【正文】 O2)451Nm3/t鐵 熱DRI，50萬t/a級(jí)熔化爐總碳材單耗預(yù)測(cè)項(xiàng)目單耗一座豎爐內(nèi)含6個(gè)反應(yīng)室，單室有效容積為7．2m。在傳統(tǒng)的豎爐法直接還原技術(shù)工藝中，沒有防止?fàn)t料與矩形豎式還原反應(yīng)室內(nèi)壁粘接的措施，爐料與還原反應(yīng)室的內(nèi)壁易發(fā)生粘接問題，不僅影響還原效果，而且會(huì)使?fàn)t內(nèi)溫度分布不均勻，導(dǎo)致能耗的嚴(yán)重浪費(fèi)和引發(fā)球團(tuán)粘連，情況嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)造成還原爐的阻塞，導(dǎo)致生產(chǎn)的中斷和設(shè)備的損壞。同時(shí)，由于豎爐內(nèi)加熱球團(tuán)的氣流來自兩側(cè)的燃燒室，因而爐內(nèi)加熱球團(tuán)的氣體溫度分布也不均勻。3200造球（含碳球團(tuán)）1臺(tái)單段式煤氣爐 216。已取得的研發(fā)成果2007年，成功開發(fā)了粉末冶金用霧化鐵粉系列產(chǎn)品， 2008年，開發(fā)生產(chǎn)了還原用鐵粉系列產(chǎn)品，該系列產(chǎn)品產(chǎn)銷規(guī)模已居國內(nèi)行業(yè)前列。穩(wěn)定并發(fā)展了攀成鋼等重大客戶，取得了良好業(yè)績(jī)。其中不乏佼佼者。同時(shí)，可簡(jiǎn)化豎爐出料系統(tǒng)，減少DRI的再氧化，降低豎爐投資。（2）我國回轉(zhuǎn)窯直接還原生產(chǎn)指標(biāo)世界領(lǐng)先，但發(fā)展受阻 天津鋼管在引進(jìn)DRC技術(shù)基礎(chǔ)上，進(jìn)行了大量改造并取得了重大進(jìn)步，最好年份產(chǎn)量超過設(shè)計(jì)產(chǎn)量20%，在使用TFe 68%球團(tuán)時(shí)，產(chǎn)品TFe%、金屬化率%、S、P%、SiO2～%。 DRI）；生產(chǎn)周期長(zhǎng)（48～76小時(shí)）；污染嚴(yán)重；產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定；單機(jī)產(chǎn)能難以擴(kuò)大，不可能成為直接還原鐵發(fā)展的方向。 產(chǎn)量呈持續(xù)上升的趨勢(shì)，2008年產(chǎn)量達(dá)6845萬噸，2009年產(chǎn)量6200萬噸，%。屬于國家節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化專項(xiàng)重點(diǎn)支持領(lǐng)域，本項(xiàng)目的重心放在廢棄資源綜合利用與產(chǎn)業(yè)化方面，完全符合國家科技產(chǎn)業(yè)政策和宏觀經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求。與此相反，大量的非焦煤資源在冶煉工藝中卻無法得到充分利用，因此開發(fā)和采用非焦煤煉鐵工藝已迫在眉睫。2007年，公司霧化鐵粉生產(chǎn)線建成投產(chǎn)后，成功開發(fā)了粉末冶金用霧化鐵粉系列產(chǎn)品，投放市場(chǎng)后，很快得到用戶認(rèn)可； 近幾年，公司把握住鈦白粉行業(yè)飛速發(fā)展，化工還原劑鐵粉需求大增的契機(jī)，開發(fā)出還原用鐵粉系列產(chǎn)品，產(chǎn)品上市后，以其優(yōu)良的品質(zhì)和服務(wù)贏得客戶信賴，實(shí)現(xiàn)快速增長(zhǎng)。自從1735年英國人亞因還原失氧形成大量氣孔，在顯微鏡下觀察形似海綿，固又稱海綿鐵）產(chǎn)量中，氣基直接還原占到90％以上。 也稱氣體還原劑法，是將礦石裝入豎爐、流態(tài)床爐或罐式容器中，用還原氣體（經(jīng)過裂化的天然氣，主要成分為H2或CO）使氧化鐵中的氧以H2O和CO2形式除去，而還原成金屬鐵?；剞D(zhuǎn)窯法對(duì)原燃料要求苛刻，能耗高，運(yùn)行費(fèi)用高，生產(chǎn)穩(wěn)定難度大，規(guī)模難以擴(kuò)大（最大15萬噸/年但流化床能否使用精礦粉，運(yùn)行的穩(wěn)定性，預(yù)還原礦粉的壓塊，以及生產(chǎn)成本和投資問題還有待生產(chǎn)的檢驗(yàn)。 工序能耗為455～485kg標(biāo)準(zhǔn)煤/噸DRI，低于其他直接還原工藝，低于高爐煉鐵工序能耗10～17%（）。