基于转底炉直接还原技术

转底炉直接还原炼铁工艺的发展2010-02-24 17:02:19 作者：phpcms来源：浏览次数：571 网友评论 0 条一、前言为了满足冶炼高纯净钢的要求, 炼钢生产对纯净铁资源的需求越来越大。

与此同时, 优质废钢与铁资源却日益短缺其价格不断升高, 对炼钢生产影响很大, 为此，各国冶金工作者开发了许多直接还原或熔融还原工艺来为炼钢生产提供质优价廉的纯净铁资源。

但由于技术、投资等方面的原因，真正具有市场竞争力、适合于工业应用的并不多见。

同时，钢铁厂每年生产的大量含铁废弃物也给环保带来很大的压力。

如何对其进行回收利用是困扰冶金行业的一个难题。

直接还原工艺中气基法虽然具有生产效率高，生产规模大，能耗低和容易操作等优点，但必须以一次能源---天然气为还原剂，因此该工艺只能在天然气资源丰富的国家得以发展。

而煤基法以煤作为还原剂，较好的解决了气基法的不足。

目前世界上很多国家都在开发煤基直接还原新技术，有些技术已经应用于工业生产。

其中，转底炉法以其原料适应性强和操作工艺的零活性等优点，引起冶金界的高度重视。

但由于原料条件和对产品质量要求的不同，转底炉直接还原炼铁又发展为FASTMET，ITKM3和DRYIRON等不同工艺路线。

二、FASTMET工艺早在50年代Midex的前身Ross公司就发明了转底炉含碳球团直接还原法。

1964~1966年进行了2t/h规模试验。

1974年Inco公司开始研究把转底炉用于处理电炉生产不锈钢产生的氧化物粉尘的方法，并建立了一座年处理2.5万吨废料的工厂。

经转底炉预还原的球团，通过运输罐热装入电炉。

1978年美国Inmetco在宾州埃尔伍德市建成一座年处理5.6万吨电炉钢厂粉尘能力的转底炉，回收锌及可用作电炉原料的含Cr，Ni的还原铁。

1982年Mid ex公司将转底炉法命名为FASTMET，用于煤基直接还原。

神户制钢收购Midex公司后，199 5年开始建设2.5t/h示范装置，经过两年半试验后，认为Fastmet技术成熟可靠，已达到商业水平化水平。

转底炉工艺关键技术分析转底炉还原一般包括原料混合、球团制备、直接还原、直接还原铁进一步处理等主要环节,目前转底炉直接还原技术的关键点如下。

1.符合生产的高强度球团的制备转底炉一般以冷固结含碳球团为处理对象,由于处理对象广泛,原料的粒度、强度、亲水性有很大差异,因此在球团的制备过程中对粘结剂的品种与使用量上也有不同的要求。

冶金中常用的球团制备方式有两种,圆盘造球和压球。

圆盘造球在设备成本与生产技术上相对比较成熟,但是生产的球团含水量高,后续工艺烘干要消耗很大的能量,一般使用膨润土做粘结剂,直接还原后膨润土成分大部分留在直接还原球团中,降低产品品质。

冷固结成型的方式设备造价与维护成本高,使用粘结剂量较多,粘结剂消耗占成本很大比例,但制得球团可以直接入炉,使用有机粘结剂燃烧过程中可以供应部分热量,且燃烧产物少,不会影响到直接还原后产品品质。

2.转底炉布料、出料方式以年处理力量20万吨转底炉为例,转底炉中径有21m,炉床内外半径差有5m,转底炉工作时内外环的线速度差值在0.5~1m/min。

将球团匀称散布在这样连续移动且各点位移速度并不相同的料台上是布料技术的难点,假如不能实现匀称布料必定使物料在炉膛内受热程度不一,从而影响物料的还原品质,导致生产率低下。

同时,假如布料装置安装的位置假如过高,布料过程中球团自由落下会产生肯定的冲击力,过大的冲击一方面会使球团的破损率增加,影响产品质量,长期对炉床进行冲击造成炉床的使用寿命降低。

假如安装位置较低位于炉膛口四周,工作环境的温度较高,布料装置在高温下稳定运行对装置有很高的要求。

转底炉的出料装置处理物料的方式与布料类似,要求更高的使用温度环境和连续使用的较强耐磨性能。

3.处理对象的冶金性能不同的处理对象铁氧化物以不同的结合形式存在,品位、杂质成分、还原性等影响因素对直接还原都有很大的影响。

在确定转底炉处理对象后,需要对原料的冶金性能进行具体的讨论,做好充分的技术预备,确定转底炉工艺适合用于处理,能够获得预期直接还原铁、除尘灰与熔炼渣产品后方能进行转底炉的建设。

利用转底炉直接还原与矿热电炉熔融还原处理铜渣的方法与流程技术特征：1.一种利用转底炉直接还原与矿热电炉熔融还原处理铜渣的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)原料处理：将铜渣、硅石粉、还原剂与粘结剂经过配料、混合后，再经过压球工艺制备成铜渣含碳球团，将铜渣含碳球团烘干待用；2)转底炉还原与球团焦化增强：将步骤1)所得铜渣含碳球团送入转底炉进行还原，得到氧化锌粉、金属化球团；3)硅铁冶炼：将步骤2)转底炉排出的高温金属化球团直接送入矿热电炉冶炼，得到硅铁合金与炉渣。

