現(xiàn)代煉鐵技術(shù)進(jìn)展

現(xiàn)代煉鐵技術(shù)進(jìn)展摘要：隨著現(xiàn)代化工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，逐漸建立起工業(yè)化的建筑事業(yè)，與此同時(shí)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心也不斷得到優(yōu)化。在鋼鐵行業(yè)中，煉鐵工藝是其發(fā)展的核心和主要競(jìng)爭(zhēng)力，一定要注重對(duì)其技術(shù)生產(chǎn)水平的提高。但是隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，煉鐵工業(yè)的缺陷逐漸顯露出來，生產(chǎn)的效率也難以得到有效的提高。因此，需要根據(jù)時(shí)代發(fā)展的步伐，來提高生產(chǎn)工藝的合理性和科學(xué)性，進(jìn)而提高鋼鐵的生產(chǎn)效率。本文介紹了現(xiàn)代主要煉鐵技術(shù)，探討了現(xiàn)代煉鐵工藝的研發(fā)方向。關(guān)鍵詞：現(xiàn)代煉鐵，煉鐵技術(shù)，進(jìn)展鋼鐵產(chǎn)品是人類社會(huì)最主要的結(jié)構(gòu)材料，也是產(chǎn)量最大、覆蓋面最廣的功能材料。在可預(yù)見的未來，鋼鐵產(chǎn)品仍將是一種非常重要且不可替代的材料。近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速穩(wěn)定增長(zhǎng)，鋼鐵工業(yè)得到了前所未有的發(fā)展，2017年我國(guó)粗鋼產(chǎn)量已突破83173萬噸，其中絕大部分來自高爐—轉(zhuǎn)爐流程。高爐煉鐵工藝歷經(jīng)數(shù)百年的發(fā)展，工藝已日趨成熟。即使如此，高爐工藝也存在一些問題：工藝流程復(fù)雜、能耗高、環(huán)境污染嚴(yán)重與投資龐大等。另外高爐工藝對(duì)冶金焦有很強(qiáng)的依賴性，然而從已探明的世界煤炭?jī)?chǔ)量來看，焦煤僅占總儲(chǔ)煤量的#%，而且分布很不均勻，因此高爐煉鐵的發(fā)展面臨著焦煤缺乏的困難。為解決這一困難，眾多的非高爐煉鐵技術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生了，而且得到了較快的發(fā)展。非高爐煉鐵技術(shù)根據(jù)其工藝特征、產(chǎn)品類型及用途不同可以分為熔融還原和直接還原兩大類。熔融還原法是以非焦煤為能源，在高溫熔態(tài)下進(jìn)行鐵氧化物還原，渣鐵能完全分離，得到類似高爐的含碳鐵水。直接還原法則是以氣體燃料、液體燃料或非焦煤為能源，在鐵礦石（或含鐵團(tuán)塊）軟化溫度以下進(jìn)行還原得到金屬鐵的方法。其產(chǎn)品呈多孔低密度海綿狀結(jié)構(gòu)，被稱為直接還原鐵（DRI）或海綿鐵。1現(xiàn)代主要煉鐵技術(shù)熔融還原技術(shù)研究COREX技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，COREX流程就目前為止，是唯一能有機(jī)會(huì)實(shí)行產(chǎn)業(yè)化的熔融還原流程，國(guó)內(nèi)應(yīng)有幾家冶金企業(yè)開始采用這一工藝。下面介紹一下COREX法工藝流程：礦石的還原和熔融是兩個(gè)單獨(dú)的過程，需要在不同的融爐中進(jìn)行。COREX法預(yù)還原豎爐應(yīng)用的是塔式構(gòu)造，在氣化爐中加熱生成的高溫還原氣通過固定的管道輸送到豎爐，從下而上的作用于從爐頂落下的礦石。在豎爐中可以保證有95%的原礦石因高溫得到還原，經(jīng)過這一步驟之后，礦石的溫度接近1000°C。氣化爐的主要工作是任務(wù)是融化豎爐加工后的礦石以及生成還原煤氣。FINEX技術(shù)因?yàn)镃OREX對(duì)使用的礦石的粒徑有著嚴(yán)格的限制，因此FINEX流程就漸漸地展現(xiàn)在世人面前，對(duì)于粒徑為1?10mm的粉礦，COREX工藝不能直接利用。FINEX主要工作機(jī)理是采用多級(jí)流化床反應(yīng)器對(duì)粒徑不能滿足COREX工藝需要的粉礦進(jìn)行還原。該裝置主要利用的是氣化爐中產(chǎn)生的高溫還原氣對(duì)經(jīng)過FINEX流程處理后的分礦進(jìn)行還原。HISMELT技術(shù)HISMELT技術(shù)是德國(guó)和CRA公司聯(lián)合研發(fā)的粉礦冶煉技術(shù)。通過將煤粉鼓入鐵浴爐熔池，然后再在融入的頂部通入1200C的含氧量較高的熱風(fēng)，這樣就可以促使?fàn)t內(nèi)的粉煤能夠充分的燃燒，產(chǎn)生大量的熱量，滿足生產(chǎn)的需要。1.2直接還原技術(shù)研究1.2.1氣基直接還原工藝采用還原性氣體作為冶金過程中的還原劑的工藝有MIDREX和HYL-0，這些工藝在國(guó)內(nèi)也得到普遍的發(fā)展，而將流化床作為反應(yīng)器進(jìn)行礦石初步還原的技術(shù)有FINMET和Circored。