发布时间:2011-04-13 10:28:33 浏览量:1339 【字体:
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由于传统的高炉炼铁方式投资大、能耗高、流程长、污染严重,所以高炉的炼铁发展受到了很大的限制。为了克服高炉炼铁的种种缺点,人们研究开发了多种非高炉炼铁法,这些方法包括直接还原法和熔融还原法。直接还原铁(DRI—DirectReducedIron)是铁矿在固态条件下直接还原为铁。DRI由于其成分稳定、有害元素含量低,特别是不易氧气的金属夹杂元素少,可以用来作为冶炼优质钢、特殊钢的纯净原料,也可作为铸造、铁合金、粉末冶金等工艺的含铁原料。由于直接还原工艺是不同焦炭炼铁,原料也是使用冷压球团而不用烧结矿,所以是一种优质、低耗、低污染的炼铁新工艺,也是全世界钢铁冶金的前沿技术之一。
日本神户制钢与美国米德兰(Midrex)公司联合开发转底炉(RHF)直接还原新工艺(Fastmet),在20世纪90年代中后期取得了突破性进展,使金属化球团(直接还原铁,DRI,海绵铁)在转底炉中还原时熔化,生成铁块(Nuggest),同时脉石也熔化,形成渣铁分离,此法的成功,将解脱DRI对原料品位的苛求,能用较低的铁矿为电炉提供优质铁料。因此意义重大,被命名为“第三代炼铁法”(ITmk3)。他们把高炉炼铁称为第一代炼铁法,产品属高碳液态铁水;把直接还原称为第二代炼铁法,产品属低碳固态铁;第三代炼铁法的产品介于二者之间,属中碳准熔化(或半熔)状态,它与以往的炼铁法完全不同,使用的是碳铁复合技术。
神户制钢于1996年在试验中发现了上述奇异现象后即开展了系统的试验研究,经过在加古川厂的中间试验对工艺思路验证后,就在美国会同有关方面共同进行2.5万吨/年的工业试验,现正计划在美国明尼苏达州的西尔巴比镇合资建设第一套50万吨/年的实用炼铁设备,计划将于2008年投产。
工艺原理
在1350"1450摄氏度,将含碳复合球团加热后便产生以下反应∶
Fex yCOxFe yCO2(1)
CO2 C=2CO(2)
C(s)=C(渗碳)(3)
Fe(s)=Fe(l)(熔融)(4)
上述反应在10分钟内完成,并使渣铁完全分离。
工艺流程
?采用铁矿粉和煤粉制成含碳复合球团;
?把球团加入环形炉内,在1350"1450摄氏度下进行加热、还原、熔融,分离出铁和渣;
?在炉内将熔融铁凝聚成粒状,冷却后分别和渣挑出。
今后应用展望
ITmk3法不用焦炭和块矿,可用普通煤和低品位矿等不便于应用的劣质原料,并且工艺设备相当简单,因此灵活性大而投资相当低(50万吨/年设备估计为150亿日元),符合合理利用资源和环境友好的战略方针,预计这种新一代的炼铁新工艺今后将很快应用。另外,类似该法但以褐煤作为还原剂的“UBC”法,已由神户制钢主持在印尼小试,计划将于2010年中试,其发展前景相当广阔。