【正文】 標(biāo)，加上還原技術(shù) 不穩(wěn)定，一般情況下還原出的海綿鐵品位在 8689%、金屬化率在小于 92%、脈石含量在 514%，難以達(dá)到生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼和特種鋼的要求，與國外還原鐵產(chǎn)品相比存在很大差距，因此國內(nèi)一些大型鋼鐵企業(yè)至今依然選擇從國外進(jìn)口質(zhì)量較好的直接還原鐵產(chǎn)品。項目試驗相關(guān)數(shù)據(jù)表如下（表 、表 和表 ） 表 (DRI)主要化學(xué)成分 原料 金屬化率 C 鐵礦石 冶煉碳鋼粉塵 冶煉不銹鋼粉塵 表 碳耗和氧單耗 項目 單耗 35 碳耗 RHF 熔化 DRI 547kg/t 鐵 熔化爐熔化 DRI 461kg/t 鐵 合計 1008kg/t 鐵 其他 (O2) 451Nm3/t 鐵 表 熱 DRI， 50 萬 t/a 級熔化爐總碳材單耗預(yù)測 項目 單耗 工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備 (熱DRI) 冷 DRI 熱 DRI DRI 溫度 25℃ 800℃ 800℃ 鐵水生產(chǎn)率 (產(chǎn)能： kt/a) (13kt/a) 67t/h(500kt/a) 碳碳耗 RH 熔化DRI 547kg/t 鐵 517kg/t 鐵 509kg/t 鐵 熔化爐熔化 DRI 461kg/t 鐵 281kg/t 鐵 198kg/t 鐵 合計 1008kg/t鐵 798kg/t 鐵 707kg/t 鐵 其它 (O2) 451Nm3/t 鐵 273Nm3/t 鐵 206Nm3/t鐵 本項目通過 磨選、篩選工藝減少了二次還原的能源消耗 本項目在進(jìn)行二次還原之前，增加了磨選工藝和篩選工藝，將大量的雜質(zhì)在二次還原之前去除（在其他工藝環(huán)節(jié)再利用），與其他工藝相比，消耗的能源顯著降低，起到了良好的節(jié)能效果。 本項目通過尾礦二次磁選提高了資源利用率 本項目通過磨選產(chǎn)生的尾礦，通過二次磁選將其中的含鐵物質(zhì)分離后再利用，實現(xiàn)了對鐵礦資源的最大化利用，做到了真正的變廢為寶，與其他工藝相比，對資源的利用率大大提高。 36 本項目通過尾礦處理工藝減少了環(huán)境污染 通過 本項目工藝對含鐵廢料的綜合處理過程可以看出，本項目已實現(xiàn)了對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，同時本項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。 本項目 爐體結(jié)構(gòu)設(shè)計主要 圖如下 圖 1A A12335 5 54 4 4 46788 83333 37 圖 創(chuàng)新豎爐爐體剖面圖 圖 2圖 345 5 55 5 55 5 544 42 2 22 2 22 2 2182801802803803804 804805201 38 圖 新豎爐爐體俯視圖 本項目結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新效果 還原反應(yīng)管的周邊均為燃燒室，具有對還原室內(nèi)更好的加熱效果 傳統(tǒng)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)的氣體溫度分布不均勻。由于還原反應(yīng)管 2 的周邊為燃燒室 4，因此沿還原反應(yīng)管 2 的周向各點均能夠朝還原反應(yīng)管 2 的中心輻射熱量，因此能夠?qū)€原反應(yīng)管 2 中的物料進(jìn)行較均勻、穩(wěn)定的加熱。 39 為了便于豎爐的建造，還原反應(yīng)管 2 由至少兩個管節(jié) 3 軸向?qū)佣伞２捎蒙鲜鼋Y(jié)構(gòu)后，建造豎爐時只需要將規(guī)格相同的管節(jié) 3 軸向?qū)悠饋砭湍軌蚪ǔ蛇€原反應(yīng)管 2，大大的節(jié)省了建造的時間和成本。該布料裝置 8 的作用在于，當(dāng)向還原反應(yīng)管 2 內(nèi)加入進(jìn)行還原反應(yīng)的物料時，同時向還原反應(yīng)管 2的內(nèi)壁上鋪設(shè)防粘料，進(jìn)行還原反應(yīng)的物料由于受到該防粘料的阻隔無法與還原反應(yīng)管 2 的內(nèi)壁接觸，從而杜絕了物料與還原反應(yīng)管 2 內(nèi)壁粘接的問題。 布料裝置 8 的結(jié)構(gòu)如圖 3 所示，該布料裝置 8 包括設(shè)置在還原反應(yīng)管 2 的上端口 201 內(nèi)作為物料通道的布料管 801，該布料管 801 的外壁與還原反應(yīng)管 2 的內(nèi)壁之間構(gòu)成防粘料的進(jìn)入通道 804。 