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世界非高炉炼铁现状

高炉炼铁技术经过百年发展,其生产竞争力很强,但高炉大型化也带来了矛盾,一是大量的原燃料在满足高炉生产过程中会产生大量污染,二是对焦煤依赖越来越强,三是高炉大型化导致的炼焦、烧结、炼铁生产设备过于庞大和复杂。

非高炉炼铁,是指在高炉外进行的,不用焦炭的所有炼铁技术,是一系列炼铁技术的统称。非高炉炼铁的发展主要是使炼铁工业尽量少使用焦煤,甚至完全摆脱对焦煤的依赖。我国是焦煤资源丰富的国家之一。在特定能源条件下,非高炉炼铁工艺的经济效益是无法和高炉竞争的。但是目前情况发生变化,经济杠杆不断向非高炉倾斜。焦煤资源不断减少,而我国钢铁行业飞速发展,造成冶金焦煤价格飞涨。相比,非焦煤的涨价速度则慢得多。同时人类可持续发展是目前首要问题,对环境提出更高要求。因此,钢铁行业应当对非高炉炼铁技术投更多关注。

直接还原

直接还原是用固态碳或天然气在熔化温度以下来生产海绵铁。直接还原的优势有二:一是不使用焦炭,二是对规模的依赖程度比高炉要小很多,其缺点是能耗较高。所以直接还原不能从根本上取代高炉炼铁。

熔融还原

熔融还原是非高炉炼铁工艺在熔化温度以上生产液态铁的流程。其产品是液态的,与高炉铁水类似,因此产品能直接用于转炉进行炼钢,在钢铁工业中发挥作用这一角度看来,熔融还原相当于高炉炼铁。

粒铁法

粒铁法,由于生产温度介于熔融还原和直接还原之间,渣铁呈半熔化态,其产品是粒状的金属铁,所以叫粒铁法。粒贴法一般采用回转窑生产,曾具备一定生产规模,目前逐步遭到淘汰。

流化床在熔融还原中的应用

流化床优势是直接使用粉矿,问题是容易产生黏结流失的现象。黏结流失一般有三种方式解决。

第一种方式是采用较低还原度避免出现金属铁。优点是对还原气要求较低,且还能提高预还原入炉温度,缺点是如果预还原度过低将致使煤耗较高。

第二种方式是采用较低的还原温度,采用这一当时避开粘结失流问题,熔炼单元依然是熔炼气化炉,优点是能得到较高预还原度,但与竖炉相比还是差距不小。由于还原温度较低,还原反应速度受到限制,很难获得满意的预还原度和还原气利用率。次生的问题,是很难将煤耗和还原气需求量降到理想水平。

第三种方式是采用混合流化床,目前处于实验室研究阶段,还没真正的工业实例。使用混合流化床很容易将还原温度提高到800℃以上。这一点对获得较高的预还原度和还原气利用率至关重要。

该方法的问题在于必须同时避免碳素气化反应的过分发展和燃料挥发分中焦油的不利影响。

第四种方式是加入惰性物,目前尚处于实验室研究阶段。所采用的惰性物有干憎煤粉、焦粉等,配加适宜比例的干憎煤粉可将粘结失流的温度提高75℃。

熔融还原-直接还原联合流程

使用的熔炼煤质量一般时,煤耗必然较高,煤气产生量过大,煤气利用率低。

非高炉炼铁是钢铁工业的发展方向。随废钢工序矛盾加剧,直接还原铁的需求必定会增加,以煤为能源的大型直接还原更适合我国实际情况。工业化应用的熔融还原技术不断进步。



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