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摘要: 熔融還原法是指不用高爐而在高溫熔融狀態(tài)下還原鐵礦石的方法，其產(chǎn)品是成分與高爐鐵水相近的液態(tài)生鐵。開發(fā)熔融還原法的目的是取代或補(bǔ)充高爐法煉鐵。熔融還原以加速還原過程、降低能耗、簡(jiǎn)化流程和工藝設(shè)備為原則。發(fā)展廣義的熔融還原，開發(fā)合理的工藝和設(shè)備，解決當(dāng)前冶煉過程中存在的諸多問題，成為今后的研究方向。關(guān)鍵詞：熔融還原；液態(tài)生鐵；工藝；設(shè)備熔融還原是指非高爐煉鐵方法中那些獲得液態(tài)生鐵的冶煉工藝。19世紀(jì)60念得瑞典冶金學(xué)家愛克托普（S. Eketorp）為了將這種生產(chǎn)液態(tài)生鐵的方法和直接還原相區(qū)別，稱其為熔融還原。經(jīng)過多年的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前一般認(rèn)為即使利用燒結(jié)礦、球團(tuán)礦作為原料，甚***使用少量焦炭，但只要不以為其作為主要燃料的生產(chǎn)液態(tài)鐵水的非高爐煉鐵方法均屬于熔融還原的范疇。

隨著我公司技改項(xiàng)目“濕磨干燒”1000噸/日熟料生產(chǎn)線的投產(chǎn)，生料配制過程中，一直延用***今的二組份配料，即控制生料中鈣、鐵含量的配料方法已不適用新工藝線“中飽和比、高硅率、高鋁率”的配料要求。這就要求在控制生料中鈣、鐵含量的同時(shí)控制硅鋁的含量。本公司在及時(shí)運(yùn)用了上海愛斯特電子有限公司生產(chǎn)的DM2100型X熒光多元素分析儀以后，有效地控制生料率值，使新線在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)要求產(chǎn)質(zhì)量，取得了滿意的效果。其主要特點(diǎn)是：1、 操作方便由于采用了大屏幕中文顯示人機(jī)對(duì)話方式操作，使我們的操作人員不用專門培訓(xùn)就能迅速掌握操作方法，使用十分便利。2、分析速度快一個(gè)試樣從制備到打印出數(shù)據(jù)結(jié)果，只需10分鐘即能完成。3、重復(fù)性好我將同一只生料試樣，由三名操作工分別壓餅制樣后放入DM2100型X熒光多元素分析儀中測(cè)定其結(jié)果，見下表： 測(cè)定元素CaOFe2O3SiO2Al2O3化學(xué)分析值%44.152.0213.22.74甲測(cè)定結(jié)果%44.281.9913.132.78誤差%+0.13-0.03-0.07+0.04乙測(cè)定結(jié)果%44.172.0213.182.71誤差%+0.020-0.02-0.03丙測(cè)定結(jié)果%44.12.0113.242.76誤差%-0.05-0.01+0.04+0.02 以上所列數(shù)據(jù)可以看出，其測(cè)定結(jié)果完全符合分析精度要求，而且，人與人之間操作誤差也完全符合精度要求。目前，我公司已完全由儀器分析代替人工化學(xué)分析測(cè)定生料試樣，控制生料率值，不僅降低了分析人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且，降低了檢驗(yàn)成本，提高了分析精度，可謂一舉三得。