需要特別說明的是，經(jīng)本公司技術(shù)創(chuàng)新后，可利用煉鋼除塵污泥、煉鋼瓦斯泥、瓦斯灰等含鐵廢料，同時(shí)生產(chǎn)霧化鐵粉、還原鐵粉、還原用鐵粉、金屬化球團(tuán)、渣鋼渣鐵、鐵砂鐵粒等系列產(chǎn)品，不僅顯著降低了生產(chǎn)成本，而且將以前造成嚴(yán)重環(huán)境污染的廢棄物變?yōu)橛行У纳a(chǎn)材料，具有十分積極的環(huán)保效果。從事煉鐵、煉鋼新工藝新技術(shù)的研究與新產(chǎn)品及裝置開發(fā)已有二十多年，在鋼鐵冶煉及燃管式豎爐冶煉工藝等技術(shù)領(lǐng)域具有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，曾多次參與或主持攀鋼集團(tuán)煉鐵廠、攀鋼鋼城企業(yè)總公司渣鐵開發(fā)公司的重大項(xiàng)目研發(fā)，并取得了突出績(jī)效，多次獲得攀鋼集團(tuán)“技術(shù)能手”等榮譽(yù)稱號(hào)，創(chuàng)造了良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。公司近三年研發(fā)經(jīng)費(fèi)投入情況為：2007年，%；，%；，%。設(shè)備設(shè)施條件本公司所在地**市是一座礦產(chǎn)資源極其豐富、以鋼鐵為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的城市，每年有近40萬噸煉鋼除塵污泥、煉鋼瓦斯泥、瓦斯灰等含鐵廢料產(chǎn)生；同時(shí)周邊地區(qū)發(fā)達(dá)的鐵礦采選工業(yè)，可提供大量的鐵精礦粉，為本項(xiàng)目研發(fā)提供了基礎(chǔ)及充足的原材料保障。在市場(chǎng)策劃方面，公司通過網(wǎng)絡(luò)和專業(yè)雜志以及各類展示會(huì)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行大力宣傳，樹立公司產(chǎn)品的品牌形象，提高了公司產(chǎn)品的知名度。使用時(shí)，進(jìn)行反應(yīng)的物料從布料管的管腔進(jìn)入反應(yīng)容器內(nèi)，而防粘料則從布料管的外壁與反應(yīng)容器的內(nèi)壁之間所構(gòu)成的進(jìn)入通道進(jìn)入反應(yīng)容器，從而使防粘料緊貼反應(yīng)容器的內(nèi)壁下落，既保證防粘料與進(jìn)行還原反應(yīng)的物料不會(huì)相互干涉，并且又能夠通過進(jìn)入通道使防粘料形成一個(gè)類似于管狀的保護(hù)簾，從而徹底的杜絕了物料與反應(yīng)容器內(nèi)壁粘接的問題。還原后的排出料包括直接還原鐵、煤灰和未反應(yīng)完的殘煤。本項(xiàng)目在傳統(tǒng)豎爐法生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，結(jié)合豎爐結(jié)構(gòu)優(yōu)化等技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)行了全面深入的工藝創(chuàng)新，其技術(shù)流程見圖如下：混配機(jī)混勻含 鐵 物 料石灰粉、還原劑、粘合劑圓盤造球篩 分 v 包覆造球型 煤外燃管式豎爐尾 礦環(huán)保型煤尾 礦冷 卻磨 選沉 淀二次磁選爐 渣干燥（一次還原粉）鐵中礦壓 濾篩 選固廢場(chǎng)固廢場(chǎng)回用造球二次還原產(chǎn)品（還原鐵粉） 傳統(tǒng)技術(shù)工藝?yán)脙H能利用鐵礦石生產(chǎn)還原鐵產(chǎn)品，而本項(xiàng)目技術(shù)工藝實(shí)現(xiàn)了利用煉鋼除塵污泥、煉鋼瓦斯泥、瓦斯灰等含鐵廢料，同時(shí)生產(chǎn)霧化鐵粉、還原鐵粉、還原用鐵粉、金屬化球團(tuán)、渣鋼渣鐵、鐵砂鐵粒等系列產(chǎn)品，通過對(duì)除塵資源的回收利用，不僅節(jié)約了資源，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了環(huán)境保護(hù)，達(dá)到了節(jié)能減排的目標(biāo)，具有顯著的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。管節(jié)3是預(yù)先制成的整體結(jié)構(gòu)，可以通過外購獲得，比如采用耐高溫的碳化硅管。