2.如权利要求1所述的利用转底炉直接还原与矿热电炉熔融还原处理铜渣的方法，其特征在于：所述步骤1)中，铜渣为火法炼铜排出的炉渣经过缓冷、细磨浮选回收铜之后的尾矿，含tfe：30％～50％，zn：1％～3％、sio2：30％～40％，粒度-325目占比大于80％。

3.如权利要求2所述的利用转底炉直接还原与矿热电炉熔融还原处理铜渣的方法，其特征在于：所述步骤1)中，硅石粉含sio2大于97％，粒度组成为：3mm～2mm占13％～15％、2mm～1mm占40％～50％、1mm以下占35％～45％。

4.如权利要求3所述的利用转底炉直接还原与矿热电炉熔融还原处理铜渣的方法，其特征在于：所述步骤1)中，还原剂为炼焦用煤，其粒度为-3mm占比100％，粘结指数大于90。

5.如权利要求4所述的利用转底炉直接还原与矿热电炉熔融还原处理铜渣的方法，其特征在于：所述步骤1)中，铜渣、硅石粉、还原剂的质量配比为100：(270～290)：(240～260)，铜渣烘干后水分小于2％。

6.如权利要求1所述的利用转底炉直接还原与矿热电炉熔融还原处理铜渣的方法，其特征在于：所述步骤2)中，转底炉内的还原温度为1150℃～1330℃，还原时间为25min～40min，所得氧化锌粉的锌含量大于60％。

7.如权利要求6所述的利用转底炉直接还原与矿热电炉熔融还原处理铜渣的方法，其特征在于：所述步骤2)中，转底炉排出的金属化球团抗压强度达到2500n～2800n/个，金属化率大于85％。

转底炉直接还原电炉与转炉熔分项目
一、项目基本情况：
1、项目名称：转底炉直接还原电炉与转炉熔分
2、建设规模：30万吨直接还原铁生产线一条。

3、市场分析：
转底炉是从国外引进的技术，这种方法在国外用于处理钢厂废弃的废渣、尘泥、氧化铁皮等各种含铁原料，以及用铁精粉加工成优质海绵铁，供转炉或电炉进行冶炼。

此项目无须建设高炉、焦化厂、烧结厂，但需要建一个氧气厂以供转炉（电炉）炼钢，因而投资较少；对环境污染差，废水、废气排放少；对二次能源可回收利用好，一方面用煤气直接还原是对煤气的回收利用，第二方面项目本身的高温废气可用于对混合球进行加热烘干，还可以通过余热锅炉发电，可解决本项目40%用电；此方法技术成熟，生产钢质较好，适合练特种钢。

4、技术来源：铁精粉与20%的煤粉以及粘结剂混合后造球并烘干送入转底炉用煤气加热产生还原反应，随着炉底的旋转，炉料依次经过预熟、还原区、中性区。

反应完毕后，还原铁进入电炉进行熔分，分离出铁水，高温铁水进入转炉（电炉）中吹氧降碳，加入合金出炉浇成连铸坯，热送至轧钢厂轧材。

二、项目投资：
1、投资估算：项目总投资30000万元，其中固定资产投资27000
万元，流动资金3000万元。

2、经济效益预测：销售收入110000万元，利润14000万元，税金7700万元
三、项目前期工作情况：正在谋划中。

四、联系方式：
邮政编码：
联系人：
联系电话：
邮箱：。

XX钢铁公司100万吨海砂直接还原转底炉工艺初步方案1.前言XX股集团有限公司有获得新西兰含铁和钒钛海砂低价稳定供应的便利条件，以海砂为原料提炼铁和钒钛，对于日照钢铁公司的发展具有巨大经济价值和长远战略意义。

根据海砂的物性和实际生产操作经验证明，海砂不适合作为主要矿原料在高炉中冶炼，而利用现代的直接还原技术提炼则是可行的。

因此，确定采用直接还原工艺，一期工程按100万吨还原铁规模考虑。

直接还原有气基和煤基两种工艺，目前同时做两种工艺的初步方案，进行比较，然后做出选择。

本说明书描述的是煤基工艺方案。

2. 煤基转底炉直接还原法的优势用煤作为还原剂的直接还原工艺称为煤基直接还原工艺。

我国煤炭资源丰富，因此煤基直接还原工艺适合在我国推广。

煤基直接还原工艺有回转窑法和转底炉法两大类。

回转窑法工艺开发得较早，例如SL-RN法于1969年开始工业应用，Krupp-CODIR法1973年建成第一套工业装置，回转窑法工艺用得也较多。

但是回转窑存在一些明显缺点，如允许工作温度较低（约1050℃），还原速度较慢生产率低，窑壁容易被熔渣粘附结圈，严重到一定程度就要停产处理。

转底炉法是继回转窑法之后开发出来的，美国国际金属再生公司开发的INMETCO转底炉法，第一套装置1978年投产；日本神户制钢和美国MIDREX 公司联合开发的FASTMET转底炉法，第一座商业化工厂在日本新日铁广田厂，于2000年投产。

