【文章內(nèi)容簡介】 噸 /小時的半工業(yè)試驗裝置 （見圖 27 和圖 28），進(jìn)行了中試熱態(tài)試驗。 使我國成為繼德國、日本和澳大利亞之后，第四個具有噸級熔融還原聯(lián)動試驗裝置的國家。 圖 27 熔融還原 流程示意圖 圖 28 熔融還原 工藝出鐵照片 15 熔融還原半工業(yè)試驗分兩個階段進(jìn)行。第一階段工作的主要目的是打通工藝流程，認(rèn)真總結(jié)試驗結(jié)果，解決試驗中暴露出的各種問題，進(jìn)行改進(jìn)和完善。第二階段的主要目的是實現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定運行，全面實現(xiàn)攻關(guān)目標(biāo)。 第一階段熱試歷時 14 天，主要成績?nèi)缦拢? ? 基本打通了預(yù)還原 終還原工藝流程，實現(xiàn)了出渣出鐵，將概念流程轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓪嶋H操作的工程化流程； ? 實現(xiàn)了密閉帶壓操作和安全操作； ? 驗證了主要設(shè)備和結(jié) 構(gòu)基本合理：終還原和預(yù)還原設(shè)備和構(gòu)造、水冷螺旋排料及動密封裝置、氣動鎖氣閥、煤氧槍結(jié)構(gòu)、安全檢測裝置、煤氣分析系統(tǒng)和計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等。 ? 驗證了終還原工藝原理，積累了工藝控制經(jīng)驗。 出現(xiàn)的主要問題： ? 設(shè)備管道系統(tǒng)容易堵塞； ? 煤氧槍浸沒噴吹時穩(wěn)定性差，容易堵塞； ? 前爐渣鐵過道太長，造成渣鐵不易分離； ? 含碳球團(tuán)耐磨性差，造成預(yù)還原爐內(nèi)粉塵增加，透氣性變差。 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。于 1999年 11 月 3 日始開展了第二階段的試驗工作。第二階段工作主要由烘爐開爐、 72 小時連續(xù)試驗和全煤煉鐵等構(gòu) 成。 第二階段試驗達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，獲得了大量有價值的數(shù)據(jù)、資料， 16 積累了寶貴的經(jīng)驗，驗證了 該 工藝的技術(shù)可行性，在熔融還原煉鐵技術(shù)上取得較大的技術(shù)突破。試驗結(jié)果歸納如下： ? 設(shè)備連續(xù)熱運行 10 天，其中無故障運行 82 小時，超過規(guī)定的 72 小時的考核指標(biāo)； ? 累積產(chǎn)鐵量 120 噸，平均產(chǎn)鐵率 噸 /小時，接近 2 噸 /小時產(chǎn)鐵率的考核指標(biāo)，利用系數(shù)達(dá)到 ； ? 氧氣消耗 525m3/t，優(yōu)于 600~650Nm3/t的考核指標(biāo)； ? 綜合煤耗 1271kg/t，按 AISI 同口徑算法推算出工業(yè)化后所能達(dá)到的綜合煤耗水平為 780 kg/t，低于當(dāng)時同等規(guī)模的各種熔融還原工藝的能耗指標(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，有利于實現(xiàn)工業(yè)化； ? 終還原正常煤氣成分和變化規(guī)律基本滿足預(yù)還原要求，CO/(CO+CO2)92%； ? 解決煤氧槍在渣焦床中大量噴煤的關(guān)鍵技術(shù)，累計噴煤 92噸，安全可靠； ? 進(jìn)行了全煤煉鐵試驗，試驗證明在維持一定的渣焦床可以穩(wěn)定運行； ? 正常冶煉條件下，鐵水可以滿足質(zhì)量要求： %、%、 %。 雖然由于資金的問題，沒能進(jìn)一步進(jìn)行工業(yè)化試驗，但通過兩次 17 半工業(yè)試驗，初步證明了該工藝技術(shù)路線是合理的，在許多方面優(yōu)于COREX、 Hismelt 等工藝，預(yù)示了實現(xiàn)工業(yè)化的可能性。