钢铁厂含锌尘泥转底炉炼铁工艺设计研究

因为环保和市场的需要,转底炉处理钢铁厂含铁尘泥及废弃物技术正在国内呈现出蓬勃的生命力。目前,国内已有多条转底炉直接还原生产线投入运行,转底炉技术能直接利用废弃粉尘中的碳还原氧化铁和氧化锌,金属化率达到70%,脱锌率达到80%,有效的解决了钢铁企业含锌粉尘的回收和利用。     

谈转底炉的发展

对目前国外转底炉炼铁发展和工艺进行了综合阐述，主要包含INMETCO 和Fastmet工艺，从Fastmelt的发展，到生产规模最大的美国动力钢的IDP，以及日本神户制钢、美国Midrex公司联合开发的转底炉生产铁块（Nuggets）的所谓Itmk 3（第三代炼铁法）等多种工艺。同时，对中国引进和发展这项技术阐述了其必要性和可行性。     

转底炉生产金属化球团工业性试验

昆钢根据对各种非高炉炼铁工艺进行基础调研，并与北京科技大学合作进行了昆钢原料条件下转底炉生产金属化球团的实验室试验研究，找到了昆钢原料条件下转底炉的适宜操作参数。根据研究结果，决定利用山西瑞拓熔融还原炼铁有限公司的转底炉，进行生产金属化球团的工业性试验，试验取得了成功。     

转底炉工艺系统基本化学反应的热力学分析

转底炉工艺是直接还原中煤基还原的一种,其内部的热力学反应主要包括含碳球团的自还原反应、含碳球团与氧化性气体间的氧化反应、含碳球团的脱碳反应、含碳球团排出气体的燃烧反应及喷吹焦炉煤气对直接还原的影响等5个部分。对转底炉内部温度、气氛、配煤比的控制,是转底炉直接还原工艺的关键。     

转底炉生产直接还原铁的工业性试验

为验证转底炉生产直接还原铁的可行性和经济性,采用云南铁矿资源组织开展了转底炉生产直接还原铁的工业性试验,共生产金属化率为79.29%的直接还原铁991.67 t。主要技术经济指标为:还原剂煤耗301 kg/t,发生炉煤耗290 kg/t,生产成本1 179.23元/t。试验结果为转底炉直接还原铁工艺的开发提供了理论依据。     

转底炉直接还原铁的工艺分析

介绍了转底炉直接还原铁的演变,分析了此种方法的工艺、结构、优点及国内外的现状,提出了转底炉直接还原具有强大的市场前景。     

钢铁厂含锌尘泥处理直接还原转底炉的设计与应用

根据钢铁厂含锌粉尘出料直接还原转底炉的工艺特点,详述了设计条件、设计参数选取、粉尘直接还原配料方案的物料平衡计算、转底炉生产工艺描述、基于物料平衡的热平衡计算以及炉型、特殊设备和自动控制等系统的设计过程,使转底炉关键设备实现了完全国产化。通过沙钢转底炉设计和应用实践证明,转底炉是一种适用于钢铁厂含锌固废和粉尘处理的高效、低能耗、低污染设备,可以进行推广应用。     

转底炉珠铁工艺及其在中国的应用前景

新的历史阶段,资源短缺和环保压力对钢铁企业的生存和钢铁工业的可持续发展提出了严峻挑战,开发炼铁新工艺成为必然。转底炉珠铁工艺是近十几年来兴起的一项煤基非高炉炼铁新工艺,并已经实现了商业化应用。该工艺能实现渣铁快速分离,得到高品质珠铁,且在能源、成本、环保、原料适应性等方面有较强的竞争力。综述了该工艺发展历程、基本特点和应用潜力,进而结合中国钢铁工业节能减排要求和资源现状,指出了该工艺在中国钢铁冶金和资源利用领域可持续发展中的意义。最后,简要介绍了针对该工艺课题组已有的研究基础。     

转底炉耐火材料砌筑新工艺

介绍了国内首座20万t/a含锌尘泥转底炉耐火材料砌筑工程中,各关键部位的砌筑新工艺,在充分准备、提前消化、统筹安排、改进工艺的前提下,最终确保了施工一次性通过验收,取得了良好的经济及社会效益。     

