美国动 力 铁 转 底 炉 工 艺 是 美 国 动 力 铁 公 司
( ID I: Iron Dynam ics Inc)开发的 ,包括矿石及煤的破 碎研磨和制备 、造球 、转底炉还原 、埋弧炉熔融等工
序 。含碳球团的平均粒度为 11mm ,干燥后使之含 水分约 1% ,然后预热至 150℃,通过振动输送系统 把球团分层装入转底炉内 ,炉内料层厚度为 38. 1～ 50. 8mm。
这 种 工 艺 脱 硫 能 力 较 差 , DR I 的 硫 含 量 约 0. 15% ～0. 4%。所产 DR I金属化率较低 ,表 1列出 了 Fastmet典型的直接还原铁的化学成分 [ 1 ] 。如把 这种产品用于炼钢 ,会使渣量增加 ,造成炼钢的能耗 上升和产量下降 。所以 Fastmet产品一般用于高炉 。
入废气系统中 。被还原的球团等在炉内稍微冷却后 通过排出装置排到炉外 。转底炉工艺中 ,含碳球团 等炉料中的碳是主要的燃料 ,其加热后产生的挥发 份和还原铁氧化物等产生的 CO 是主要还原剂 ,外 部烧嘴加热用燃料只是辅助部分 ,仅占所需能量的 约 15%。因此 ,含碳球团等炉料中的碳利用非常充 分 ,该工艺既有利于节能又有利于减少污染物的排 放 。一般含铁料还原时间为半小时以内 ,所以转底 炉是生产效率较高的工艺 。
新日铁在广畑厂共有 2 座年产能为 19 万 t的 Fastmet转底炉 (分别于 2000 年和 2005 年投产 )来 处理含铁废料 。神户加古川厂有 1座年产能为 1. 6 万 t的转底炉 (2001年投产 )来处理富锌含铁废料 , 尘泥含锌率为 0. 7% ～0. 9% ,还原铁的金属化率为 70% ～85%。
Abstract RHF p rocess is a kind of direct reduction p rocess which is developed in recent 30 years. It has advantage of dealing w ith iron - bearing and zinc - bearing wastes of iron and steel works. Various RHF p rocesses, development, and app lication p resent were introduced. Key words smelting; rotary hearth furnace (RHF) ; direct reduced iron (DR I) ; development
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Inmetco工艺是加拿大国际镍集团 ( INCO , L td)
为了处理利用冶金废弃物而开发的 。 1978 年在美国
宾州 Ellwood城的国际金属回收公司建成世界上第一
图 4 ITmk3转底炉工艺示意图 表 2 粒铁的化学成分
粒铁化学成分 金属铁 FeO C Si、M n、P
重量百分比 / % 96 ～97 0 2. 5～3. 5
· 44 ·
冶金丛刊
总第 183期
炉内的工艺过程是 :球团等炉料从装入区装入 炉内后随着炉床前进 ,首先在加热区被加热到 1 000℃以上 ,然后进入温度更高的还原区 ,氧化锌和 氧化铁通过球团等铁料中所含的碳进行还原反应 。
在还原区 ,锌以气态形式分离出来而被脱除 。燃烧 及反应所生成的气体沿着与炉床前进的相反方向流
1 引言
转底炉炼铁工艺是非高炉炼铁工艺的一种 ,是 近 30年才发展起来的 ,原料适用范围很广 ,不只适 用于铁矿粉 ,还非常适合处理钢铁厂含铁含锌粉尘 等废料 。转底炉炼铁不使用焦炭 ,而是使用煤作还 原剂 ,因而对环保非常有益 。目前该工艺已获得工 业应用 ,工业化应用较多的国家为日本和美国 。我 国自 20世纪 90 年代开始研究 , 2006 ～2007 年 ,山 东瑞拓球团工程技术公司一座年产能为 7万 t转底 炉曾连续生产 7个月 。因为转底炉工艺既有利于节 能减排 ,又有利于发展循环经济 ,目前已成为国内外 钢铁企业关注和研究的热点之一 。韩国浦项 、我国 莱钢 、马钢 、昆钢等正在进行转底炉建设 。
图 3 Fastmet和 Fastmelt的工艺流程 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
第 5期
胡俊鸽等 : 转底炉炼铁工艺发展现状
3 转底炉工艺及其发展现状
转底炉工艺有多种 ,主要包括 Fastmet/ Fastmelt、 ITmk3、Inmetco /Redsm elt、D ryIron、Com et/ Sidcom et、 H I - Q IP等 。 3. 1 使用含碳球团的转底炉工艺 3. 1. 1 Fastm et和 Fastmelt工艺