試驗中存在的問題，主要來自設(shè)備的選型不盡合理，如除塵器的除塵效率低，造成粉塵堵塞管道等。這些問題都是在今后的工業(yè)化試驗中能夠克服解決的。 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，積累了豐富的實踐經(jīng)驗，為今后的工業(yè)化試驗奠定了扎實的基礎(chǔ)。 國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展趨勢 從國外已經(jīng)商業(yè)化的 COREX 熔融還原技術(shù)和正在向商業(yè)化靠近的 HIsmelt 熔融還原技術(shù)的發(fā)展趨勢看，有以下特點值得關(guān)注： （ 1）副產(chǎn)煤氣的高效利用 熔融還原過程副產(chǎn)煤氣如何高效利用成為其經(jīng)濟(jì)上能否具有競爭力的關(guān)鍵。根據(jù)傳統(tǒng)高爐煉鐵系統(tǒng)與 COREX 熔融還原煉鐵系統(tǒng)一次能耗對比發(fā)現(xiàn)，單位鐵水的能耗分別為 和 ，意味著COREX 過程副產(chǎn)煤氣比傳統(tǒng)高爐煤氣載能高出 （相當(dāng)于 277 公斤標(biāo)煤 /噸鐵）。這部分高出的能量不能被充分利用，很難替代高爐，也很難在經(jīng)濟(jì)上站住腳。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。 （ 2）直接使用粉礦技術(shù) 積極開展直接用粉礦進(jìn)行熔融還原的嘗試。煉鐵過程直接使用粉礦或部分使用粉礦，并逐步取消燒結(jié)或球團(tuán)過程，是煉鐵界長期夢寐 18 以求的目標(biāo)。韓國在引進(jìn)奧鋼聯(lián) COREX 技術(shù)的基礎(chǔ)上，推出 FINEX 技術(shù)。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。韓國浦項先后在 15 噸 /天和 150 噸 /天規(guī)模的試驗裝置上進(jìn)行了熱態(tài)試驗，并在原有 COREX C2021 裝置的旁邊，建設(shè) 了 150 萬噸 /年的 FINEX 裝置。但這是一種中間環(huán)節(jié)造塊的方式，難度更大。因為預(yù)還原礦的溫度在 700 度以上，勢必造成運行成本更高，設(shè)備耐熱性和耐磨性要求也非常高。 （ 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。如前所述，用純氧進(jìn)行熔融還原煉鐵時，必須解決副產(chǎn)高熱值煤氣的高效利用。但利用熱風(fēng)代替純氧必須走一步法還原的路子，因為，用熱風(fēng)代替純氧使煤氣的化學(xué)能和還原勢很低，使預(yù)熱還原的效率很低。而且煤氣的熱值也很低，二次利用較為困難。 （ 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。它是將含鐵廢料粉碎后與煤粉或焦粉、粘結(jié)劑等混合制成生球，進(jìn)入轉(zhuǎn)底爐，也可直接將含鐵粉料和煤粉混合后直接進(jìn)入轉(zhuǎn)底爐，在 1300～ 1350℃溫度下發(fā)生鐵氧化物的快速還原，得到海綿鐵。據(jù)報道，轉(zhuǎn)底爐流程的能耗（按噸鐵水折算）為 ，比目前高爐鐵水的能耗低（ 18GJ），生產(chǎn)過 19 程排放的 CO2 約 噸 /鐵水，也比高爐指標(biāo)（ 噸 /鐵水）先 進(jìn)。國外開發(fā)這項技術(shù)的初衷是解決含鐵廢料的回收，如作為鋼鐵大生產(chǎn)中的關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備，其經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)可行性仍有待觀察。 