多层含碳球团转底炉内直接还原行为

 为明确转底炉内多层布料下球团的还原规律,采用含碳球团直接还原钒钛铁精矿,研究了还原温度和还原时间对不同层球团金属化率的影响以及铁精矿中各铁矿物的还原顺序。结果表明:多层球团的还原不同步,在上层球团还原完成并发生再氧化时,下层球团的还原仍在继续。球团的平均金属化率会随着还原温度的增加而提高,随着还原时间的延长出现先增高后降低的现象。在还原过程中存在一个获得最大金属化率的最佳还原时间（本试验为25min）。钒钛铁精矿中各铁矿物还原的难易程度按下列顺序依次增加：Fe2TiO5→Fe3O4→FeO→Fe2TiO4→FeTiO3。     

转底炉处理钢厂固废工艺的工程化及其生产实践

 钢厂含锌粉尘由于在高炉炼铁工艺中无法有效回收,造成了巨大的资源浪费和环境污染。美国和日本等国家采用转底炉工艺处理钢厂固体废弃物尤其是含锌铅的含铁粉尘,目前已经证明是成功的工艺。介绍了日照钢厂采用转底炉还原工艺处理钢厂固体废弃物,处理能力2×20万t,其特点是原料系统采用冷固结含碳球团,转底炉热源采用两段式煤气发生炉生产的煤气,采用空气、煤气双预热方式回收转底炉烟气系统的余热,金属化球团产品全部作为转炉炼钢的冷却剂使用。经过数月的调试,生产已经正常。其生产实践表明,转底炉工艺可以有效回收钢厂固体废弃物的有价元素,变废为宝。生产的金属化球团形貌保持完好,抗压强度高,金属化率可达到80%左右。转底炉还原工艺在国内成功地工业化生产,将对中国转底炉工艺的发展起到重大的促进作用。     

转底炉煤基直接还原铁矾渣回收铁锌联合工艺

开发了转底炉内铁矾渣含碳球团直接还原—熔分回收铁、烟气回收次氧化锌的联合工艺,研究了工艺参数对铁矾渣中铁和锌综合回收的影响。最佳工艺条件为:碱度2.5,配碳比1.4,还原温度1 300℃,还原时间30min,金属化率达到98.47%,铁回收率为95%,在还原阶段锌的挥发率达到94%,熔分结束锌的挥发率接近100%。在最佳工艺参数下进行了Φ3.0 m转底炉中试试验,得到全铁含量44.50%,金属铁含量34.71%,金属化率78%的金属化球团,锌挥发率达到92%。     

高炉炉底、炉缸新型耐材及其结构的设计与应用

山西通才3~#1300 m~3高炉炉底、炉缸设计时选用了一种新型耐火材料——"碳复合砖",该新型耐材兼顾传统炭砖和陶瓷杯材料的双重优点,既有炭砖优良的导热性和传统陶瓷杯材料的抗铁溶蚀性、抗氧化性,又克服了它们各自存在的不足。实践证明,这种新型耐材及其结构的使用,有利于提高高炉炉底、炉缸结构的安全性以及实现高炉高效、长寿的目标。     

国内煤基回转窑直接还原工艺及装置述评

直接还原是上世纪70年代迅速发展起来的一项新的冶铁工艺，着重对适合中国国情的煤基直接还原工艺和主要工艺装备－回转窑，在我国天津，辽宁，山东等重点企业实际应用的情况进行了系统的介绍和客观的分析与评价，并提出了国内开展这一技术应用的一些经验与建议，可供有关领导和技术人员参考。     

Investigation of Reduction and Smelting Mechanism in the Hi‐QIP Process

A new coal‐based reduction and smelting process for production of high quality iron pebbles in a rotary hearth furnace (Hi‐QIP Process) was developed. The reduction, carburization, smelting, and separating mechanism of the Hi‐QIP process were investigated. The experiments were carried out in a graphite heater furnace under rapidly heating up to 1773 K. A mixture of coal and ore produced molten metal and slag, which were held on the coal and did not come into contact with the refractory located under the coal layer. It is confirmed that the reduction of wettability between the iron and slag promotes the separation of them, when the content of FeO slag decreases. High productivity of the process is expected when using iron ore with small particle diameter and low gangue content. Favourable operating results were obtained in a pilot test using a rotary hearth furnace with a diameter of 7 m and a width of 1.5 m. This test demonstrated the possibility of continuous production of iron pebbles with high productivity (15t‐iron/d).     

全氧熔融气化炉直接还原新工艺

介绍了全氧熔融气化炉直接还原新工艺的工艺流程及其特点,并对解决该工艺流程中几个关键技术问题所采取的措施及工艺方案的可行性,作了分析和说明。