Finex,一种全球瞩目的铁水生产工艺。 熔融还原炼铁法的几种工艺 熔融还原法是20世纪20年代开始提出的。50年代研究开发的熔融还原法大多设想在一个反应器内完成全部熔炼过程,称一步法。但是由于还原反应产生的CO的燃烧热不能迅速传递到吸热的还原反应区,迫使熔炼中止而告失败。70年代以来普遍采用了两步法的原则:即将整个熔炼过程分成固态预还原和熔态终还原两步,分别在两个反应器内完成。
其中最具重要意义的COREX法是由KORF和VOEST-ALPINE在奥地利和德国政府的财政支持下联合开发的,目前已经进入工业化应用阶段。还有其它熔融还原流程,比如:HISMELT、FINEX、DIOS、AISI、COIN等。下面将受到广泛关注的几种工艺进行简要的介绍。
1、COREX 多年来,COREX流程是唯一工业化的熔融还原流程,目前有数套COREX设备在运行中,中国上海宝钢引进了一套COREX-3000设备。
COREX法工艺流程为,矿石的还原和熔融分别在两个炉子中进行,采用预还原竖炉及熔融气化炉分别对铁矿石进行还原和熔化。COREX法预还原竖炉采用高架式结构,熔融气化炉产生的高温还原气被送入预还原竖炉,逆流穿过下降的矿石层。
从还原竖炉排除的预还原矿石的还原率约为95%,料温为800~900℃。熔融气化炉的任务是熔化预还原矿石及生产还原煤气。 COREX法的优点是:以非焦煤为能源,摆脱了高炉炼铁对优质冶金焦的依赖;对原、燃料适应性较强,生产的铁水可用于氧气转炉炼钢;生产灵活,必要时可生产高热值煤气以解决钢铁企业的煤气平衡问题;直接使用煤和氧,不需要焦炉及热风炉等设备,减少污染,降低基建投资,生产费用比高炉减少30%以上。
但是COREX也存在一些不足,对矿石的质量要求较为严格,必须使用球团矿、天然块矿和烧结矿等中等均匀粒度的块状原料,不能使用磷含量高的矿石。另外COREX要求使用块煤也是一个潜在问题。 由于当今采煤多已机械化,原煤中含粉率较高,且块煤在储运过程中,产生粉末是不可避免的。因此,COREX需要解决粉煤的利用问题。COREX煤的消耗量(吨铁约1000kg)远高于高炉流程,其最终能耗及操作成本很大程度上依赖于尾气的综合利用。
2、FINEX 因为COREX使用的矿石粒度为8~30mm的块矿,大量廉价的粉矿不能直接利用,因此浦项钢铁公司和奥钢联共同开发了FINEX流程,用于粒度1~10mm的粉矿。FINEX的特点是采用多级流化床反应器代替COREX的竖炉对铁矿进行还原。在流化床反应器中利用熔融气化炉提供的热还原气体对配合添加剂的铁粉矿进行还原。采用适当的气流速度,使炉料在流态化状态下进行还原。因此不存在炉料的透气性问题,可全部使用铁粉矿为原料。 FINEX工艺是两种成熟工艺的组合,即流化床工艺和COREX的熔融气化炉工艺。
其特点是:
①不需要炼焦厂和烧结厂,从而节省设备投资和减少环境污染;
②可使用粉状铁矿石和普通煤作为炼铁原料。从生产成本上看,粉矿的价格要比块矿低20%左右,普通煤比炼焦煤价格低约25%,因此其原料成本比较低廉。同时FINEX工艺也存在一些不足。FINEX方案固定投资较高,比高炉方案总投资约高20%。其燃料及动力费用也高于高炉,若要降低FINEX的成本,必须进一步降低吨铁的耗煤量。FINEX能够处理的矿粉是有选择性的,要求矿粉粒度1~10mm。
由于FINEX采用了流化床工艺,将会出现粉料的粘结问题,致使其作业率<80%,从而影响操作的连续性和稳定性,流化床设备利用率较低(约0.5t/(m3•d));另外其设备磨损也较为严重。这些都是FINEX工艺进一步发展所面临的问题。
3、HISMELT HISMELT (Highintensity Smelting)技术是德国Klockner和CRA公司联合开发的。