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)展動向和趨勢，認(rèn)真加以總結(jié)，汲取經(jīng)驗和教訓(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)的熔融還原工藝實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。 第三章 中試基地 主要方向、任務(wù)與目標(biāo) 中試基地的 主要發(fā)展方向 中試基地的建設(shè) 將緊密配合鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需求，通過產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的方式，整合 熔融還原煉鐵新工藝和節(jié)能 減排新技術(shù)開發(fā)力量的 優(yōu)化，加強(qiáng)組織協(xié)調(diào)，充分發(fā)揮 企業(yè)、科研院所的 各 自 優(yōu)勢，以項目為紐帶，各盡所能、各用所長、分工協(xié)作，打造國際一流的 熔融還原新工藝和節(jié)能減排技術(shù)的開發(fā) 平臺和工程化試驗環(huán)境，支持 鋼鐵生產(chǎn)流程的簡化與 高效運行、節(jié)能減排和優(yōu)化控制，為提升鋼鐵企業(yè)的國際競爭能力而努力。 中試基地在突破冶金關(guān)鍵共性技術(shù)、研究 開發(fā) 熔融還原新工藝和節(jié)能減排 技術(shù)的同時，將注重人才的培養(yǎng)與流通，培養(yǎng)造就一批具有 20 創(chuàng)新能力的開發(fā)人才，特別是高層 冶金新工藝和節(jié)能減排技術(shù)的開發(fā)和工程化 人才，為我國冶金行業(yè)培養(yǎng)一批創(chuàng)新能力突出的高層次 人才創(chuàng)造良好的環(huán)境，形成國際一流、結(jié)構(gòu)合理的創(chuàng)新團(tuán)隊。 中試基地 將建立長效發(fā)展機(jī)制，努力建立 熔融還原新工藝、節(jié)能減排 技術(shù)的研發(fā)、實施和推廣體系，成為 熔融還原煉鐵新工藝和節(jié)能減排技術(shù) 應(yīng)用研究成果向工程技術(shù)轉(zhuǎn)化的有效渠道、產(chǎn)業(yè)技術(shù)自主創(chuàng)新的重要源頭和提升企業(yè)創(chuàng)新能力的支撐平臺。 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支撐計劃項目的重大課題。這些課題的研究與開發(fā)對于我國鋼鐵生產(chǎn)節(jié)約焦煤資源、降低能耗和減少新水 消耗都具有重大的現(xiàn)實和長遠(yuǎn)意義。中試基地將采用集成式設(shè)計和建設(shè)方案，在一條半工業(yè)試驗線上，同時可以開發(fā)多項冶金新工藝和新技術(shù)，實現(xiàn)試驗裝置的多功能化。擬建的中試基地將主要具有如下功能： （１）開發(fā)高效二步熔融還原非焦煤煉鐵新工藝，驗證該工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性； （２）開發(fā)高效純氧一步熔融還原煉鐵新工藝，驗證該工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)的可行性； （３）開發(fā)冶金渣干法?；c余熱回收技術(shù)，實現(xiàn)工程化； （４）開發(fā)高效長壽集約型新式冶金煤氣干法除塵技術(shù)，實現(xiàn)工 21 程化。 通過開發(fā)熔融還原煉鐵新工藝和關(guān)鍵的節(jié)能減排技術(shù) ，為提高鋼鐵生 產(chǎn)資源利用效率和降低污染排放提供技術(shù)支撐，解決鋼鐵行業(yè)資源能源消耗高、污染重等突出問題。 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) 22 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)試驗裝置為 紐帶 ，將在半工業(yè)試驗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)。 