使用時，進(jìn)行還原反應(yīng)的物料從布料管 801 的管腔進(jìn)入還原反應(yīng)管 2，而防粘料則從布料管 801 的外壁與還原反應(yīng)管 2 的內(nèi)壁之間所 40 構(gòu)成的進(jìn)入通道 804 進(jìn)入還原反應(yīng)管 2，既保證防粘料與進(jìn)行還原反應(yīng)的物料不會相互干涉，并且又能夠通過進(jìn)入通道 804 使防粘料形成一個管狀的保護(hù)簾，從而徹底的杜絕了物料與還原反應(yīng) 管 2 內(nèi)壁粘接的問題。通過該底部出料機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計，提高了出料的自動化水平和生產(chǎn)效率，起到了方便、靈活的積極效果，同時大大降低了勞動強度。針對現(xiàn)有豎爐法存在的突出問題，本項目開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化 的主要內(nèi)容包括： 對傳統(tǒng)豎爐法生產(chǎn)工藝進(jìn)行全面優(yōu)化和改進(jìn)，實現(xiàn)利用煉鋼除塵污泥、煉鋼瓦斯泥、瓦斯灰等含鐵廢料，同時生產(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， 41 變廢為寶，實現(xiàn)對廢料及尾礦的充分利用； 針對傳統(tǒng)豎爐易粘連、結(jié)瘤甚至常常出現(xiàn)生產(chǎn)被迫中斷并影響產(chǎn)品質(zhì)量的問題，研發(fā)可防止物料與反應(yīng)容器內(nèi)壁粘接的防粘布料裝置，保障設(shè)備的正常運行并提高熱能利用率和金屬還原率。 通過新生產(chǎn)線的基礎(chǔ)建設(shè)、設(shè)備安裝調(diào)試和投產(chǎn)，逐步形成還原鐵系列產(chǎn)品的規(guī)?；a(chǎn)。從工藝角度出發(fā)，直接還原主要由還原流程和冷卻流程兩部分組成，見圖 31。 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度不均等，導(dǎo)致對爐料的加熱不均勻，對還原效果產(chǎn)生一定影響； 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 42 上砌筑形成，建造時間長； 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； 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。同時結(jié)合豎爐的創(chuàng)新，對生產(chǎn)工藝進(jìn)行了重大創(chuàng)新，增加了一次還原后再行磨選并二次還原的工藝、尾礦二次磁選制鐵中礦回用造球工藝以及尾礦沉淀壓濾等工藝，不僅有效提高了金屬資源的利用率，而且實現(xiàn)了良 好的環(huán)保清潔生產(chǎn)效果。 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。上述外燃管式直接還原豎爐及生產(chǎn)工藝可實現(xiàn)利用煉鋼除塵污泥、煉鋼瓦斯泥、瓦斯灰等含鐵廢料，同時生產(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，較傳統(tǒng)豎爐直接還原法節(jié)約能耗標(biāo)煤 400 kg/t。 防粘布料裝置創(chuàng)新 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)而有序運動，既保證防粘料與進(jìn)行還原 反應(yīng)的物料不會相互干涉，并且又能夠通過進(jìn)入通道使防粘料形成一個類似于管狀的保護(hù)簾，徹底解決了傳統(tǒng)豎爐還原時物料粘結(jié)易堵、設(shè) 44 備故障多發(fā)的問題。 項目內(nèi)其他部分 還原氣的供應(yīng) 還原氣流程見圖 。 還原流程 還原流程由豎爐還原帶、爐頂煤氣換熱器、爐頂煤氣激冷 /洗滌系統(tǒng)、工藝氣循環(huán)壓縮機、壓縮機二次冷卻器、 CO2 吸收器、工藝氣加濕器和工藝氣加熱器等組成。為獲得滲碳過程的最優(yōu)控制，還原氣通過一個增濕罐，加入少量的水蒸汽，然后通過工藝氣加熱器（ PGH）加熱到 930℃ 。在豎爐的還原帶，鐵礦石首先通過熱的還原氣的熱量傳遞預(yù)熱到還原過程所需的溫度水平。還原反應(yīng)的機理包括還原劑氣體在反應(yīng)界面的吸附催化、固相層內(nèi)離子和電子的擴(kuò)散、新 45 相核的形成及長大等。