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直接還原煉鐵法的新突破——煤基低溫冶金技術(shù)

   2020-09-01 互聯(lián)網(wǎng)中國(guó)鑄造網(wǎng)8310
核心提示:高爐煉鐵工藝已經(jīng)經(jīng)歷了300年的發(fā)展,是目前主要的煉鐵技術(shù),但其流程復(fù)雜、能耗高、污染嚴(yán)重等缺點(diǎn)難以通

高爐煉鐵工藝已經(jīng)經(jīng)歷了300年的發(fā)展,是目前主要的煉鐵技術(shù),但其流程復(fù)雜、能耗高、污染嚴(yán)重等缺點(diǎn)難以通過(guò)一般的技術(shù)改造加以改進(jìn)。國(guó)際上高爐噸鐵焦比的先進(jìn)水平為400kg/t左右,我國(guó)重點(diǎn)企業(yè)煉鐵的噸鐵焦比約為500kg/t,占噸鋼能耗的50%。我國(guó)焦煤儲(chǔ)量只有9億噸,按目前的開(kāi)發(fā)速度,只能使用30年左右的時(shí)間。由此提出了非高爐煉鐵法。

非高爐冶金技術(shù)主要包括熔融還原工藝,氣基直接還原工藝,煤基直接還原生產(chǎn)海綿鐵工藝等。熔融還原工藝屬于二步法冶煉工藝,雖然可以不用焦炭只用煤,但由于它將終還原和預(yù)還原分別放在不同的設(shè)備中進(jìn)行,使得該工藝的還原效果和熱效率明顯遜色于高爐工藝,這就無(wú)法避免高煤耗、高能耗的缺點(diǎn)。氣基直接還原工藝主要是以天然氣作為原料,雖然污染較小,能耗不高,但由于我國(guó)天然氣資源嚴(yán)重缺乏,所以難以在我國(guó)普遍推廣。煤基直接還原法雖然可以充分利用我國(guó)豐富的煤資源,但由于需要在1000℃左右高溫下將鐵礦還原成為海綿鐵,所以仍然難以克服能耗高的問(wèn)題。

近年來(lái),我國(guó)的冶金工作者,如鋼鐵研究總院趙沛等人,提出了低溫煤基直接還原法,這是一個(gè)具有開(kāi)拓性意義的理論與技術(shù)突破。這種新技術(shù)以“超細(xì)粉”、“高活化”為思路,可以在600℃左右直接使用煤粉快速還原鐵礦粉,還原冷卻后通過(guò)磁選工藝得到低硫、磷、硅含量的純凈鐵。

煤基低溫快速工藝的基本特征是:(1)高度活化的細(xì)微鐵礦粉和煤粉;(2)機(jī)械力促進(jìn)化學(xué)反應(yīng);(3)反應(yīng)溫度低、反應(yīng)速度快。這種工藝可先將鐵礦粉、煤粉、催化劑放在高效球磨機(jī)中磨到所要求的細(xì)粒度,然后制球或造塊,在400~900°C的加熱及還原設(shè)備中通過(guò)還原反應(yīng)得到海綿鐵;也可以將鐵礦粉、煤粉、催化劑放在高效球磨機(jī)中,并將球磨機(jī)加熱到300~600°C,在球磨過(guò)程中還原鐵礦粉,然后通過(guò)磁選去除脈石等雜質(zhì),得到較為純凈的鐵粉,經(jīng)壓塊等方式處理后作為電弧爐或轉(zhuǎn)爐煉鋼的原料。實(shí)驗(yàn)表明,在600~900°C下60分鐘內(nèi),還原率可達(dá)95%;在300~600°C下120分鐘內(nèi),還原率可達(dá)90%以上。其還原速度明顯快于已有的各種海綿鐵直接還原工藝。

初步工作已顯示這種新技術(shù)的許多優(yōu)點(diǎn):(1)用煤作還原劑,不需要焦炭;(2)新工藝的噸鐵煤耗可降低到300kg,低于高爐煉鐵工藝和其它非高爐煉鐵工藝;(3)產(chǎn)生的CO2量明顯低于現(xiàn)有的高爐煉鐵和熔融還原工藝;由于反應(yīng)溫度低,廢氣中的NOx、SOx顯著降低;(4)由于反應(yīng)溫度低,冷卻水的用量大幅度下降;(5)由于冶煉溫度低,礦中的磷、硫、硅等化合物難以被還原而保留在脈石中,而碳元素在固態(tài)鐵中的溶解度很小,這就為生產(chǎn)潔凈鐵創(chuàng)造了條件;(6)由于鐵粉具有很強(qiáng)的磁性(遠(yuǎn)大于磁鐵礦粉),所以容易通過(guò)磁選方法將非磁性物質(zhì)去除,分離率能夠達(dá)到80%以上,從而得到磷、硫、硅等雜質(zhì)含量低的潔凈鐵。

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