非高炉冶炼技术的发展现状与展望

非高炉冶炼技术的发展现状与展望内容摘要：

2020 年东北大学都兴红等研究了钒钛磁铁矿直接还原过程，熔分后渣金分离状况以及渣相中钛组分的赋予状态和富集状况。 采取适宜的还原条件，能够在获得较高金属化率的基础上控制钒钛的走向，使绝大部分钒进人生铁中，而钛在渣相富集 p2I。 同时孙瑜等人研 究了钒钛磁铁矿配煤直接还原的特点，考察了还原温度、反应时问和配碳量对直接还原金属化率的影响，以及高温熔分的的形貌变化旧 3I。 北京神雾环境能源科技集团股份有限公司采用煤基直接还原一熔分工艺的研究表明，矿物粒度越细，还原温度越高，还原时问越长，球团的金属化率越高。 并且进行的转底炉中试验。 结果表明，还原炉内的气氛和温度影响对球团金属化率影响很大 34J。 昆明理工大学采用硫酸一氢氟酸一次氯酸钠组合浸出体系浸取钒钛磁铁矿提钒尾渣中的钒，钒的浸出率可达 85％以上，但需在高硫酸用量和高氢氟酸用量的条件下才能达到较高的钒浸 出率，因此如何降低酸耗有待进一步研究。 1． 2熔融还原炼铁工艺熔融还原炼铁工艺主要包括 CO RRX 法、 CO REX 法、FIN EX 法和 H ISM ELT 法等。 CO REX 法是目前世界唯一成功应用于工业生产的熔融还原炼铁技术，由西门子一奥钢联开发，它能直接使用非焦煤、天然块矿作原燃料，生产出高炉品级的铁水，适用于各种炼钢用途。 CO REX 生产的所有冶金步骤都在预还原竖炉和熔融气化炉两个独立的反应器中完成。 熔融还原的部分很少，故也将其纳入直接还原范畴。 但必须指出，它的产品是高温铁水，这与传统的直接还原产品不一致。 1． 2． 1 我国自主熔融还原技术开发研究活跃自上世纪 80 年代，我国开始进行熔融还原技术的开发研究，对多种工艺进行了探索性实验研究，熔融还原的中问试验曾列为国家科技攀登计划，进行了半工业化试验，但未能实现工业化生产。 近年来，针对我国资源条件，新的熔融还原工艺开发十分活跃，如针对难选矿、复合矿，以非焦煤为能源直接生产铁水的方法；以含碳球团／块为原料，竖炉和电炉终还原反应器生产铁水的方法等。 虽然这些研究未能实现工业化生产，但其研究成果为我国发展熔融还原提供了方向，夯实了技术发展基础。 1． 2． 2熔融还原 ( CO REX) 的工业化生产宝钢于 2020 年引进了 CO REX C 一 3000 技术，建成我国第一座熔融还原炼铁厂，并于 2020年 11月投产。 宝刚引进 CO REX 熔融还原技术，并顺利投万方数据 第 3期何桂珍等：非高炉冶炼技术的发展现状与展望 5 产、成功运行，为还原熔融在我国实现工业化生产开创了新的局面，同时实验还积累了大量的经验、揭示了许多试验研究中难以发现的问题和解决问题的方向，为我国非高炉炼铁的发展奠定了基础。 1． 2． 3 熔融还原技术发展趋势 2020 年广钢集团设计院介绍了 CO REX 熔融还原炼铁技术，同时对 CO REX 熔融还原炼铁技术与高炉炼铁技术进行了比较，指出目前采用 CO REX 熔融还原炼铁技术所存在的问题。 2020 年东北大学孙野等人通过建立某场的 1： 20 的半圆周冷态模型旧 5。 36o，测定了不同气体流量下填充床内的压力场，在相同条件下还利用 FLU EN T 商业软件模拟了填充床内的气流速度场和压力场，数值计算结果与试验测量结果吻合较好。 结果表明气体流量和床层高度是影响填充床内压强变化的因素例。 2020 年昆明理工大学与攀钢集团研究院采用二步法熔融还原工艺，在 9900C、 12020C、 1500。 ( 2 下进行气体预还原 、配碳预还原和熔融还原试验，结果表明：熔融还原的渣铁分离效果良好且铁损耗较低，铁水钒含量高于高炉流程铁水，钛渣品位可以达到或超过理论品位。 攀枝花精矿二步法熔融还原适宜预氧化后采用固体碳预还原，其还原温度应等于或高于 1200。 (2；熔态终还原时可不配碳，终还原应控制钛还原度、 ( FeO ) 含量在适宜的范围内口 8I。 熔融还原是钢铁工艺技术发展中最受关注的方向之一。 熔融还原环境友好的优势，以及以煤作为主要能源的特征是熔融还原发展的重要动力。 熔融还原与高炉炼铁系统比，向大气排放的硫化物 ( SO ：、 SO。 、 CO S 等 ) 约减少 80％～ 90％，氮氧化物 ( N O。 ) 约减少 95％～ 98％，尤其是在世界焦煤资源紧缺、价格飞涨的今天凸显了它的优势和巨大的吸引力，熔融还原是解决钢铁工业发展摆脱焦煤资源的羁绊，控制环 境的污染，保护环境，实现可持续发展的重要途径。 2钒钛磁铁矿非高炉炼铁技术存在的问题及发展前景本文对钒钛磁铁矿非高炉炼铁技术的两种工艺方法及近几年的研究成果进行了一定总结，该技术有着独到的优势，但也存在着一些缺陷。 以下简要叙述了各种钒钛磁铁矿非高炉冶炼技术存在的问题及发展前景。 ( 1) 竖炉技术竖炉直接还文库 手机文库 文库 手机文库 原中，金属化率与还原质量、还原温度具有很大的关系。 该工艺存在的问题主要是堵塞、结瘤等，导致生产不顺和排料不畅。 有分析认为，温度过高是导致结炉的主要原因，经降低温度和控制排料速度后有所缓解，但金属化率也同时降低 了。 攀枝花恒鼎实业公司采用竖炉技术进行了 3 年左右的 5 万 t／ a 规模工业化试验，但因技术问题、产业化问题及原料问题等种种原因终止。 ( 2) 流化床技术流化床直接还原过程中出现比较严重的失流、粘结等问题，对顺利进行操作构成了严重威胁。 有分析认为，失流和粘结主要在还原温度和金属化率较高、矿粉粒度较细、还原气 CO 含量较高等条件下产生，可能与新生金属铁相的生长有关，提出了控制失流的一些技术措施。 ( 3) 转底炉技术由于转底炉直接还原具有高温、快速的工艺特点，能够满足钒钛磁铁矿直接还原的特殊要求。 其炉底相对静止不动，能 够缓解还原过程球团膨胀粉化，降低球团强度，具有更好的可操作性。 转底炉直接还原相较于高炉、竖炉等成熟工艺，属于较新的工艺。 其主要问题是生产效率低，产能低。 可以通过改进工艺，强化换热效率等途径实现产能和生产效率的提高，避免单一地依靠设备大型化所带来的一系列负面影响。 同时，受炉子燃烧供热和炉内辐射传热的限制，球团的受热均匀性和还原所需的气氛也难以保证。 所以由于存在大型规模化难以解决的设备问题、技术问题，该技术难以在短期内取得产业化突破。 转底炉法在处理钢铁企业含铁尘泥、复合矿利用方面是一种可供选择的工艺方法，但其产 品 Fe 品位低、 s0：、S, P 高，不能直接用于炼钢，只能用高炉用或融化分离出铁水的方法应用，因此其经济性和可行性有待进一步实践检验。 转底炉直接还原工艺是近年来的研究开发热点，四川龙蟒集团在 2020 年在其子公司一攀枝花龙蟒矿冶有限公司建成了单台年产能 7 万 t 规模的转底炉中试生产线，但由于技术的复杂性、产业化过程中遇到种种问题，目前仍在继续研发。 攀钢研究院曾投入亿万方数据 ’ o’ 矿产综合利用 2020 年 ========— ======================================元以上资金进行转底 炉技术中试，目前仍在探索之中。 据报道，北美建成的数个转底炉还原铁厂都在闲置，日本建设的几座转底炉直接还原装置也是作为专门处理钢铁厂内粉尘来使用的。 ( 4) 回转窑技术的资源、能源条件和发展的需要，非高炉冶炼技术在资源综合利用、含铁复合矿、难选矿、特殊矿冶炼领域必将得到长足的发展。 参考文献：回转窑直接还原存在的主要问题是结圈和粘结问题。 回转窑结圈主要是由于钒钛矿还原过程的膨胀粉化、还原温度超过煤粉灰熔点导致灰分粘结等原因造成的，无法从根本上解决 “ 高的金属化率需要较高的还原温度 ” 与 “ 避免煤粉灰分粘结必须使 还原温度保持在灰熔点以下 ” 之问的矛盾。 因此，目前采用回转窑直接还原钒钛磁铁矿的生产厂，诸如南非 H i ghvel d和新西兰钢。