建成一條 每小時產(chǎn)3 噸鐵水 的熔融還原 半工業(yè)試驗線 ，打通工藝路線， 并 實現(xiàn)以下目標(biāo)： （１） 無故障穩(wěn)定連續(xù)運 行半年以上； （２） 燃耗小于８００ kg/Ｔ 鐵 ，氧耗小于５００Ｍ ３ ／Ｔ 鐵 ，噴煤量 占總?cè)剂舷?８０％ 以上 ，焦炭用量 １００ kg/Ｔ 鐵 ； （３） 生鐵質(zhì)量滿足煉鋼要求； （４） 鐵損小于１％； （５） 煤氧槍使用壽命大于半年。 在總結(jié)半工業(yè)試驗成果的基礎(chǔ)上，設(shè)計和建設(shè)工程化熔融還原煉鐵工藝裝備，開發(fā)出若干節(jié)能減排 新工藝 新技術(shù) ，形成系列優(yōu)化控制裝備，通過示范工程進(jìn)行典型應(yīng)用。 “十二五”期間： 建成年產(chǎn) 150 萬噸的熔融還原生產(chǎn)示范線，在生產(chǎn)示范線上實現(xiàn)： （ 1） 噸鐵燃耗小于 560kg/T鐵，氧耗小于 400M3/T鐵，完全不用焦炭 ； 23 （ 2）爐 役超過 20 年； （ 3）年工作時間大于 350 天； （ 4）與傳統(tǒng)高爐流程相比： CO2 減少 10%以上， SO2 減少 60%以上，NOx 減少 70%以上。 通過典型的示范作用，向全國推廣應(yīng)用。 第 四 章 組織機(jī)構(gòu)、管理與運行機(jī)制 建設(shè)項目法人單位概況 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家重點企業(yè) “ 經(jīng)濟(jì)效益評價考核指標(biāo) ” 排序中始終位于前列 。 2021年公司的人均產(chǎn)鋼在國內(nèi)同行業(yè)中列第 1 位，人均利稅、工業(yè)經(jīng)濟(jì)效益綜合指數(shù)列第 2 位，人均工資收入、噸鋼工資列第 3 位。 公司所處的營口市位于環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈內(nèi)，背倚東北腹地，是全國重點沿海開放城市之一，東北第二大港口城市，也是東北地區(qū)最近的出海口；公司距離鲅魚圈新港 40 公里，營口老港 10 公里，沈大高速公路 3 公里；運輸成本低，原料的 83%以及產(chǎn)品的 80%通過水路運輸。與國內(nèi)、國外各主要厚板廠相比，無論是針對沿海的各大造船廠，還 24 是內(nèi)陸機(jī)械加工、交通運 輸?shù)刃袠I(yè)，公司都具有極佳的交通優(yōu)勢，可有效地降低運輸成本，縮短交貨期，且有效避免了道路運輸對超寬規(guī)格鋼板的運輸限制。 公司是中國五礦集團(tuán) 唯一投資控股的鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)，中國五礦集團(tuán)公司是中央直屬企業(yè)，在世界上具有強(qiáng)大的貿(mào)易優(yōu)勢，能夠充分保證 公司 的原料供應(yīng)。 由國家發(fā)改委核準(zhǔn)建設(shè)的 有限責(zé)任公司 寬厚板升級改造項目 采用當(dāng)今世界最先進(jìn)的寬厚板生產(chǎn)技術(shù) ， SMSD 公司負(fù)責(zé)提供 300 余鋼組的生產(chǎn)工藝，其生產(chǎn)業(yè)績來自于歐洲典型寬厚板生產(chǎn)廠 Dillingen、Dunkerque 現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)，能夠涵蓋世界上所有鋼種，能夠順利生產(chǎn)當(dāng) 今所有鋼種的寬厚板產(chǎn)品。 項目 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)及自動化控制技術(shù) 、 滾切式剪機(jī)及自動化剪切技術(shù) 、 全數(shù)字式交流傳動控制 等 技術(shù) 。 有限責(zé)任公司將 努力使項目的 裝備水平、產(chǎn)品水平提升至寬厚板領(lǐng)域的世界 前列 ，在高級別寬厚