目前普遍认为FASTMET工艺是较先进的煤基转底炉法工艺。

FASTMET工艺是把铁矿粉和煤粉混合加粘结剂制成球团，在转底炉内随炉底旋转而被加热到1250~1350℃，球团矿中的氧化铁在高温下被碳元素还原为金属铁，还原速度很快，还原时间很短。

球团矿在炉内还原过程中产生的一氧化碳，在环形炉中被用作主燃料源，只需要少部分外加补充燃料。

该工艺的主要特点是：(1)还原焙烧的物料是含碳球团矿，矿粉和煤粉之间紧密接触，给快速还原提供了良好条件；(2)还原焙烧工艺是薄料层在高温敞焰中加热，实现快速还原。

科技成果——转底炉煤基直接还原处理含铁尘
泥生产金属化球团
技术开发单位华北理工大学
所属领域新材料
成果简介
钢铁生产过程产生立大量的含锌粉尘，一般TFe含量（质量分数）为30%-70%，同时含有一定含量碳和钾、钠、锌等有害元素，根据含铁尘泥的特性，将各种含铁尘泥按照一定的比例配料，不仅可弥补单种原料成球性能的不足，提高球团的强度，还可在不添加或添加少量还原剂和熔剂的条件下，在转底炉内实现含铁尘泥球团的还原，充分利用尘泥中的Fe、C和CaO等有价资源，并对钾、钠、锌等有害元素进行富集，生产的金属化球团可以用作转炉炼钢的冷却剂，或加入高炉降低焦比和CO2排放。

关键技术
1、含铁尘泥的化学成分、物相及矿相组成、微观形貌、粒度分布的确定，冷压块工艺参数的优化及成分匹配技术；
2、含铁尘泥冷压块高温直接还原工艺技术。

经济效果
钢铁企业内部含铁尘泥的化学成分、物相及矿相组成、粒度分布、微观形貌的系统研究，冷压块过程工艺参数的优化；转底炉内含铁尘泥冷压块煤基直接还原工艺参数的确定；生产的金属化球团可以用作转炉炼钢的冷却剂，或加入高炉降低焦比和CO2排放。

实施条件
钢铁企业，具备一定生产能力。

项目成熟度
产品级：批产合格、图纸完备、工艺成熟合作方式合作开发。

转底炉熔融还原技术直接还原铁是以铁精矿粉为原料，在较低温度下用固体还原剂直接还原得到的固体海绵状铁，也叫海绵铁。

由于其成份稳定，杂质含量低是电炉冶炼优质钢的理想原料，其性能优于废钢。

直接还原铁－电炉炼钢短流程是钢铁冶金投资小、见效快的工艺流程，拟作为国家九·五重点项目，是很有发展前途的。

这种工艺流程国外已有数千万吨的生产规模，而我国尚属空白。

由于焦煤资源缺乏，不适于高炉炼铁的地区，采用直接还原铁－电炉炼钢流程，可以不用焦炭，生产直接还原铁所用原料来源广泛、价格低、产品市场大，本项目提供的工艺方法操作简单、易实施，经济效益好，资金回收快，一年即可收回投资且获利。

燃料：褐煤、烟煤、无烟煤均可。

其它材料：还原剂、保护剂、催化剂、水源广泛。

产品为直接还原铁，主要指标为：含铁90%以上，金属化率90%，P<0.030%，S<0.03%，C≤2%，SiO2≤5%等。

我国废钢年需求量3000万吨以上，国内可供应2600万吨左右，尚缺400～500万吨。

海绵铁可直接入炉，而废钢需切割加工，使用时又增加一笔附加费和废钢相比海绵铁是有竞争力的。

投资总额：300万元转底炉熔融还原技术是将配料、混料、制球和干燥后的含碳球团加入到具有环形炉膛和可转动的炉底的转底炉（RHF）中，在1350℃左右炉膛温度下，在随着炉底旋转一周的过程中，铁矿被碳还原。

当铁矿粉成含铁品位在69％以上，采用转底炉直接还原工艺，产品为金属化球团供电炉使用；当铁矿粉含铁品位不低于62％时，采用转底炉-造气炉的熔融还原炼铁工艺，产品为铁水供炼钢使用。

金属化球团可以作为高炉的原料。

转底炉剖视图转底炉断面图2 转底炉工艺流程3 熔融造气炉系统图4 功能∙直接还原设备：高品位铁矿粉和低灰分煤生产金属化率高的金属球团供电炉使用。

∙熔融还原的预还原设备：品位较低铁矿粉和煤炭得到的产品需要经过终还原，融化，使渣、铁分离，得到生铁。

∙处理钢铁厂含铁粉尘，产品的金属化率较高，可用作高炉原料。