資源綜合利用實(shí)例

云南高磷鐵礦選冶新技術(shù)設(shè)想1資源的短缺性翁宇慶：落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，中國(guó)金屬學(xué)會(huì)2005年工作會(huì)儀，北京2大量進(jìn)口鐵礦石2004年進(jìn)口2.08億噸；進(jìn)口鐵礦石價(jià)格近乎“翻番”；導(dǎo)致港口、鐵路、公路、船運(yùn)緊張，運(yùn)價(jià)上升；鋼廠成本提高；鋼材價(jià)格上升。3科學(xué)發(fā)展觀“積極開發(fā)利用國(guó)內(nèi)貧礦資源?！敝泄彩髨?bào)告指出：中央進(jìn)一步提出：“走出一條科技含量高，經(jīng)濟(jì)效益好，資源消耗低，環(huán)鏡污染少，人力資源得到充分發(fā)揮的新型工業(yè)化路子?！敝袊?guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)提出：“大力發(fā)展循還經(jīng)濟(jì)，建設(shè)節(jié)約性社會(huì)?！?云南省豐富高磷鐵礦資源云南高磷鐵礦資源：儲(chǔ)量大（超過(guò)10億噸）；鐵品位較高（選礦后精礦品位達(dá)60％。不能利用的原因：鐵礦石磷含量高（超過(guò)1.3％）；由高磷鐵礦生產(chǎn)的高磷鐵水不能用于煉鋼。5部分云南高磷礦資源6高爐采用高磷礦生產(chǎn)高磷鐵水爐料中磷幾乎100％還原；如鐵礦石T.Fe為60％，爐料磷含量為1.5％；鐵水[P]大約為2.3％。7HIsmelt熔融還原工藝工業(yè)試驗(yàn)已取得成功；目前在澳大利亞西部Kwinana建設(shè)年產(chǎn)80萬(wàn)噸的工業(yè)示范廠；合資方：RioTinto，紐克、三菱、首鋼;近期投產(chǎn)。8HIsmelt工藝發(fā)展簡(jiǎn)述直接使用粉礦、粉煤和1200C熱風(fēng)不用氧氣，用22NM3/t天然氣

1991年，開始試驗(yàn)，持續(xù)七年正建設(shè)80萬(wàn)噸/年示范廠高二次燃燒率向熔池傳熱，55～65％用CIRCOFER流化床預(yù)還原鐵礦粉，10～25％還原度

1997年，豎式熔融還原爐（爐缸直徑2.7m）取代底吹噴煤臥式鐵浴爐，132天試驗(yàn)，最長(zhǎng)連續(xù)時(shí)間38天，先后生產(chǎn)鐵水約2萬(wàn)噸

2002年，HIsmelt、Nucor澳大利亞、三菱MC、首鋼國(guó)際合資在西澳Kwinana建試驗(yàn)廠。爐缸直徑6m，年產(chǎn)80萬(wàn)t/年，商業(yè)化示范工廠，2004年4季度投產(chǎn)9示范工廠實(shí)際數(shù)據(jù)爐缸直徑6.5m

煤耗：650～700kg/t鐵氧耗：270m3/t鐵多種礦石預(yù)處理方案，對(duì)應(yīng)不同指標(biāo)10HIsmelt工藝原理噴槍向熔渣層內(nèi)噴吹～6mm鐵礦粉、溶劑和煤粉爐頂噴吹高溫富氧熱風(fēng)，與熔池逸出的CO、H2二次燃燒，釋放熱量，在強(qiáng)烈的渣鐵噴濺攪拌中完成熱傳遞，熔化噴入的固體原料特點(diǎn)：爐內(nèi)氧化性強(qiáng)，爐渣脫磷效果良好，非常適合冶煉高磷鐵礦生產(chǎn)出的鐵水磷低、硫高、幾乎不含硅，不適合直接供傳統(tǒng)的煉鋼流程，要添加硅鐵、錳鐵并進(jìn)行爐外脫硫后才能煉鋼

