【正文】 的協(xié)議。中試基地將采用集成式設(shè)計(jì)和建設(shè)方案 ,在一條半工業(yè)試驗(yàn)線上 ,同時(shí)可以開發(fā)多項(xiàng)冶金新工藝和新技術(shù) ,實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)裝置的多功能化。 (4)開發(fā)高效長壽集約型新式冶金煤氣干法除塵技術(shù) ,實(shí)現(xiàn)工程化。 熔融還原裝置的本體系統(tǒng) 。 熔融還原半工業(yè)試驗(yàn)線的規(guī)模為每小時(shí)產(chǎn) 3 噸鐵水。工程概算總投資 648 萬。鋼鐵工業(yè)總能耗約占全國的 15%,二氧化硫排放量占全國的 %,耗水量占工業(yè)總量的 14%。2020 年分別達(dá)到 700kgce/t、 640kgce/t 和 5M3/t 以下 。若采用煙氣脫硫處理 ,則噸鋼 SO2 將降到 。盡管高爐 轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工 藝幾近完善 ,但流程長、必須依賴焦煤資源、污染物排放大是其致命的弱點(diǎn) ,這已經(jīng)成為我國鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸 ,而且日益凸顯。 目前世界上已經(jīng)工業(yè)化的熔融還原技術(shù) ,如 COREX 和 FINEX,雖然還沒有實(shí)現(xiàn)理論目標(biāo) ,但已經(jīng)顯現(xiàn)出比傳統(tǒng)高爐煉鐵流程的巨大優(yōu)勢 ,基本擺脫了對焦煤的依賴、取消了焦化和燒結(jié)工序 ,簡化了工藝流程 ,大幅度減少了污染物的排放。 我國鋼鐵工業(yè)正處在一個(gè)非常關(guān)鍵的發(fā)展時(shí)期 ,《國家中長期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》中已經(jīng)明確指出 ,今后鋼鐵工業(yè)的重點(diǎn)是研究開發(fā)以熔融還原和資源優(yōu)化利用為基礎(chǔ) ,集產(chǎn)品制造、能源轉(zhuǎn)換和社會廢棄物再資源化三大功能于一體的新一代可循環(huán)鋼鐵流程 ,作為循環(huán)經(jīng)濟(jì)的典型示范。所以 ,熔融還原工藝尤其適合該公司的實(shí)際生產(chǎn)狀況。 1995~1998 年開展了單元技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室研究。因此 ,當(dāng)時(shí)建設(shè)的半工業(yè)試驗(yàn)裝置規(guī)模偏小 ,功能不配套 ,試驗(yàn)設(shè)備簡單 ,一些關(guān)鍵設(shè)備的可靠性較差 ,試驗(yàn)中由于非技術(shù)原因而中斷運(yùn)行的現(xiàn)象比較普遍。只有建立中試基地 ,集中科研院所和企業(yè)的人力、物力和技術(shù)和軟硬件資源 ,充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢 ,建立產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的研發(fā)隊(duì)伍 ,以企業(yè)創(chuàng)新為主體 ,共同開發(fā)我國自主知識產(chǎn)權(quán)的熔融還原工藝 ,才能使實(shí)驗(yàn)室的成果真正實(shí)現(xiàn)工程化和產(chǎn)業(yè)化。 第二章 技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 國家開發(fā)熔融還原的歷史和現(xiàn)狀分析 上世紀(jì) 80 年代 ,德國、日本、美國、澳大利亞、荷蘭、奧地利以及前蘇聯(lián)等國為謀求技術(shù)壟斷地位 ,搶占 21 世紀(jì)鋼鐵工業(yè)技術(shù)制高點(diǎn) ,相繼投入大量人力、物力和財(cái)力 ,在國際上掀起開發(fā)煤基熔融 還原煉鐵新工藝的浪潮。經(jīng)過約一年半實(shí)踐 ,生產(chǎn)漸趨穩(wěn)定 ,從 1991 年 3 月起已經(jīng)可以高于設(shè)計(jì)能力 10%穩(wěn)定地運(yùn)行。目前 ,除了第一套 C1000 因原料運(yùn)輸成本過高而關(guān)閉外 ,其余 4 套 C2021 型 COREX 裝置都在生產(chǎn)運(yùn) 行中。在此基礎(chǔ)上 1984~1990 年開發(fā)出了臥式熔融還原爐 (簡寫 SRV),仍在德國 hutte 建成并投入小型試驗(yàn)。