本公司對(duì)國內(nèi)同類技術(shù)分析發(fā)現(xiàn)，目前的豎爐法存在以下幾方面的缺點(diǎn)。熱的還原氣被送入豎爐還原帶，（，441283Pa，），向上逆向流經(jīng)鐵礦石移動(dòng)床，確保氣體分布均勻，氣固之間接觸良好。配套節(jié)能、環(huán)保設(shè)備及設(shè)施，如：尾氣回收利用系統(tǒng)、煙氣回收利用系統(tǒng)、調(diào)節(jié)水池、回用水池、沉淀池等。（3）對(duì)冶煉電耗的影響實(shí)踐表明，當(dāng)DRI金屬化率高、脈石含量低時(shí)，電爐配加一定比例的DRI不會(huì)增加冶煉電耗。（2）鑄坯及成品的機(jī)械性能、表面質(zhì)量和內(nèi)部性能等均滿足要求，且DRI中有一部分氧參與冶煉反應(yīng)，使得氧氣單耗下降。2001～2006年DRI產(chǎn)量的持續(xù)增長(zhǎng)源自直接還原鐵需求的強(qiáng)勁增長(zhǎng)。P2300電爐或轉(zhuǎn)爐山西交城TFe:92%93%。據(jù)Midrex公司統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)顯示，2008年我國直接還原鐵年產(chǎn)量為60萬噸，從社會(huì)需求和實(shí)際產(chǎn)量的差額看，未來我國直接還原鐵產(chǎn)業(yè)有很大的發(fā)展空間。2010年11月2010年12月，在本項(xiàng)目產(chǎn)品經(jīng)過使用檢測(cè)后，公司與云南澤昌鈦業(yè)有限公司、四川龍蟒鈦業(yè)股份有限公司達(dá)成了產(chǎn)品試銷協(xié)議。股東會(huì)是公司的最高權(quán)利機(jī)構(gòu)，董事會(huì)為本公司的最高決策機(jī)構(gòu)，總經(jīng)理負(fù)責(zé)制是公司管理的基本辦法。同時(shí)，此種工藝過程目前在國內(nèi)普遍處于研究試驗(yàn)階段，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)性還有待驗(yàn)證。企業(yè)現(xiàn)有客戶主要包括：攀鋼集團(tuán)有限公司、四川龍蟒鈦業(yè)股份有限公司、**東方鈦業(yè)有限公司、云南澤昌鈦業(yè)有限公司，項(xiàng)目建成后預(yù)期客戶見以下目錄表。按全球DRI產(chǎn)量與電爐鋼比例測(cè)算，我國DRI需求量為1071萬噸。P2080電爐或轉(zhuǎn)爐山東萊蕪TFe:88%。質(zhì)地純凈的直接還原鐵顯示了特有的優(yōu)越性，20世紀(jì)80年代開始廣泛用于鑄造生產(chǎn)。美國鋼鐵公司通過大量試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)爐煉鋼適當(dāng)使用直接還原鐵帶來如下好處：（1）由于DRI中的磷、硫、氮、銅含量較低，使得鋼水中磷、硫、氮、銅含量較低。（2）對(duì)冶煉時(shí)間的影響當(dāng)150 t電爐采用100%廢鋼冶煉時(shí)，一般需4次加料，總的加料時(shí)間約14 min。熱的冷卻氣離開冷卻區(qū)域，經(jīng)過冷卻、壓縮，再循環(huán)使用。通常還原氣在豎爐直接還原工藝中主要用作還原流程、冷卻流程和氣體加熱器的燃料。針對(duì)傳統(tǒng)豎爐結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加熱不均、還原效果差等問題，對(duì)還原豎爐進(jìn)行全面的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以達(dá)到節(jié)能降耗和提高還原效率的目標(biāo)。本項(xiàng)目研發(fā)的外燃管式直接還原豎爐如圖圖2所示，包括內(nèi)設(shè)有還原室5和燃燒室4的爐體1,爐體1內(nèi)設(shè)置有至少一根兩端開口的還原反應(yīng)管2，還原反應(yīng)管2的管內(nèi)為還原室5，周邊為燃燒室4。操作中主要控制還原溫度、還原時(shí)間和排料速度。工藝流程見圖。外燃管式直接還原豎爐的發(fā)明本項(xiàng)目研發(fā)的外燃管式直接還原豎爐，包括內(nèi)設(shè)有還原室和燃燒室的爐體，爐體內(nèi)設(shè)置有至少一根兩端開口的還原反應(yīng)管，還原反應(yīng)管的管內(nèi)為還原室，周邊為燃燒室。