HIsmelt工藝與富氧頂吹熔融還原冶煉技術

1、HIsmelt工藝與富氧頂吹熔融還原冶煉技術    關鍵詞 HIsmelt;富氧頂吹熔融還原;工藝;高磷鐵礦0 引言 HIsmelt法是當前最具代表性的鐵浴法熔融還原工藝。是一種直接使用粉礦、粉煤和1200富氧熱風鐵浴熔融還原煉鐵工藝。至2002年在西澳奎納納( Kwinana) 修建爐缸直徑為6m年產80萬t/a的商業(yè)化示范工廠,于2005年11月開始生產12。目前,由于國際經濟形式不景氣導致運行成本上升,HIsmelt目前處于停爐維護階段。該法具有低有害氣體排放、原料適應性強、低投資和運行成本、無燒結和造球工序等優(yōu)點。該法強調高二次燃燒率(5565%

2、),由于爐渣亞鐵含量高約46%,在高磷礦時90%以上的磷進入爐渣,可以達到較好脫磷效果,能生產出低磷鐵水,適合冶煉高磷鐵礦23。由于熔渣中亞鐵含量較高,導致鐵水中碳含量低,硫含量高,同時伴隨著對爐襯耐火材料腐蝕較嚴重。 1 富氧頂吹熔融還原冶煉技術 富氧頂吹熔融還原工藝是基于HIsmelt工藝原理而開發(fā)的一種工藝,流程如圖1所示。熔融還原爐內徑500mm,外徑800m,高2 100m,僅有一個渣鐵口(直徑100mm),爐內截面積0.196m2,最大容積0.412m3,無前置爐。 單孔超音速射流氧油噴槍噴頭結構如圖2所示,由中心氧管,兩個同心圓水冷套管,油管,及超音速射流噴頭組成。富氧由開口于噴

3、頭端面拉瓦爾口噴入到熾熱熔池中,引起渣層劇烈攪動產生渣層飛濺、熔體回流,強化了傳熱效率,加速了爐料熔化及冶金過程。噴頭結構決定了射流特性,富氧氣體通過拉瓦爾口時先受壓縮后被加速形成超音速射流,對熔池具有較高沖擊強度。射流強度可通過槍位及富氧出口壓力及流量控制。油管位于水冷套中,開口于噴頭端面,端面上有霧化噴頭。由于霧化噴頭和中心富氧射流距離較近,在燃燒過程中可以形成較長的火焰。 噴槍采用水冷方式冷卻,外接高壓水泵,經試驗證實冷卻效果良好,冷卻出水溫度可很容易降至100以下。氧油噴槍是該工藝中較為重要部件,溫度的控制,熔池攪動等都通過噴槍控制來實現(xiàn)。 富氧頂吹熔融還原工藝其他特點:富氧頂吹熔融還

4、原工藝該工藝并無側吹裝置,通過加強富氧射流強度模擬HIsmelt富氧燃燒及對熔池的強烈攪拌效果。由于爐體較小保溫條件較差,并且本試驗裝置并無熔化鐵水裝置,無法預先向熔融還原爐內兌入鐵水,采用冷啟動方式。由于難以迅速提升爐溫,以及僅通過富氧燃燒無煙煤爐溫較難控制爐溫波動較大。在噴入富氧的同時通過油管及位于噴頭上霧化裝置向熔池噴入燃油,用以快速提高爐溫,及借助富氧燃燒還原性氣體、無煙煤(射流沖擊強度較強,部分無煙煤在爐內呈懸浮狀態(tài))和燃油釋放大量熱量維持爐溫。 HIsmelt熔融還原爐內部結構圖如圖3所示,工藝改進后采用四支槍插入渣層噴吹對熔渣起到了很好的攪拌效果,熔池中心凸起形成“涌泉”。熱風噴

5、槍 (也稱為二次風燃燒槍或者富氧噴槍,但與氧油噴槍有本質區(qū)別)如圖3所示,主要目的為燃燒還原性氣體。 而富氧頂吹熔融還原工藝中僅有一支頂吹氧油噴槍,熔池中心下凹;HIsmelt側吹為浸沒式噴吹,較小的氣流強度便可取得較高攪拌效果,而本試驗中的裝置則需較強的氣流和出口壓力才能取得同等效果,即氧耗較大。該工藝加料方式為依靠原料重力落入熔池中。該工藝無預熱及預還原配套裝置,原料僅在加入爐中下落過程中短暫時間內被預熱,時間極短暫。兩種工藝目的都相同,通過攪拌提高爐內傳質傳熱效果,及改善反應的動力學條件。富氧頂吹熔融還原由于也采用高二次燃燒率,導致耐火材料腐蝕嚴重,對于該工藝和HIsmelt工藝,耐火材

6、料的壽命問題應是一個長期困擾此二種工藝的一個問題。綜上所述,該工藝為基于HIsmelt原理而開發(fā)的一種工藝,但又與HIsmelt工藝相區(qū)別的一種熔融還原工藝。 2 應用前景 我國高磷鐵礦石占世界總儲量的14.86%,達74.5億t4。由于富氧頂吹熔融還原冶煉技術采用高二次燃燒率致使熔渣中亞鐵含量較高,這意味著當冶煉高磷鐵礦石時脫磷條件充分,適宜冶煉高磷鐵礦石。在冶煉獲得合格鐵水的同時可以獲得富磷渣,熔渣通過一定處理便可做為磷肥使用。在研究過程中也發(fā)現(xiàn),鐵水低碳高硫,脫硫需額外增加工序。富氧頂吹熔融還原冶煉技術仍處于開發(fā)階段,仍有許多問題仍待解決。 3 結論 1) HIsmelt工藝作為新興熔融還原冶煉技術,具有廣闊應用前景和價值。 2) 富氧頂吹熔融還原煉鐵工藝為基于HIsmelt冶煉原理上發(fā)展起來的一種工藝,但與HIsmelt工藝又有很大區(qū)別。 3) 此二種方法都采用高二次燃燒率,熔渣中亞鐵含量高具有良好脫磷條件,能夠為我國高磷鐵礦的處理提供一條較好的途徑。 4) 富氧頂吹熔融還原工藝僅處于試驗室研究開發(fā)階段,仍有許多問題需要解決。 參考文獻 1周渝生.煤基熔融還原煉鐵新工藝開發(fā)現(xiàn)狀評述J.鋼鐵,2005,40(11):1-4. 2唐恩,周強,翟興華,阮建波.適合我國發(fā)展的非高爐煉鐵技術J.煉鐵,2007,26(4):61-62.