MIDREX是采用氣體作為還原劑的一種工藝，它以天然氣經(jīng)作為主要的燃料，天然氣中的還原性氣體主要是氫氣和一氧化碳，在溫度接近1000攝氏度的是鐵的氧化物被還原成單質(zhì)鐵。MIDREX法由于其能源利用率高，工藝簡(jiǎn)單在國(guó)內(nèi)得到廣泛的使用。在冶金還原工藝中占據(jù)著主導(dǎo)地位。1.2.2煤基直接還原工藝以粉煤作為還原劑的工藝主要是轉(zhuǎn)底爐流程，這種工藝需要在較高溫的條件下通過煤的不完全燃燒生成的一氧化碳對(duì)礦石進(jìn)行還原，目前在這一工藝的基礎(chǔ)上已經(jīng)漸漸演變出其他的工藝。其中最具代表性的是FASTMET和ITMK3工藝。ITMK3流程經(jīng)過大量的試驗(yàn)，已經(jīng)逐步的得到完善，這種工藝下獲得的是珠鐵，但是通過統(tǒng)計(jì)顯示，這種工藝的能耗量巨大，高溫條件下生成的氣體帶走大量的熱。低溫快速還原煉鐵新技術(shù)通過對(duì)國(guó)內(nèi)的冶金技術(shù)研究和根據(jù)國(guó)內(nèi)基本政策的，低溫快速還原煉鐵新流程漸漸地走近人們的視野，在這一工藝流程中，先對(duì)粉礦進(jìn)行加工，使其具有活性；然后通過低溫還原裝置的作用對(duì)粉礦進(jìn)行還原。經(jīng)過最近幾年的發(fā)展，超細(xì)粉體催化低溫?zé)掍撔录夹g(shù)逐步形成并發(fā)展，這一工藝通過加入催化劑，使得粉礦的還原過程變得簡(jiǎn)單便捷，能夠在很大程度上降低還原反應(yīng)對(duì)于溫度的需求，節(jié)約了大量的煤資源，有利于減少能耗，降低污染物的排放，滿足科學(xué)發(fā)展觀的需要。新工藝可以通過煤氣燃燒過程中產(chǎn)生的還原性氣體置換出氧化物中的金屬，剛好國(guó)內(nèi)的焦煤氣業(yè)發(fā)展的十分迅猛，能夠?yàn)橐苯饦I(yè)提供充足的能源，滿足我國(guó)的基本國(guó)情。新工藝可以直接作用于鐵精礦粉，簡(jiǎn)化了冶金過程和節(jié)約了大量的能源。2現(xiàn)代煉鐵工藝的研發(fā)方向煉焦工藝的研發(fā)方向煉焦工藝的研發(fā)方向主要是需要增加煉焦煤資源的來源，實(shí)現(xiàn)多元化的煉焦生產(chǎn)技術(shù)和工藝，比如通過搗固煉焦，來增加高裝爐煤的堆密度，從而提高非煉焦煤煉焦和高弱粘煤兩者之間的比例，實(shí)現(xiàn)煤調(diào)濕、風(fēng)選破碎配煤工藝以及焦炭成本的降低。并進(jìn)一步的加強(qiáng)對(duì)相關(guān)技術(shù)手段的分析和研究，減少在煉焦工序的的能源消耗，并有效的減少煉焦污染，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。燒結(jié)工藝的研發(fā)方向在高爐煉鐵中主要是通過燒結(jié)機(jī)來進(jìn)行低成本煉鐵，通過對(duì)燒結(jié)利用系數(shù)的提高來增加生產(chǎn)產(chǎn)量，并通過技術(shù)創(chuàng)新來進(jìn)行燒結(jié)煙氣的回收，這能夠最大限度的使用余熱能。在生產(chǎn)中加強(qiáng)對(duì)煙氣循環(huán)技術(shù)的使用，在減少粉塵排放的同時(shí)，再降低燃料比。在針對(duì)生產(chǎn)過程中所排放的二惡英、二氧化硫等有害的污染氣體，加強(qiáng)對(duì)技術(shù)措施的研究，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。在選擇燒結(jié)原料的時(shí)候，應(yīng)該盡可能的減少對(duì)含油、含氯原料的使用，而是采用其他原料代替。需要注意的是，要加強(qiáng)對(duì)燒結(jié)人工智能控制系統(tǒng)、低SiO2的燒結(jié)技術(shù)、低成本配礦技術(shù)的開發(fā)和研究?？傊?dāng)今冶金界較為關(guān)注的非高爐煉鐵工藝中COREX、FINEX和HISMELT流程都可以不使用焦煤，從而避免了煉焦工藝引發(fā)的環(huán)境污染。COREX采用豎爐--熔融氣化爐冶煉流程，F(xiàn)INEX采用流化床--熔融氣化爐冶煉流程，而HISMELT采用鐵浴還原，因而就決定了這些流程的特色和適應(yīng)范圍。目前，世界各國(guó)都在進(jìn)行試驗(yàn)研究，把非高爐煉鐵工藝作為鋼鐵工業(yè)技術(shù)革命的措施，努力尋求新的突破。為了跟上國(guó)際鋼鐵工藝技術(shù)革命的步伐，我國(guó)亦有必要加強(qiáng)這方面的研究開發(fā)工作。基于這種情況，鋼鐵研究總院提出了新型低溫快速還原新工藝，實(shí)現(xiàn)低溫快速反應(yīng)。該工藝可利用國(guó)內(nèi)日益過剩的焦化煤氣或煤氣化得到還原性氣體，不必依賴天然氣資源；還可直接利用我國(guó)的鐵精礦粉