4、儀器性能穩(wěn)定從多年使用該公司鈣鐵煤分析儀和半年前開始使用的多元素分析儀來看，該儀器對(duì)環(huán)境的適用性也很強(qiáng)，溫差、粉塵對(duì)測(cè)定結(jié)果基本無影響，而且使用***今從未發(fā)生故障，性能穩(wěn)定，廿十四小時(shí)不間斷工作，高頻率使用完全不影響測(cè)定，對(duì)斷電等情況發(fā)生后不會(huì)失去內(nèi)存數(shù)據(jù)，使用十分方便。5、儀器曲線的標(biāo)定在成功使用DM2100型X熒光多元素分析儀控制生料率值的同時(shí)，我必須提醒大家注意的是，儀器再好，離不開標(biāo)定一條完全適合本單位生產(chǎn)工藝的儀器工作曲線，這就是要求不同廠家必須認(rèn)真建立一套很好的生料標(biāo)準(zhǔn)樣品，只要獲得r>0.99以上的工作曲線。那么，我相信一定能得到很好的使用效果。

COREX流程存在問題　　1．COREX流程不屬于無焦炭煉鐵流程　　目前已投產(chǎn)的幾座COREX流程其生產(chǎn)操作依然離不開焦炭(占煤耗的15％～25％)，熔融氣化爐內(nèi)存在明顯的焦床，不僅在熔融氣化爐中要加入焦炭，在還原豎爐中也需要配加焦炭，以保證豎爐的物料順行。寶鋼C-3000噸鐵的焦炭加人量達(dá)到260kg，而且還使用了優(yōu)**質(zhì)焦炭。隨著更多的信息公布，印度的C-2000噸鐵焦炭的加入量實(shí)際上也達(dá)到**200kg。　　COREX流程宣傳的無需焦炭煉鐵，指的是不建焦化廠，焦炭可以購(gòu)買，轉(zhuǎn)移了流程的焦炭環(huán)境評(píng)價(jià)負(fù)擔(dān)。　　2．COREX工藝對(duì)礦石的質(zhì)量要求嚴(yán)格　　粉末大量入爐或粒度不均勻會(huì)造成豎爐料柱透氣性惡化以及煤炭流化床粉塵量過高，粒度太大則影響還原和加熱速度。因此入爐礦以中等的均勻粒度為佳(8～30mm)，由于優(yōu)**質(zhì)天然礦很少，實(shí)際上還是在使用熟料。目前主要使用氧化球團(tuán)礦，部分使用燒結(jié)礦。　　3. COREX對(duì)煤種的要求較高　　COREX對(duì)煤的要求較高，我國(guó)很多煤種不宜使用，另外COREX存在粉煤如何利用的問題。當(dāng)今采煤大多已機(jī)械化，原煤中含粉率較高，COREX要求使用塊煤將是一個(gè)潛在問題，且塊煤在儲(chǔ)運(yùn)過程中，產(chǎn)生粉末是不可避免的。目前寶鋼正在攻關(guān)型煤技術(shù)以及熔融氣化爐噴煤技術(shù)，以降低優(yōu)**質(zhì)煤礦的使用量。　　4. 產(chǎn)能由于預(yù)還原豎爐采用塊礦，氣固接觸面積較小，反應(yīng)速度慢，而熔融氣化爐的反應(yīng)速度很快，造成預(yù)還原爐和終還原爐的生產(chǎn)效率很難匹配。豎爐與熔融氣化爐的容積超過4000m3，COREX流程的設(shè)備綜合利用系數(shù)僅為0．9t／(m3·d)，大大低于高爐的利用系數(shù)。　　5. COREX煤耗　　由于進(jìn)入預(yù)還原豎爐的煤氣溫度低，還原動(dòng)力學(xué)差，導(dǎo)致噸礦氣量消耗大，熔融氣化爐要完成3項(xiàng)任務(wù)：①繼續(xù)還原豎爐出來的中等金屬化率球團(tuán)；②熔化爐渣和球團(tuán)；③產(chǎn)生豎爐預(yù)還原所需要的煤氣成分及煤氣流量。目前COREX的噸鐵綜合燃料比約為1000kg，遠(yuǎn)高于高爐流程，在能耗、排放等多方面，目前還無法與高爐流程競(jìng)爭(zhēng)。　　6. COREX流程的環(huán)保性COREX在宣傳環(huán)保優(yōu)勢(shì)時(shí)，忽略了自身需要的焦炭、燒結(jié)礦、氧化球團(tuán)的環(huán)境負(fù)荷情況。