100kPa壓力下工作，鐵水經(jīng)虹吸排出至感應(yīng)保溫加蓋前爐，定期從渣口出渣11HIsmelt工藝原理示意圖12典型HIsmelt鐵水、爐渣和爐頂煤氣成份13HIsmelt工藝反應(yīng)過(guò)程特點(diǎn)礦粉和煤粉噴入鐵水溶解[C]直接與液態(tài)的(FeO)反應(yīng)，反應(yīng)速度快熔融還原反應(yīng)產(chǎn)生大量上浮氣體，攪拌熔池，傳熱傳質(zhì)條件極佳液相溫度梯度?。?0），視為等溫熔融反應(yīng)其他14HIsmelt工藝設(shè)備特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，爐體體積和高度較小熔融還原爐本體為新設(shè)計(jì)熱風(fēng)爐和噴煤系統(tǒng)均為傳統(tǒng)高爐技術(shù)投資成本和維修成本低無(wú)需焦?fàn)t和燒結(jié)，環(huán)保水平高其他15HIsmelt工藝的原料適應(yīng)性全部使用粉礦和非焦煤，可利用低價(jià)資源尤其可使用高磷鐵礦波特滿高磷鐵礦：8～8.5；非焦煤：40

在富產(chǎn)高磷鐵礦的地區(qū)有很強(qiáng)生命力16HIsmelt工藝的缺點(diǎn)中試少，產(chǎn)量低實(shí)際生產(chǎn)指標(biāo)不夠理想鐵水成份沒達(dá)到煉鋼生鐵標(biāo)準(zhǔn)渣中(FeO)高，耐材壽命低（12～18個(gè)月）

17HIsmelt工藝的現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

50年來(lái)，直接使用鐵礦粉和氧氣的熔融還原煉鐵工藝都以失敗告終，原因：耐材侵蝕快，鐵損高，經(jīng)濟(jì)上不合算

HIsmelt并無(wú)突破無(wú)人具有投資的信心18HIsmelt示范廠19HIsmelt具備脫磷能力使用含磷0.12%鐵礦，鐵水[P]含磷低于0.04%，如采用傳統(tǒng)高爐，鐵水[P]則會(huì)0.2％；脫磷率高達(dá)80％。T.Goldsworthy,etal.,2003中國(guó)鋼鐵年會(huì)文集，p.60420投資比較國(guó)內(nèi)萊蕪鋼鐵公司已草簽了引進(jìn)協(xié)儀。21底吹轉(zhuǎn)爐吹煉高磷鐵水技術(shù)西歐地區(qū)（法國(guó)、盧森堡、比利時(shí)等）有豐富的高磷鐵礦資源；由高磷鐵礦生產(chǎn)的高爐鐵水[P]含量在1.5～2.0％；西歐諸國(guó)先后采用空氣底吹、氧氣底吹、頂?shù)讖?fù)吹工藝成功吹煉高磷鐵水。22底吹轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程鋼水成分變化《轉(zhuǎn)爐煉鋼》，冶金工業(yè)出版社，1974，p204雙渣操作：一次渣：0～14min；二次渣：14～18min。后吹脫磷。23爐渣可以用于生產(chǎn)磷肥《轉(zhuǎn)爐煉鋼》，冶金工業(yè)出版社，1974，p204終渣成分：24高磷鐵水吹煉關(guān)鍵技術(shù)利用“后吹”脫磷：[C]低于0.15%后為主要脫磷期；爐渣FetO含量高；高堿度爐渣（大于5）充分熔化。“雙渣”工藝：“一次渣”：0～14min，爐渣P2O5含量15～20％；“二次渣”：14～18min，爐渣P2O5含量5％左右。防止“回磷“：采用”倒包“方法。25

新流程（1）生產(chǎn)磷肥爐渣返回HIsmelt26新流程（2）爐渣返回利用生產(chǎn)磷肥高爐27磷肥組成28高爐生產(chǎn)成本比較29轉(zhuǎn)爐冶煉成本比較30主要研究?jī)?nèi)容云南高磷鐵礦選礦（生產(chǎn)高品位鐵精