在此環(huán)節(jié)，還原過程中產(chǎn)生的水得到濃縮并且從氣流中脫除，氣體中攜帶的大部分的灰塵也被分離出去。 冷卻氣體流程 豎路下部的錐形段是豎爐直接還原的冷卻帶。在冷卻帶產(chǎn)品被冷卻，同時產(chǎn)生部分直接還原鐵的滲碳反應(yīng)： 46 2423223234232323HCCHOHCFeHCOFeCOCFeCOFeHCFeCHFe???????????? 還原區(qū)域也進(jìn)行部分滲碳反應(yīng)。滲碳反應(yīng)總體的高吸熱行為強化了直接還原鐵的冷卻過程。直接還原鐵在大約 55℃ 的條件下通過旋轉(zhuǎn)閥排出豎爐的冷卻帶。 本項目計劃進(jìn)度 表 項目階段工作進(jìn)度表 階段時間 工作內(nèi)容 項目 單位 2021 年 2021 年 2021 年 2021 年 2021 年 產(chǎn)銷量 萬噸 銷售收入 萬元 毛利潤 萬元 凈利潤 萬元 50 可研報告編制 人員招聘培訓(xùn) 項目基礎(chǔ)施工 生產(chǎn)線裝備安裝 項目設(shè)備訂貨 設(shè)備安裝調(diào)試 試運行 現(xiàn)有生產(chǎn)和加工條件 必要的生產(chǎn)場地、原輔材料堆場、固廢轉(zhuǎn)運場及電力等配套設(shè)施； 作為主體生產(chǎn)設(shè)備的本公司自建的 外燃管式直接還原豎爐； 必要的供氣、供熱設(shè)備，包括環(huán)保型 煤氣發(fā)生爐、燃煤等； 生產(chǎn)設(shè)備，如： 圓盤造球機、球磨機、磁選機、球磨機、磁選機 等。 必要的技術(shù)和生產(chǎn)人員。 另外，項目需要繼續(xù)投入一定的研發(fā)費用和生產(chǎn)流動資金。直接還原鐵作為有害雜質(zhì)少的鋼鐵原料主要用于氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼、電爐煉鋼和高爐煉鐵。例如，美國在 25 年內(nèi)，碳素鋼廢鋼的 Cu 含量增加了 20％， Ni 含量增加了 倍， Sn 含量增加了 2倍。因此，直接還原鐵是改善鋼材質(zhì)量、增加鋼材品種、發(fā)展鋼鐵冶金緊湊流程不可缺少的原料。使用 0 至 50%的用秘魯球團(tuán)礦生產(chǎn)的 DRI 時，鋼水收得率基本未受影響。配加 DRI 后可以減少加料次數(shù)、縮短加料時間。統(tǒng)計表明，配加 12%～ 30%的 DRI，一般可使一爐鋼的冶煉時間縮短 3～5 min。表 22 是配加不同重量 DRI 的 274 爐鋼冶煉電耗的統(tǒng)計結(jié)果。 表 DRI 加入量對電爐電耗的影響 統(tǒng)計爐數(shù) 每爐 DRI加入量/t 裝料次數(shù) 冶煉電耗/ 23 20 3 502 179 30 3 495 13 40 2 480 59 50 2 495 表 的結(jié)果表明，每爐 DRI 用量從 20 t 增加到 50 t 時，冶煉 53 電耗不但沒有增加，反而有所下降。 （ 4）對電極消耗的影響 DRI 用量在 0%～ 50%之間時，電極消耗基本相同； DRI 使用比例增加，通電時間會延長，但是， DRI 連續(xù)加入期間電能輸入均衡穩(wěn)定，減少了因塌料等原因造成的電極折斷事故。隨著 DRI 加入量的增加，對這些有害元素有明顯的稀釋作用（圖 ）。在提高了 DRI 的使用比例后，這種裂紋明顯減少。 2．轉(zhuǎn)爐煉鋼 中的應(yīng)用 氧氣轉(zhuǎn)爐雖以高爐鐵水為主要金屬料，但仍約需 10％的廢鋼作 54 為冷卻劑。在林茨第三煉鋼廠 130t 轉(zhuǎn)爐上用 3000t Midrex DRI 進(jìn)行了 148 爐試驗。結(jié)果發(fā)現(xiàn)： ①用 DRI 冷卻時，鋼中硫含量為 ％；用廢鋼冷卻時，鋼中硫含量為 ％；②鐵水中銅含量為 ％，用DRI 冷卻時鋼中銅含量保持不變，但用廢鋼冷卻時，鋼中銅含量為％；③用 DRI 冷卻時，鋼中氮含量為 ％，用廢鋼冷卻，鋼中氮含量為 ％；④用 DRI 冷卻時的鋼中磷含量比只用廢鋼冷卻時低 ％；⑤由于鐵礦石含有少量的鉻、鎳、錫、砷，因此由鐵礦石生產(chǎn)的 DRI 在成分上占有優(yōu)勢，在德國的 HYL 廠 100t 工業(yè)轉(zhuǎn)爐上的 3 爐次試驗 中，鉻含量為 ％、鎳含量為 ％、錫含量為 %。鞍鋼第二煉鋼廠轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)在未使用 DRI 時，噸鐵耗氧量為 ，使用 DRI后噸鐵耗氧量為 ，比使用前下降了 ； （ 3）當(dāng) DRI 為粒狀時，可以連續(xù)加料，從而使轉(zhuǎn)爐熔池溫度和成分連續(xù)變化，有利于連續(xù)測溫和自動化煉鋼。結(jié)果表明，鐵水的金屬化率提高 10％，增加鐵水 8％左右，降低