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隧道窯反應(yīng)罐法直接還原煉鐵新工藝

近年來，資源供應(yīng)日益緊張的制約;原材料價格的上漲和產(chǎn)品價格的竟爭;環(huán)境保護的日趨嚴格；這三種因素又喚起了人們對直接還原鐵的熱情。純凈鋼的生產(chǎn)要求優(yōu)質(zhì)原料，廢鋼的不斷循環(huán)造成了廢鋼中有害元素的積累，必須用直接還原鐵去稀釋廢鋼中的有害元素，保證電爐能冶煉出合格鋼;長期以來冶金工作者期望改革鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)的長流程，降低成本和改善環(huán)保。隨著廢鋼循環(huán)量的增加，電爐鋼的比例會不增加，鋼中的有害元素含量必然會積累，必須發(fā)展還原鐵生產(chǎn)工藝和提高產(chǎn)品質(zhì)量來保證鋼材的質(zhì)量，這是世界鋼鐵工業(yè)發(fā)展的客觀規(guī)律;我國目前直接還原鐵的生產(chǎn)能力遠遠滿足不了鋼鐵工業(yè)發(fā)展的要求，產(chǎn)品質(zhì)量也不穩(wěn)定，要生產(chǎn)出的優(yōu)質(zhì)還原鐵，才能和進口還原鐵競爭，開創(chuàng)自己的市場。日本神戶鋼鐵公司開發(fā)的一種煉鐵新技術(shù)ITmk3，是一種避開在有襯煉鐵電爐中冶煉脈石含量高的預還原爐料的方法是在熔化前進行脈石分離，利用氧化鐵生產(chǎn)與高護生鐵質(zhì)量相似的鐵粒.神戶鋼鐵公司將ITmK3視作第三代煉鐵技術(shù). 在ITmk3工藝中，用粉礦和煤粉制成的復合生球裝入轉(zhuǎn)底護中加熱到1350-1500℃的溫度范圍，由于溫度高，復合球團迅速還原成鐵，并部分熔化，使得鐵從球團內(nèi)生成的液態(tài)爐法中分離出來。鐵粒含鐵96%~98%,碳2.5%~4.3%、硅0.2%、錳0.1%,硫和磷都在0.05%~0.06%范圍。鐵粒可直接裝入電爐或轉(zhuǎn)爐中使用. 我國先后開發(fā)過多種DRI生產(chǎn)工藝目前實施過的工業(yè)生產(chǎn)方法有：我國先后開發(fā)了多種DR1生產(chǎn)工藝，目前己實施或?qū)嵤┻^工業(yè)化生產(chǎn)的方法有:倒焰窯罐式法、隧道窯罐式法、冷固結(jié)球團回轉(zhuǎn)窯法、回轉(zhuǎn)窯一步法(鏈蓖機一回轉(zhuǎn)窯法)、斜坡爐法(XSH一A法)，以及使用塊礦的回轉(zhuǎn)窯法等。此外，還有許多工藝正在建廠或開發(fā)研究。如:自固結(jié)球團回轉(zhuǎn)窯法(CR1M M法)，回轉(zhuǎn)窯兩步法，轉(zhuǎn)底爐法，改進轉(zhuǎn)底爐法，連續(xù)爐法，自熱式煤礦球團法，煤基流化床法，煤制氣豎爐法，水煤漿制氣豎爐法，含碳球團(壓塊法)等。我國多數(shù)直接還原生產(chǎn)廠采用隧道窯反應(yīng)罐法，生產(chǎn)工藝落后，能耗高，對環(huán)境的污染嚴重，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性差。且大多是生產(chǎn)海綿鐵。本研究是在現(xiàn)有主要裝備——隧道窯基礎(chǔ)上，借鑒日本神戶第三代煉鐵技術(shù)思想，從直接還原反應(yīng)的根本理論出發(fā)，利用本公司現(xiàn)有隧道窯技術(shù)，已從試驗室系統(tǒng)研究開發(fā)隧道窯生產(chǎn)珠鐵的工藝。為優(yōu)化和工業(yè)化生成提供確實可行的理論依據(jù)。對含碳球團還原、熔分行為進行研究。對影響球團還原與熔分速率的因素如溫度、配碳量等進行研究，確定珠鐵形成的最佳條件；反應(yīng)動力學條件良好，氧化鐵的還原速度很快速，可以獲得高的金屬化率。對含碳球團還原熔分過程中硫行為進行研究。研究整個過程中硫含量的變化規(guī)律；對特殊礦石—釩欽鈦磁鐵礦和鈦精礦的含碳球團的還原熔分的基本規(guī)律進行研究。提出利用隧道要進行含鈦礦提鐵富鈦的設(shè)想；研究實現(xiàn)設(shè)想的新型添加劑和基本功藝參數(shù)，獲得鐵鈦分離的最佳條件；為擴大隧道窯珠鐵工藝對礦石的適用范圍提供了依據(jù)。

北京科技大學 2021-04-13

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