600*1500一次還原除塵2臺(tái)煤氣管道系統(tǒng)自制煤氣輸送2套煤氣燃燒系統(tǒng) DN150/DN120煤氣燃燒控制2套尾氣回收利用系統(tǒng)自制一次還原爐尾氣回收利用2套煙氣回收利用系統(tǒng)自制煙氣回收利用2套防粘結(jié)布料裝置系統(tǒng)自制一次還原爐布料1套出料推料機(jī)還原爐出料裝置2套冷卻水池8m*3m*2m直接冷卻一次還原后的球團(tuán)1個(gè)公司現(xiàn)有設(shè)備經(jīng)過改造,加上添置部分設(shè)備及檢驗(yàn)設(shè)備，將可形成產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線，完全可以滿足規(guī)模生產(chǎn)需要及產(chǎn)品質(zhì)量要求。生產(chǎn)場(chǎng)地條件本公司位于四川省**市東區(qū)倮果高梁坪工業(yè)園，該工業(yè)區(qū)創(chuàng)建于1997年，2003年投入建設(shè)，規(guī)劃建設(shè)面積3000畝。公司未來五年人力資源引進(jìn)規(guī)劃見下表 年度20112012201320142015研發(fā)人員11222銷售人員11222管理人員01111生產(chǎn)人員55101010合計(jì)78151515 企業(yè)技術(shù)和研發(fā)基礎(chǔ)研發(fā)管理體系情況公司重視自主創(chuàng)新，不斷完善研發(fā)管理體系。他長(zhǎng)期致力于黑色冶金前沿技術(shù)的開發(fā)研究，主持**粉冶公司進(jìn)行粉末冶金技術(shù)、煉鋼除塵污泥等廢舊資源回收利用技術(shù)、冶金窯爐節(jié)能技術(shù)等新技術(shù)研究和新產(chǎn)品開發(fā)。 本項(xiàng)目的技術(shù)比較優(yōu)勢(shì)本公司對(duì)國內(nèi)同類技術(shù)分析發(fā)現(xiàn)，目前的豎爐法存在以下幾方面的缺點(diǎn)：（1）由于只在矩形豎式還原反應(yīng)室寬度方向的兩側(cè)設(shè)有煤氣燃燒室，因此從矩形豎式還原反應(yīng)室周邊各處向其中心的熱輻射強(qiáng)度不均等，導(dǎo)致對(duì)爐料的加熱不均勻，對(duì)還原效果產(chǎn)生一定影響；（2）矩形豎式還原反應(yīng)室是通過其寬度方向兩側(cè)的墻壁磚由下至上砌筑形成，建造時(shí)間長(zhǎng)；（3）煤氣燃燒室的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且各煤氣燃燒室之間的連接不通暢，導(dǎo)致必須設(shè)置較多的煤氣噴嘴；（4）沒有防止?fàn)t料與矩形豎式還原反應(yīng)室內(nèi)壁粘接的措施。該工藝投資高，運(yùn)行成本高，傳熱效率低，熱利用率低，生產(chǎn)穩(wěn)定性差，用該工藝替代高爐提高企業(yè)產(chǎn)能的經(jīng)濟(jì)可行性、經(jīng)濟(jì)性還有待實(shí)踐結(jié)果的驗(yàn)證。至今，世界只有二步法的COREX、FINEX實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，且僅有五套熔融還原裝置在運(yùn)行。 我國從能源儲(chǔ)量和合理利用考慮，還不能為冶金工業(yè)生產(chǎn)提供足夠的天然氣，即使有氣可用，成本也太高，生產(chǎn)一噸直接還原鐵（海綿鐵），若用天然氣要400～500m3，天然氣部分的成本就占600～750元；若用煤氣，要1600m3，煤氣成本1600元。所以高效節(jié)能策略不僅影響著公司當(dāng)前的生存問題，更對(duì)公司未來的發(fā)展有著深遠(yuǎn)的意義?；谶@一分析，本項(xiàng)目采用直接還原法。公司深知質(zhì)量是企業(yè)產(chǎn)品的命脈，公司投入大量資金和人力保障質(zhì)量。公司同時(shí)配備了市場(chǎng)開發(fā)、試驗(yàn)生產(chǎn)工藝技術(shù)人員和熟練的技術(shù)生產(chǎn)工人隊(duì)伍，為新項(xiàng)目的順利實(shí)施提供了充足的人力資源保障。熔融還原（Smelting Reduction）則“以非焦煤為能源和還原劑，在高溫熔融狀態(tài)下進(jìn)行金屬氧化物的還原，得到含碳的液態(tài)金屬”。