究和开发。当前，在我国钢铁工业快速发展的条件下，焦煤短缺、环境保护已成为我们参与国际竞争的一大阻力，传统高炉炼铁工艺愈来愈暴露出它的局限性，需要我们及早研究适合我国条件的非高炉炼铁技术，改变我国以焦炭为主的传统高炉炼铁能源结构，促进我国钢铁工业的健康和可持续发展。1几种熔融还原炼铁工艺介绍上世纪80年代以后，德国、日本、美国、前苏联、澳大利亚等国家非常重视熔融还原工艺的研发，各自投入大量人力、物力进行研究开发工作，从基础理论、实验室试验到半工业、工业试验都取得了许多成果，积累了丰富的经验。如奥钢联的COREX工艺，韩国浦项和奥钢联合作开发的FINEX工艺，澳大利亚的HIsmelt和AusIron工艺，日本的DIOS工艺等。目前，COREX和FINEX工艺已经得到了工业应用，HIsmelt工艺年产80万吨的试验厂正在进行试生产，AusIron工艺年产50万吨规模试验厂正在筹备之中。1.1COREX和FINEX工艺1COREX工艺[1]以天然块矿、烧结矿、球团等为原料，使用块煤和部分焦炭做燃料，采用纯氧操作。原料首先在还原竖炉内进行预还原，再送入熔融气化炉，进行熔化和终还原。COREX工艺如图1所示，是把高炉从软熔带部位一分为二，其熔融气化炉类似于高炉的下部炉缸和炉腰，内部充填几米厚的焦块或煤块、型煤等，下部喷吹纯氧，熔化预原度为93%的矿石和球团。该工艺对煤、矿石、球团等的要求超过或等同于高炉，并仍需要部分焦块，相对高炉工艺来说只是减少了焦炭的消耗，无法取消烧结、球团和焦化等污染较大的生产环节。FINEX工艺是COREX工艺的进一步发展，它用流化床代替了预还原竖炉，可以直接使用铁矿粉，但由于熔融气化炉没有改变，仍需要一定量的焦块或型煤。1.2HIsmelt工艺HIsmelt工艺[2]的熔融还原反应是在竖式的铁浴熔池中进行，如图2所示。破碎后的烟煤或无烟煤直接通过喷枪喷入熔池中，铁矿粉或其他含铁原料、钢铁厂的含铁废弃物等经过预热和还原后通过热矿喷枪直接喷入熔融还原炉内。还原产生的煤气与上部喷入的高温富氧热风进行二次燃烧，加热炉内渣和铁，为熔融和还原反应提供热量。与COREX和FINEX工艺相比，HIsmelt技术不使用焦炭，能够直接使用非焦煤、粉矿和钢铁厂的含铁废料，还可大量使用廉价的高磷铁矿。采用流化床工艺对矿粉进行预热和预还原，能够大幅度提高系统的产能和降低燃料消耗。工艺存在问题一是炉渣脱硫效果差，原燃料中带入的硫有较大部分进入到煤气粉尘中，烟气需要脱硫处理，同时铁水中硫含量较高，也需要脱除。二是熔融还原过程中炉渣FeO较高，对炉衬浸蚀严重，为此，炉缸砖衬设计寿命仅18个月，但能否达到还是未知数。HIs...