熔融还原炼铁工艺在冶金钢铁工程中的应用

摘要：作为新一代的炼铁工艺——熔融还原炼铁技术越来越受到国内的重视。本文主要探讨熔融还原炼铁工艺在冶金钢铁工程中的应用。首先介绍了Corex和HIsmelt两种工艺，然后就炼铁工艺在经济、环境等方面的不同要求提出可行性判别指标，以高炉工艺、Corex和HIsmelt进行对比，并通过实例来判别三种工艺的优劣，最后得出Corex和HIsmelt更适应环保方面的要求。

关键词：熔融还原；炼铁工艺；冶金钢铁工程；

Abstract :As a new generation of iron craft, melting reduction iron-making technique has been more and more domestic attention. This paper mainly discusses the melting reduction iron-making process in metallurgical steel engineering application. First introduced the two kind of technology and HIsmelt Corex, then ironmaking in economic, environmental technology the different requirements feasibility discriminant index, the blast furnace process, and HIsmelt Corex were compared, and through the examples to discrimination three process quality, finally draw more adapted to environmental protection and HIsmelt Corex requirements.

Key words :Melting reduction; Iron-making process; Metallurgical steel engineering

中图分类号：TF4 文献标识码：A 文章编号：

当前国内较为普遍的炼铁工艺仍是高炉炼铁技术，环境污染重和工艺流程长的缺点越发地突显。从环保及焦煤的枯竭的现状出发，对新的炼铁工艺探索让我们看到熔融还原炼铁技术的美好前景。

熔融还原炼铁技术——Corex和HIsmelt

所谓熔融还原技术就是用非焦煤直接生产出热态铁水的工艺技术，它具有还原反应快、对原料的限制条件少等特点，它对煤种的选择没有过多的限制，这种直接使用煤的特点使其工艺成本低、环境污染小、工艺流程更容易控制。HIsmelt、Corex工艺是继具有悠久历史的高炉炼铁技术之后的比较先进的炼铁工艺技术。

（一）Corex

Corex以竖炉为基础,属于相对较早期的一代,是世界上唯一已实现工业生产的熔融还原炼铁技术,其熔融还原装置由两部分组成,上部是预还原竖炉,矿石原料(块矿、球团矿、烧结矿)及熔剂通过装料设备和布料器分批装入竖炉中;下部是熔融气化炉,煤从气化炉顶上加入,从炉下部吹入氧气,煤在炉内气化燃烧,产生的粗还原煤气经除尘器除尘、调温后送入竖炉中,与竖炉中的矿石进行氧化还原,生成块状海绵铁,经螺旋输送装置送入熔融气化炉。海绵铁在熔融气化炉中进一步还原、熔化和造渣,直到铁水和渣分离。然后同高炉一样,进行出渣、出铁。到目前为止,Corex设备型号由C-1000提升为C-3000,年产能力从30万吨提高到150万吨。先后已有印度、南非、韩国等国家Corex设备投入运转,中国宝钢集团也引进了C-3000技术,在宝山罗泾地区建设了世界第一座Corex3000工艺项目。

（二）HIsmelt

HIsmelt则属于金属熔池熔融法,是较新的一代,原料经流化床设备预热预还原后,由喷枪喷入熔融还原炉;煤粉和熔剂也由喷枪喷入。富氧(体积分数为30% ~35% )、高温热风(1 200℃)从炉顶喷入。熔融还原炉内发生反应产生大量气体,使熔池剧烈沸腾。熔池逸出的CO、H2在从炉顶喷入的热风作用下发生二次燃烧释放热量,来熔化喷入的固体原料。铁水经过虹吸排出,炉渣定期从水冷渣口分批排放。首座Hismelt商业示范厂位于西澳大利亚的奎那那工业区,由力拓集团、纽克公司、三菱公司和首钢集团合作建设,2005年产出了第一炉铁水。

二、高炉、Corex和HIsmelt三种工艺对比

不同的炼铁工艺在经济、环境等方面都存在着不同的要求，下文从经济、环保和技术三个主要的方面对炼铁工艺技术作出可行性的判别指标，并就三种炼铁工艺做出了指标对比分析。

首先经济方面：当下对高炉、Corex费用差别都存在不同的看法，大多认为Corex投资成本要高于高炉，而较之于高炉的生产成本则较低。在生产过程中若Corex拥有廉价燃料则它的费用优势就会显示出来，它的吨铁投资成本也会低很多。而对于HIsmelt来言，对于燃料的要求会宽松很多，占地面积小，它的生产成本比高炉低20-30%。

其次环保方面：从污染排放来看三种工艺存在的差别，高炉的废水产生量大，排放的有害物质较多，另外处理成本也较高。高炉产生的污染物量大造成很大的危害性。它产生诸如高炉渣等多；Corex 废水的产生量小，污染物少，废水的处理成本相对较低。它也会产生如高炉渣等固体废物；HIsmelt废水的产生量小，水污染物种类相对较少，处理成本也低；从循环经济角度出发，高炉煤气多用于发电厂燃料与焦炭煤气混合供轧钢加热。炉顶煤气经处理后可以循环使用，但含有大量的氮气。像高炉水渣等回收利用率较高；Corex技术处理的煤气可以作燃料还可以生产海绵铁，副产煤气可替代焦炭、煤粉等还原剂。熔融还原炉渣，多种固废都可以进行回收综合再利用，另外废水利用循环率也高； HIsmelt的煤气热值与高炉相当，多余的可以输入管网实现煤气综合利用。

最后技术方面：高炉的工艺历史悠久，技术成熟，在钢铁生产中处于主要地位。在操作工序上比较麻烦，需要焦化、烧结等，操作不灵活。对原料和燃料的要求都比较高。现代高炉法生产铁水质量较好，但是硅的含量较低。在能耗上高炉的吨铁综合能耗大，煤炭耗量相对不高，氧耗量较小。在产业政策上高炉按照《钢铁产业发展政策》淘汰小高炉；Corex的技术较成熟，C-1000工业生产16年以上，C-2000已投产使用,C-3000也正在走进实际应用中。在生产工序上不需要焦化、烧结，工艺灵活，开停炉也较为的方便。对于原料和燃料要求宽松，但对矿体尺寸有一定要求。生产铁水质量好，硅的含量高硫的含量则较低。吨铁综合能耗也较大，煤耗量大，不需要焦炭，氧耗量大。产业政策要求根据国家重点支持引进研发领域，符合循环经济和清洁生产的产业发展政策； HIsmelt是较新的技术，正处于中间试验阶段。工序操作简单，不需要焦化、烧结、工艺灵活。对于原燃料要求都比较宽松，可使用任何钢铁厂废弃物。生产铁水质量好，不含硅，但含硫量较高。吨铁能耗相对较小，不需要焦炭、氧耗量较小。产业政策要求根据国家重点支持引进研发领域，符合循环经济和清洁生产的产业发展政策。