解決廢鋼短缺，應(yīng)對(duì)廢鋼質(zhì)量不斷惡化，發(fā)展電爐鋼生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)鋼鐵“緊湊化”流程，改善鋼鐵產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高鋼材質(zhì)量和品質(zhì)；實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用，促進(jìn)、實(shí)現(xiàn)鋼鐵工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。600～700℃的DRI熱送至冶煉車間，熱裝入電爐煉鋼可以節(jié)約電能60～80kwh/t鋼，同時(shí)，簡(jiǎn)化了豎爐的出料系統(tǒng)，及DRI出爐后的處理系統(tǒng)，減少DRI在冷卻、運(yùn)輸中的再氧化，為降低鋼產(chǎn)品總能耗創(chuàng)造條件。生產(chǎn)實(shí)踐中，因物料流化所需要?dú)饬髁窟h(yuǎn)大于還原所需氣量，還原氣一次通過利用率低，循環(huán)消耗能量高；產(chǎn)品還原程度不均勻；“失流”、粘結(jié)、及生產(chǎn)穩(wěn)定等問題至今未得到有效解決，造成世界已建成的多個(gè)流化床直接還原裝置法中只有Finmet法和Circored法在生產(chǎn)，但產(chǎn)量?jī)H占生產(chǎn)能力的50%左右，%。從國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境的原則出發(fā)，隧道窯不是我國生產(chǎn)煉鋼用直接還原鐵的發(fā)展方向，應(yīng)予限制。 但由于各種原因，至今還沒有一個(gè)進(jìn)入實(shí)質(zhì)性的運(yùn)作 。他確立了公司以技術(shù)為先導(dǎo)、以質(zhì)量為生命的發(fā)展戰(zhàn)略。牽頭組織建立了公司質(zhì)量保證體系，并通過不懈努力，勤奮工作，確保了體系的持續(xù)有效的運(yùn)行。技術(shù)儲(chǔ)備情況及研發(fā)的創(chuàng)新戰(zhàn)略與計(jì)劃本公司在原有試驗(yàn)生產(chǎn)線已取得一系列良好成果基礎(chǔ)上，目前正在利用該中試生產(chǎn)線將本公司自主研發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專利技術(shù)運(yùn)用于工業(yè)化生產(chǎn)實(shí)踐，盡快實(shí)現(xiàn)科技向生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化。900*2400 鐵粉研磨10臺(tái)螺旋分級(jí)機(jī) 216。由于球團(tuán)在爐內(nèi)的運(yùn)動(dòng)僅僅是依賴自身的重力，很容易導(dǎo)致結(jié)瘤，嚴(yán)重時(shí)會(huì)迫使生產(chǎn)中斷。如下圖。其他設(shè)備及輔助設(shè)施包括原燃料的破碎系統(tǒng)、豎爐上料提升卷揚(yáng)翻斗、移動(dòng)式布料機(jī)、磁選機(jī)、殘煤和煤灰分離器、爐頂氣與燃燒廢氣返回利用系統(tǒng)。通過本項(xiàng)目工藝對(duì)含鐵廢料的綜合處理過程可以看出，本項(xiàng)目已實(shí)現(xiàn)了對(duì)含鐵廢料的最大化利用，因此最終產(chǎn)生的固體廢棄物已降到很低，同時(shí)本項(xiàng)目在尾礦處理工藝中通過沉淀池處理和壓濾，減少了粉塵等污染物排放，起到了良好的環(huán)保效果。通過該底部出料機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，提高了出料的自動(dòng)化水平和生產(chǎn)效率，起到了方便、靈活的積極效果，同時(shí)大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。本公司還自主研發(fā)了一種可防止物料與反應(yīng)容器內(nèi)壁粘接的防粘布料裝置，包括設(shè)置在反應(yīng)容器的上端口內(nèi)作為物料通道的布料管，布料管的外壁與反應(yīng)容器的內(nèi)壁之間構(gòu)成防粘料的進(jìn)入通道，使物料在反應(yīng)過程中減少粘結(jié)而有序運(yùn)動(dòng)，既保證防粘料與進(jìn)行還原反應(yīng)的物料不會(huì)相互干涉，并且又能夠通過進(jìn)入通