韓國 POSCO 的 Finex 以 4 級流化床的 Finmet 工藝取代 COREX 工藝中的還原豎爐 ,用流化床還原粉礦、壓塊成熱壓鐵塊再加入 COREX的熔融氣化爐 ,克服了 COREX 爐不能使用粉礦的缺點(diǎn)。 但 POSCO 對該技術(shù)嚴(yán)格保密 ,只公布了其成功的業(yè)績 ,是否遇到了技術(shù)問題不得而知。美國 Midrex 公司的 Fastmelt 技術(shù)、美國 Dynamics公司的 IDI 技術(shù)和美國 Midrex 公司與日本神戶制鋼合作開發(fā)的 Itmk3 技術(shù)都在不斷進(jìn)行試驗(yàn)并取得了一些成功 ,IDI 的 50 萬噸 /年轉(zhuǎn)底爐連接電爐煉鋼一直在生產(chǎn) ,Itmk3 技術(shù)尚處在小試和中試階段。三是以鐵碳球團(tuán)通過轉(zhuǎn)底爐還原 ,連接電弧終還原爐的 Fastmelt、 Itmk3 技術(shù)等。只是由于缺乏后續(xù)的資金支持 ,沒能繼續(xù)進(jìn)行工業(yè)化試驗(yàn)。 1984 年在原冶金部的支持下東北大學(xué)開始了實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的流化床預(yù)還原 ??豎爐熔融還原法的研究 ,經(jīng)過 2 年多的時(shí)間研究了 16 項(xiàng)課題 ,做了13 次實(shí)驗(yàn)室小型豎爐熱模擬試驗(yàn) ,最終煉出了合格生鐵 ,可是這一工作沒有繼續(xù)進(jìn)行下去 ,到 5kg 的實(shí)驗(yàn)室裝置為止 ,1987 年完成了結(jié)題報(bào)告后就偃旗息鼓了。 采用液體渣 焦流動(dòng)床進(jìn)行終還原 。使我國成為繼德國、日本和澳大利亞之后 ,第四個(gè)具有噸級熔融還原聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)裝置的國家。 第一階段熱試歷時(shí) 14 天 ,主要成績?nèi)缦?: 基本打通了預(yù)還原 終還原工藝流程 ,實(shí)現(xiàn)了出渣出鐵 ,將概念流程轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓪?shí)際操作的工程化流程 。 出現(xiàn)的主要問題 : 設(shè)備管道系統(tǒng)容易堵塞 。 針對第一階段的問題 ,對設(shè)備進(jìn)行了全面改進(jìn)和完善。試驗(yàn)結(jié)果歸納如下 : 設(shè)備連續(xù)熱運(yùn)行 10 天 ,其中無故障運(yùn)行 82 小時(shí) ,超過規(guī)定的 72 小時(shí)的考核指標(biāo) 。 終還原爐爐襯平均侵蝕速度 (最低侵蝕速度 ),比日本 DIOS法和美國 AISI 法的終還原爐爐襯侵蝕速度 (35mm/h)明顯降低 ,有利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化 。 正常冶煉條件下 ,鐵水可以滿足質(zhì)量要求 :%、 %、 %。 我國經(jīng)過 20 多年的開發(fā)研究 ,培養(yǎng)了一批熔融還原的專門人才 ,積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn) ,為今后的工業(yè)化試驗(yàn)奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。目前比較簡單的方法是直接用于燃?xì)獍l(fā)電 ,從副產(chǎn)煤氣使用的經(jīng)濟(jì)性看 ,直接用于發(fā)電似乎不是最佳使用方法。它是利用 COREX 過程副產(chǎn)煤氣對部分粉礦進(jìn)行預(yù)還原 ,得到一定金屬化率的海綿鐵粉 ,經(jīng)熱壓塊后 ,再返回送入 COREX 的熔融氣化爐中。 (3)利用熱風(fēng)替代純氧 ,降低煉鐵成本 利用熱風(fēng)替代純氧 (如 HIsmelt 技術(shù) ),降低生產(chǎn)成本。 (4)直接還原鐵接熔分爐的工藝技術(shù) 2021 年日本新日鐵建成世界第一套商業(yè)化轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)線 ,生產(chǎn)直接還原鐵 (DRI),每年可回收 19 萬噸軋鋼鐵皮、轉(zhuǎn)爐塵泥等鋼廠廢棄物 ,還可以用來回收含鋅粉塵 ,變廢為寶。 在開發(fā)熔融還原的過程中 ,我們應(yīng)密切關(guān)注國外的熔融還原發(fā)展動(dòng)向和趨勢 ,認(rèn)真加以總結(jié) ,汲取經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn) ,逐漸完善我們自 己的工藝流程 ,加快開發(fā)步伐 ,盡快縮小與國外的差距 ,使我國自主知識產(chǎn)權(quán)的熔融還原工藝實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。 