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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(jià)格的上漲和產(chǎn)品價(jià)格的竟?fàn)?環(huán)境保護(hù)的日趨嚴(yán)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(huì)不增加，鋼中的有害元素含量必然會(huì)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(jìn)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(yù)還原爐料的方法是在熔化前進(jìn)行脈石分離，利用氧化鐵生產(chǎn)與高護(hù)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(fù)合生球裝入轉(zhuǎn)底護(hù)中加熱到1350-1500℃的溫度范圍，由于溫度高，復(fù)合球團(tuán)迅速還原成鐵，并部分熔化，使得鐵從球團(tuán)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(shí)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(shí)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(tuán)回轉(zhuǎn)窯法、回轉(zhuǎn)窯一步法(鏈蓖機(jī)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(tuán)回轉(zhuǎn)窯法(CR1M M法)，回轉(zhuǎn)窯兩步法，轉(zhuǎn)底爐法，改進(jìn)轉(zhuǎn)底爐法，連續(xù)爐法，自熱式煤礦球團(tuán)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(tuán)(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(yán)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(yàn)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(shí)可行的理論依據(jù)。對含碳球團(tuán)還原、熔分行為進(jìn)行研究。對影響球團(tuán)還原與熔分速率的因素如溫度、配碳量等進(jìn)行研究，確定珠鐵形成的最佳條件；反應(yīng)動(dòng)力學(xué)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(tuán)還原熔分過程中硫行為進(jìn)行研究。研究整個(gè)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(tuán)的還原熔分的基本規(guī)律進(jìn)行研究。提出利用隧道要進(jìn)行含鈦礦提鐵富鈦的設(shè)想；研究實(shí)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(kuò)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(xué) 2021-04-13

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