转底炉炉膛外径为 50m。所产直接还原铁的金 属化率为 85% ,温度 1 000℃, DR I可热态送到埋弧 炉 。转底炉废气可以预热燃烧空气 ,以及为矿石 、煤 和球团干燥器供热等 。埋弧炉有两个出铁口和一个
出渣口 。年产量为 50 万 t铁水 ,电耗为 400 ～500 kW ·h / t。平均铁水成分为 Fe: 95. 8%、C: 3. 2%、S: 0. 025%、Si: 0. 50% ,温度 1 500℃。 3. 2 使用干压块的转底炉工艺
D EVELO PM ENT PRESENT O F IRO NM AK ING PROCESS O F RO TARY HEARTH FURNACE
Hu Junge Zhou W entao Zhao X iaoyan
( Technology Center of Angang steel Company L td. , Anshan 114009, L iaoning)
S
0. 05
日铁君津厂分别于 2000年和 2002年各投产了一座
ITmk3 所用原料很广 ,铁矿粉和低品位铁矿都 这种类型的转底炉 ,一座处理低锌灰尘 ,另一座处理
能使用 ,碳原料可用煤 、石油焦或其他含碳原料 。矿 高炉瓦斯灰和转炉尘 ,年处理能力分别为 18万 t和
石中氧化物的铁都转化为金属铁 ,并且成品中不含 14万 t。君津厂转底炉主要数据和操作数据见表 3。
(其化学成分见表 2) [1] ,但所耗燃气比 Fasmet多。
2007年末 ,神户钢铁公司与美国动力钢公司达
成协议 ,拟在美国的明尼苏达 Hoyt湖建一座 ITmk3
商业生产厂 ,总投资约 2. 35亿美元 ,年产能 50万 t,
计划于 2009年投产 。
3. 1. 3 Inmetco和 RedSm elt工艺
3. 1. 2 ITmk3转底炉工艺 ITm k3 工艺由日本神户钢铁公司及美国米德兰
公司联合开发 ,在 20世纪 90年代中后期取得了突 破性进展 。其工艺流程见图 4,类似于 Fasmet的工 艺流程 。所不同的是 , 它把工艺过程的还原温度精 确地控制在 Fe - C 平衡相图中一个固液共存的新 区域 。在这一温度范围内 (约 1 350 ～1 450℃) ,含 碳球团矿被还原和熔化 ,铁水从渣中分离出来 ,整个 过程只需 10m in就可完成 。还原后熔化残留的 FeO
· 45 ·
很少 ,因而不存在 FeO 对耐火材料的破坏。该工艺对 FeO ,碳含量可以通过碳的加入量和加热制度控制 ,
还原气氛的控制也非常独到 ,能防止已生成的 DR I发 最高可达 3. 5%。DR I的硅 、锰 、磷含量则取决于原
生二次氧化 ,所生产的 DR I(粒状铁块 )金属化率很高 料的成分 ,硫含量取决于燃料中硫的含量 。
表 1 日本 Fastmet工艺 DR I的化学成分 %
TFe 金属 Fe FeO
C
S
Zn
82. 20 74. 20 7. 40
3. 30
0. 23
0. 05
为了分离渣和铁 ,使铁水可用于热装炼钢 ,采用 转底炉与埋弧电炉 ( E IF)双联 ,形成一种二步法熔 融还原过程 。转底炉进行“预还原 ”,电炉实现“终 还原 ”, Fastmelt就是在 Fastmet的基础上开发的具 有这种二步法的工艺 ,用埋弧电炉把直接还原铁熔 融成铁水 ,其主要目的是可以生产高品质的铁水供 转炉使用 。
表 3 君津厂 RHF主要数据
炉号
1号炉 2号炉
炉床面积 /m2 230 230
球团粒度 /mm 5～20 5～30
处理温度 处理时间
/℃
/m in
1 250～1 300 10～20
1 250～1 300 15～30
排气系统
锅炉 、空气加热器 、布袋除器 锅炉 、空气加热器 、布袋除尘
生球处理能力 / t·h - 1
设计值 23 (实际达 25)
脱锌率 /%
设计值 90 (实际达 92)
金属化率 /%
设计值 70 (实际达 75～85)
近年德国曼内斯曼与意大利匹昂梯公司在 In2 m e tco基础上发展成转底炉与埋弧炉相结合的联合 流程 ———RedSm elt[ 2, 3 ] ,最终产品是铁水 ,类似于高 炉铁水 。直接还原铁可以在热态下送入埋弧炉 ,电 耗约 550kW · h / t, 直 接 还 原 铁 的 设 计 煤 耗 约 为 400kg / t。之后 , SM S Demag用氧煤基熔融炉代替埋 弧炉形成 RedSmelt NST (New Smelting Technology) 工艺 ,以降低成本 。示范厂在意大利 Piombino厂建 设 ,年处理含铁料能力为 5. 5万 t。 3. 1. 4 美国动力铁转底炉工艺
第 5期 总第 183期 2009 年 10月
冶 金 丛 刊
M ETALLURGICAL COLLECTIONS
S um. 183 N o. 5 October 2 0 0 9