中試基地的主要功能與任務(wù) 熔融還原煉鐵新工藝、冶金渣干法?；c余熱回收、高效長壽集約型新式冶金煤氣干法除塵技術(shù)等已被列為國家科技部重點(diǎn)支撐計(jì)劃項(xiàng)目的重大課題。 (2)開發(fā)高效純氧一步熔融還原煉鐵新工藝 ,驗(yàn)證該工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)的可行性 。 中試基地主要技術(shù)突破方向 ⑴ 純氧非焦煤二步熔融還原煉鐵新工藝 : 豎爐預(yù)還原工藝與裝備的開發(fā) 熔融氣化終還原工藝與技術(shù)裝備的開發(fā) 純氧大噴煤長壽氧煤搶的開發(fā) 預(yù)還原與終還原爐連接系統(tǒng)的開發(fā) ⑵ 純氧非焦煤一步熔融還原煉鐵新工藝 : 一步熔融還原爐本體合理爐型設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的開發(fā) 爐頂煤氣 CO2 脫除與加熱技術(shù)和裝備的開發(fā) 爐頂煤氣循環(huán)與噴吹技術(shù)與設(shè)備的開發(fā) ⑶ 熔融還原爐渣的干法粒化與余熱回收 : 低動(dòng)力消耗的爐渣干法?；墓に嚺c裝備的開發(fā) 高效換熱技術(shù)與設(shè)備的開發(fā) 爐渣余熱利用技術(shù)的開發(fā) ⑷ 熔融還原煤氣新型干法除塵技術(shù) 新型干法除塵器的材質(zhì)與結(jié)構(gòu)形式 熔融還原煤氣的溫度調(diào)控技術(shù) 干法除塵的反吹、破損檢 測和控制技術(shù) 中試基地的近期和中期目標(biāo) “十一五”期間 : 中試基地的建設(shè)以純氧非焦煤熔融還原煉鐵新工藝的半工業(yè)試驗(yàn)裝置為紐帶 ,將在半工業(yè)試驗(yàn)線中融入冶金渣干法?；c余熱回收、高效長壽集約型新式冶金煤氣干法除塵技術(shù)。 鐵損小于 1%。 (2)爐役超過 20 年 。 第四章 組織機(jī)構(gòu)、管理與運(yùn)行機(jī)制 建設(shè)項(xiàng)目法人單位概況 有限責(zé)任公司 有限責(zé)任公司是由中國五礦集團(tuán)公司、五礦發(fā)展股份有限公司及 5 家民營企業(yè)共同投資創(chuàng)建的股份制企業(yè) ,是集燒結(jié)、球團(tuán)、煉鐵、鑄鐵、煉鋼、連鑄、軋鋼、制氧、發(fā)電于一體的鋼鐵聯(lián)合生產(chǎn)企業(yè) ,公司注冊資本 億元 ,總資產(chǎn)63 億元人民幣 ,在國內(nèi)鋼鐵行業(yè) 85 家重點(diǎn)企業(yè)“經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)考核指標(biāo)”排序中始終位于前列。運(yùn)輸成本低 ,原料的 83%以及產(chǎn)品的 80%通過水路運(yùn)輸。項(xiàng)目采用世界上最先進(jìn)的板形控制技術(shù)、凸度及平面度控制技術(shù) ,熱裝 (HCR)工藝技術(shù)、控制軋制和控制冷卻 TMCP 技 術(shù) ,在粗軋機(jī)后設(shè)置近接式立輥軋機(jī) ,采用全液壓矯直機(jī)及自動(dòng)化控制技術(shù)、滾切式剪機(jī)及自動(dòng)化剪切技術(shù)、全數(shù)字式交流傳動(dòng)控制等技術(shù)。 建 院 50 余年來 ,鋼鐵研究總院在材料科學(xué)、冶金工藝與工程、分析測試等領(lǐng)域共取得了 4000 余項(xiàng)科研成果 ,授權(quán)專利 677 項(xiàng) (60%以上為發(fā)明專利 )。多年來 ,承擔(dān)了 50%以上冶金行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵、共性和重大前沿技術(shù)的開發(fā)任務(wù) ,在鋼鐵行 業(yè)的每一個(gè)重要技術(shù)變革時(shí)期 ,鋼鐵研究總院都起到了先鋒和推動(dòng)作用。 “九五”和“十五”期間 ,作為牽頭單位 ,承擔(dān)了國家攀登計(jì)劃項(xiàng)目“熔融還原技術(shù)基礎(chǔ)研究”的重大課題 ,在基礎(chǔ)研究的基礎(chǔ) ,建設(shè)了半工業(yè)試驗(yàn)生產(chǎn)線并進(jìn)行了半工業(yè)試驗(yàn) ,取得重大突破 ,并形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的熔融還原技術(shù) (Coal Oxygen Smelting Reduction Ironmaking),為本項(xiàng)目的實(shí)施打下了