煉鐵環(huán)保中，焦化、燒結(jié)(球團(tuán))是廢氣、粉塵排放的主要源泉。如果單拿COREX與高爐主體相比，在SOx、NOx上COREX并不占優(yōu)勢(shì)，相反COREX本體的燃料比高于高爐，CO2排放( 2800kg／t)也遠(yuǎn)高于高爐本體(1400kg／t)。　　7. COREX的作業(yè)率　　寶鋼COREX熔融還原設(shè)備，自2007年11月出鐵以來C-3000的作業(yè)率一直不高，離設(shè)計(jì)指標(biāo)95.89％，相差甚遠(yuǎn)。除了新設(shè)備熟悉需要一個(gè)過程外，C-3000的還原豎爐事故率***高，以豎爐粘結(jié)與熱螺旋故障為主等。　　8. COREX的經(jīng)濟(jì)性　　寶鋼C-3000設(shè)備的利用系數(shù)低，噸鐵固定投資相當(dāng)高昂，包括大型制氧機(jī)、煤氣增壓機(jī)等。C-3000的操作成本也是相當(dāng)高昂的：燃料比過高，并且都為價(jià)格高昂的優(yōu)**質(zhì)焦炭與塊煤，另外，還要消耗550Nm3／t的氧氣。C-3000當(dāng)然還產(chǎn)生大量?jī)?yōu)**質(zhì)煤氣，可以發(fā)電或用于其他用途。但是其發(fā)電效益不明朗，正常火力發(fā)電使用質(zhì)量一般的電煤，而用C-3000的尾氣發(fā)電，用的是價(jià)格高昂的焦炭和優(yōu)**質(zhì)塊煤。　　因此，COREX絕**對(duì)不是所報(bào)道的先進(jìn)煉鐵流程，由于工藝不當(dāng)，需要使用大量?jī)?yōu)**質(zhì)燃料，結(jié)果產(chǎn)生充足的富余煤氣。作為末端治理，富余煤氣用于發(fā)電或蒸汽，實(shí)屬無奈之舉。　　為什么COREX的冶煉指標(biāo)不夠先進(jìn)，主要原因?yàn)椋喝廴跉饣癄t出來的高溫煤氣(1150℃)，進(jìn)豎爐溫度約850℃，氣基還原***快的階段被浪費(fèi)，反應(yīng)動(dòng)力學(xué)條件變差，其豎爐預(yù)還原效率不足1t／(m3·d)，是流程的速度瓶頸。若進(jìn)氣溫度過高，則容易引起豎爐粘結(jié)，物料順行困難；進(jìn)氣溫度過低，還原動(dòng)力學(xué)還會(huì)進(jìn)一步惡化。目前C-3000豎爐在添加焦炭情況下，球團(tuán)金屬化率只能維持在60％左右，與寶鋼大高爐軟熔帶上部的金屬化率相當(dāng)。低的球團(tuán)金屬化率，則在熔融氣化爐形成過厚的軟熔帶，這需要提高焦炭加入量以改善透氣性與物料順行。　　綜上所述，盡管熔融還原工藝從總體上來說發(fā)展得不盡完善，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，因?yàn)闊捊姑嘿Y源必然出現(xiàn)世界性的匱乏，所以發(fā)展使用煤炭或不以焦炭為主要燃料的廣義熔融還原方法勢(shì)必具有強(qiáng)大的生命力。從當(dāng)今熔融還原發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)看，將來熔融還原技術(shù)不再拘泥于高二次燃燒、低預(yù)還原度，而應(yīng)在開發(fā)在不以焦炭為主要燃料的前提下，采用合理的預(yù)還原度和合理的二次燃燒率相結(jié)合，盡量降低熔融還原工序能耗的熔融還原技術(shù)的同時(shí)，應(yīng)確保熔融還原反應(yīng)器有足夠長(zhǎng)的冶煉壽命，保證熔融還原技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性。