【正文】 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)。 (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。 (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。 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。 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(shí) ,將注重人才的培養(yǎng)與流通 ,培養(yǎng)造就一批具有創(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(duì)。 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。據(jù)報(bào)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)過程排放的 CO2 約 噸 /鐵水 ,也比高爐指標(biāo) ( 噸 /鐵水 )先進(jìn)。 (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。但利用熱風(fēng)代替純氧必須走一步法還原的路子 ,因?yàn)?,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。 (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。但這是一種中間環(huán)節(jié)造塊的方式 ,難度更大。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。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 ,是煉鐵界長期夢寐以求的目標(biāo)。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。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 )。 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)。試驗(yàn)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。 正常冶煉條件下 ,鐵水可以滿足質(zhì)量要求 :%、 %、 %。 解決煤氧槍在渣焦床中大量噴煤的關(guān)鍵技術(shù) ,累計(jì)噴煤 92 噸 ,安全可靠 。 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 。 氧氣消耗 525m3/t,優(yōu)于 600~650Nm3/t 的考核指標(biāo) 。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) 。第二階段工作主要由烘爐開爐、 72 小時(shí)連續(xù)試驗(yàn)和全煤煉鐵等構(gòu)成。 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。 前爐渣鐵過道太長 ,造成渣鐵不易分離 。 出現(xiàn)的主要問題 : 設(shè)備管道系統(tǒng)容易堵塞 。 驗(yàn)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(dòng)密封裝置、氣動(dòng)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(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等。 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 。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(yàn)結(jié)果 ,解決試驗(yàn)中暴露出的各種問題 ,進(jìn)行改進(jìn)和完善。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。 熔池在強(qiáng)攪拌條件下實(shí)現(xiàn)渣鐵分離。 采用液體渣 焦流動(dòng)床進(jìn)行終還原 。 在實(shí)施“攀登計(jì)劃”的五年中 ,圍繞我國提出的煤氧熔融還原煉鐵工藝 (中國專利 )主體流程 ,開展了大量基礎(chǔ)研究和工程化研究。 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。因此 ,開發(fā)熔融還原技術(shù)將是我國鋼鐵工業(yè)非常緊迫的現(xiàn)實(shí)任務(wù)和長期的發(fā)展趨勢。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)。特別是“九五”攀登計(jì)劃項(xiàng)目“熔融還原技術(shù)基礎(chǔ)研究” ,在充分吸收了國外各種流程的經(jīng)驗(yàn) 和教訓(xùn)的基礎(chǔ)上 ,形成了適合于我國資源與能源結(jié)構(gòu)具有中國特色的煤氧熔融還原工藝 ,而且完成了半工業(yè)試驗(yàn) ,并在一些重大關(guān)鍵技術(shù)與環(huán)節(jié)上取得了突破 ,同時(shí)申報(bào)并獲批了多項(xiàng)發(fā)明專利。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。終還原裝置主要有半焦填充床、鐵浴爐、電爐 ,主要形成 3 大 類型 :一是以較高預(yù)還原度和半焦填充床為終還原爐相連接 ,低二次燃燒率的 COREX、 Finex。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。但 Finex 以粉礦取代塊礦和球團(tuán) ,以壓塊煤替代大部分焦炭是對 COREX 最重要的發(fā)展。 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。投產(chǎn)后的運(yùn)行狀況非常好 ,產(chǎn)量可達(dá)到 80 萬噸 /年水平 ,其余指標(biāo)也達(dá)到或超過預(yù)定的目標(biāo) ,于是在 2021 年 8 月POSCO 決定建造 150 萬噸 /年 Finex 以取代其原有的中型高爐 ,計(jì)劃于 2021 年投產(chǎn) ,實(shí)際直到 2021 年 4 月才正式投產(chǎn)。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)。1995年 CRA公司和 RTZ公司合并 ,組建了 Rio Tinto集團(tuán)公司 ,于 1997年 1999年以爐缸直徑 ,經(jīng)歷了 132天各種各樣的試驗(yàn) ,其中最長的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間為 38天 ,先后共生產(chǎn)鐵水 2萬多噸 ,為 HIsmelt技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。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)。 COREX 技術(shù)發(fā)展至今移植大型高爐的成熟技術(shù)逐漸增多 ,如耐材配置、冷卻裝置、局部的爐型、布料方式等使其生產(chǎn)的穩(wěn)定性大為提高 ,爐齡也有明顯延長 ,產(chǎn)能進(jìn)一步擴(kuò)大 ,技術(shù)正逐步走向成熟 (2)進(jìn)入示范性工廠試 驗(yàn)的 Hismelt 和 Finex 技術(shù) 現(xiàn)在正在進(jìn)行商業(yè)示范性規(guī)模生產(chǎn)的有 2家 ??澳大利亞的 Hismelt(見圖23)和韓國浦項(xiàng) Finex(見圖 24 和圖 25)。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。第三套 C2021 型于 1998 年 12 月在南非薩爾達(dá)納建成投產(chǎn) 。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。 1985 年 4 月 VAI 與南非依斯科爾公司簽約決定在 Pretoria 廠建造一座 C1000 型的 COREX 裝置 ,年產(chǎn)鐵水 30 萬噸 ,1989 年 11 月 10 日正式投產(chǎn)。 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。并實(shí)現(xiàn)集成創(chuàng)新 ,促進(jìn)鋼廠生產(chǎn)流程的整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化 ,提