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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(kāi)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(guò)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(kāi)發(fā)合理的工藝和設(shè)備，解決當(dāng)前冶煉過(guò)程中存在的諸多問(wèn)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(ài)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(chēng)其為熔融還原。經(jīng)過(guò)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(xiàn)的投產(chǎn)，生料配制過(guò)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(xiàn)“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(ài)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(xiàn)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(mǎn)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(huà)方式操作，使我們的操作人員不用專(zhuān)門(mén)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(jiàn)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(kāi)始使用的多元素分析儀來(lái)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(wú)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(xiàn)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(kāi)標(biāo)定一條完全適合本單位生產(chǎn)工藝的儀器工作曲線(xiàn)，這就是要求不同廠(chǎng)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(xiàn)。那么，我相信一定能得到很好的使用效果。

COREX流程存在問(wèn)題　　1．COREX流程不屬于無(wú)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(kāi)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?！　OREX流程宣傳的無(wú)需焦炭煉鐵，指的是不建焦化廠(chǎng)，焦炭可以購(gòu)買(mǎi)，轉(zhuǎn)移了流程的焦炭環(huán)境評(píng)價(jià)負(fù)擔(dān)?！　?．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(guò)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?！　?. 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(wèn)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(wèn)題，且塊煤在儲(chǔ)運(yùn)過(guò)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?！　?. 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(guò)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)?！　?. 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(lái)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(wú)法與高爐流程競(jìng)爭(zhēng)?！　?. 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(lái)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(guò)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?！　?. 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(guò)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?；鹆Πl(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?！　∫虼?，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(wú)奈之舉?！　槭裁碈OREX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(lái)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(guò)高，則容易引起豎爐粘結(jié)，物料順行困難；進(jìn)氣溫度過(guò)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(guò)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(lái)說(shuō)發(fā)展得不盡完善，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)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(lái)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(kāi)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。