非高炉冶炼技术的发展前景

浅谈非高炉冶炼技术的发展前景摘要 2011年是国家“十二五”规划的开局之年，国家对于高能耗行业的宏观调控政策呈现收紧态势。

国家主管部门制定了《钢铁产业调整与振兴规划》，对所有新建项目必须以淘汰落后产能为前提。

国家不断逐步提高淘汰标准，我国中小型高炉在日后的生存空间越来越少。

另外原材料价格不断上涨，严重压缩传统高炉冶炼成本空间。

目前，冶金上下游行业都对我国的非高炉炼铁技术表现出很大的热情。

国内宝钢、沙钢、马钢、日钢、武钢、莱钢等大型钢铁厂对非高炉炼铁技术产生浓厚兴趣，直接还原和熔融还原成为日益关注的冶炼技术。

关键词非高炉炼铁；淘汰落后产能；直接还原；熔融还原
中图分类号tf55 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）44-0065-02
1 非高炉炼铁在我国钢铁工业发展中的作用
非高炉炼铁分为直接还原炼铁工艺和熔融还原炼铁工艺两种。

直接还原炼铁工艺包括竖炉法、流化床法、隧道窑法、回转窑法和转底炉法。

熔融还原炼铁工艺主要包括corrx法、corex法、finex 法和hismelt法等。

1）非高炉炼铁是我国钢铁工业改善能源结构，减少对焦煤能源的依赖的重要途径；
2）非高炉炼铁是发展短流程钢铁生产的重要途径。

发展直接还
原铁生产是解决废钢短缺，另外直接还原铁（dri）在电炉炼钢中仍然是不可短缺的稀释剂原料；
3）非高炉冶炼是复合矿综合利用、难选矿开发利用的有效方法。

我国高品位铁矿资源短缺，复合矿占有相当大的比例，另外，还有部分钢铁厂内部含铁物料及其它冶金业的含铁废料（如赤泥等），这些含铁资源通过传统的选矿难以将其它元素剥离，回收其有价值的金属。

2 直接还原铁工艺
直接还原法应用的反应器有竖炉、流化床、转底炉、回转窑和隧道窑。

目前，国内dri生产达到工业化规模的直接还原技术有转底炉、回转窑和隧道窑三种，这三种工艺都属于煤基还原技术。

其中隧道窑的产量所占的比重较大，但是规模不大，单车产量低、生产周期长、能耗高、生产环境差。

直接还原产能和能耗进行对比见表1。

转底炉直接还原技术相对于回转窑和隧道窑而言可以实现较大的生产规模。

日钢转底炉设计生产处理能力为20万t/a，一期建设两座，项目于2009年11月在日照钢铁集团开工建设，2010年4月开始进行点火热试，目前已经取得了阶段性成果。

目前投产运行的转底炉最大的年处理能力有50万t/a座，天津荣程正在建设处理能力为100万t/a座的转底炉，可见转底炉生产单位能耗小于回转窑和隧道窑工艺，具备一定优势。

以攀钢10万t/a铁精矿转底炉直接还原中试线为例。

攀钢转底炉工艺主要是通过铁精粉和煤粉混合制作冷压球团作为转底炉原料，使用煤作为能源和还原剂进行直接还原，将热态还原球团进入电炉进行渣铁熔分，分离出含钒铁水和钛渣，含钒铁水进行脱硫、lf炉和提钒工序，形成高品质铁水进行铸铁。

转底炉工艺关键技术特点[1]：
1）符合生产的高强度球团的制备。

转底炉一般以冷固结含碳球团为处理对象，由于处理对象广泛，原料的力度、强度、亲水性有很大差异，因此在球团的制备对粘结剂的品种和使用量有不同的要求；
2）转底炉布料和出料方式。

以年处理能力20万t转底炉为例，转底炉中径为21m，炉床内外半径差5m，转底炉工作时内外环速度差值在0.5m/min~1m/min，将球团均匀散布在这样连续移动且各点位移速度不同的料台上是布料技术的难点；
3）处理对象的冶金性能。

不同的处理对象铁氧化物以不同的结合形式存在，品位、杂质成分、还原性等影响因素对直接还原都有很大的影响；
4）直接还原铁处理。

一般转底炉的产品是具有一定金属化率的金属化球团，在还原后800℃左右的出炉条件下，直接还原铁的球团要避免出炉后冷却过程中的二次氧化。

国内采取直接还原衔接熔分工艺，实施热送直接还原金属化球团，来避免二次氧化；
5）除尘与热交换。

转炉生产过程中烟尘产生量较大，尤其是以钢铁厂内的尘泥等固体废弃物为处理对象的转底炉，产生烟尘粒度小、总量多、粘性大极易附着在换热器与余热回收装置上，造成热量损失、降低能源利用率低。

3 熔融还原炼铁工艺
corex工艺是目前应用最为广泛的熔融还原炼铁工艺。

由于可以直接使用非炼焦煤生产铁水，corex大大降低了对优质炼焦煤的依赖，这成为corex与高炉相比在资源上的主要技术优势。

宝钢corex-3000自2007年11月份投产以来，经历了6个竖炉周期的生产实践[2]。

操作制度明显改进，设备、控制系统得以优化。

与开炉初期比较，corex-3000生产的整体运行情况明显改善。

竖炉清空周期延长，设备运行稳定性提高，作业率提高，单位能耗明显降低。

1）corex-3000存在的主要问题：铁口浅是目前corex-3000最紧迫的问题，出铁过程铁流大，难控制，导致炉前作业危险，迫使减压出铁，扰乱了整个corex系统的稳定性。

另外，由于入炉粉率高，竖炉粘结过快，压差波动大，引发下降管堵塞，金属化率不稳定，炉温波动大等问题，也影响corex系统的稳定顺行；
2）采取的措施：入炉原燃料粉率增加导致竖炉粘结加快，气化炉炉温波动，为了降低入炉粉率，采取了提高中转槽的槽位，防止料摔碎；在筛网上增加振动筛，提高筛分效果。

为了解决铁口偏浅
的问题，宝钢自己开发适合corex工艺炮泥，研发的炮泥也在不断改进中；
3）今后改进方向：竖炉围管耐材破损严重，需要在竖炉清空期间进行耐材砖衬更换，目的是为了发展竖炉中心煤气流，提高煤气利用率，提高金属化率。

因国内外块煤资源劣化且价格上涨，使用压块型煤替代块煤来稳定入炉燃料粒度、强度及水分，可提高corex 生产稳定性及铁水质量。

通过进一步改进，目标是使corex-3000生产成本和2500高炉相持平。

4 结论
非高炉冶炼技术多种多样，各种工艺技术存在自身的优势和劣势，需要根据企业的实际情况进行综合评定，来确定选择适合自身发展的非高炉炼铁工艺。

结合国内钢铁厂传统炼铁生产模式，铁前含铁固体废料如尘泥主要是通过传统添加到烧结球团工序中（最终回填高炉），造成有害元素（zn、k、na等）在铁前系统循环富集，对炼铁系统的稳定运行带来危害。

另外其它有色冶炼工艺废料也富含铁，如赤泥资源有待开发利用，因此，发展非高炉炼铁技术不但有利于环境综合治理，而且能够降低炼铁成本。

参考文献
[1]周渝生，等.我国转底炉工艺技术发展现状与前景浅析
[d].2010年非高炉炼铁学术年会论文集：132-136.
[2]钱良丰，等.corex-3000投产以来运行分析及对今后展望
[d].2010年非高炉炼铁学术年会论文集：207-210.
注：“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以pdf格式阅读”。