现代炼铁技术进展

现代炼铁技术进展

张未栋

河钢集团承钢公司炼铁事业部河北省承德市067000

摘要：随着现代化工业技术的发展，逐渐建立起工业化的建筑事业，与此同时，社会经济发展的核心也不断得到优化。在钢铁行业中，炼铁工艺是其发展的核心和主要竞争力，一定要注重对其技术生产水平的提高。但是随着社会的不断进步，炼铁工业的缺陷逐渐显露出来，生产的效率也难以得到有效的提高。因此，需要根据时代发展的步伐，来提高生产工艺的合理性和科学性，进而提高钢铁的生产效率。本文介绍了现代主要炼铁技术，探讨了现代炼铁工艺的研发方向。

关键词：现代炼铁，炼铁技术，进展

钢铁产品是人类社会最主要的结构材料，也是产量最大、覆盖面最广的功能材料。在可预见的未来，钢铁产品仍将是一种非常重要且不可替代的材料。近年来，随着我国经济的快速稳定增长，钢铁工业得到了前所未有的发展，2017年我国粗钢产量已突破83173万吨，其中绝大部分来自高炉—转炉流程。高炉炼铁工艺历经数百年的发展，工艺已日趋成熟。即使如此，高炉工艺也存在一些问题：工艺流程复杂、能耗高、环境污染严重与投资庞大等。另外高炉工艺对冶金焦有很强的依赖性，然而从已探明的世界煤炭储量来看，焦煤仅占总储煤量的#%，而且分布很不均匀，因此高炉炼铁的发展面临着焦煤缺乏的困难。为解决这一困难，众多的非高炉炼铁技术就应运而生了，而且得到了较快的发展。

非高炉炼铁技术根据其工艺特征、产品类型及用途不同可以分为熔融还原和直接还原两大类。熔融还原法是以非焦煤为能源，在高温熔态下进行铁氧化物还原，渣铁能完全分离，得到类似高炉的含碳铁水。直接还原法则是以气体燃料、液体燃料或非焦煤为能源，在铁矿石(或含铁团块)软化温度以下进行还原得到金属铁的方法。其产品呈多孔低密度海绵状结构，被称为直接还原铁(DRI)或海绵铁。

1现代主要炼铁技术

1.1熔融还原技术研究

1.1.1COREX技术

经过多年的发展，COREX流程就目前为止，是唯一能有机会实行产业化的熔融还原流程，国内应有几家冶金企业开始采用这一工艺。下面介绍一下COREX法工艺流程：矿石的还原和熔融是两个单独的过程，需要在不同的融炉中进行。COREX法预还原竖炉应用的是塔式构造，在气化炉中加热生成的高温还原气通过固定的管道输送到竖炉，从下而上的作用于从炉顶落下的矿石。在竖炉中可以保证有95%的原矿石因高温得到还原，经过这一步骤之后，矿石的温度接近1000℃。气化炉的主要工作是任务是融化竖炉加工后的矿石以及生成还原煤气。

1.1.2FINEX技术

因为COREX对使用的矿石的粒径有着严格的限制，因此FINEX流程就渐渐地展现在世人面前，对于粒径为1～10mm的粉矿，COREX工艺不能直接利用。FINEX主要工作机理是采用多级流化床反应器对粒径不能满足COREX工艺需要的粉矿进行还原。该装置主要利用的是气化炉中产生的高温还原气对经过FINEX流程处理后的分矿进行还原。

1.1.3HISMELT技术

HISMELT技术是德国和CRA公司联合研发的粉矿冶炼技术。通过将煤粉鼓入铁浴炉熔池，然后再在融入的顶部通入1200℃的含氧量较高的热风，这样就可以促使炉内的粉煤能够充分的燃烧，产生大量的热量，满足生产的需要。

1.2直接还原技术研究

1.2.1气基直接还原工艺

采用还原性气体作为冶金过程中的还原剂的工艺有MIDREX和HYL-Ó，这些工艺在国内也得到普遍的发展，而将流化床作为反应器进行矿石初步还原的技术有FINMET和Circored。MIDREX是采用气体作为还原剂的一种工艺，它以天然气经作为主要的燃料，天然气中的还原性气体主要是氢气和一氧化碳，在温度接近1000摄氏度的是铁的氧化物被还原成单质铁。MIDREX法由于其能源利用率高，工艺简单在国内得到广泛的使用。在冶金还原工艺中占据着主导地位。

1.2.2煤基直接还原工艺

以粉煤作为还原剂的工艺主要是转底炉流程，这种工艺需要在较高温的条件下通过煤的不完全燃烧生成的一氧化碳对矿石进行还原，目前在这一工艺的基础上已经渐渐演变出其他的工艺。其中最具代表性的是FASTMET和ITMK3工艺。ITMK3流程经过大量的试验，已经逐步的得到完善，这种工艺下获得的是珠铁，但是通过统计显示，这种工艺的能耗量巨大，高温条件下生成的气体带走大量的热。

1.3低温快速还原炼铁新技术

通过对国内的冶金技术研究和根据国内基本政策的，低温快速还原炼铁新流程渐渐地走近人们的视野，在这一工艺流程中，先对粉矿进行加工，使其具有活性；然后通过低温还原装置的作用对粉矿进行还原。经过最近几年的发展，超细粉体催化低温炼钢新技术逐步形成并发展，这一工艺通过加入催化剂，使得粉矿的还原过程变得简单便捷，能够在很大程度上降低还原反应对于温度的需求，节约了大量的煤资源，有利于减少能耗，降低污染物的排放，满足科学发展观的需要。新工艺可以通过煤气燃烧过程中产生的还原性气体置换出氧化物中的金属，刚好国内的焦煤气业发展的十分迅猛，能够为冶金业提供充足的能源，满足我国的基本国情。新工艺可以直接作用于铁精矿粉，简化了冶金过程和节约了大量的能源。

2现代炼铁工艺的研发方向

2.1炼焦工艺的研发方向

炼焦工艺的研发方向主要是需要增加炼焦煤资源的来源，实现多元化的炼焦生产技术和工艺，比如通过捣固炼焦，来增加高装炉煤的堆密度，从而提高非炼焦煤炼焦和高弱粘煤两者之间的比例，实现煤调湿、风选破碎配煤工艺以及焦炭成本的降低。并进一步的加强对相关技术手段的分析和研究，减少在炼焦工序的的能源消耗，并有效的减少炼焦污染，实现清洁生产，保护生态环境。

2.2烧结工艺的研发方向

在高炉炼铁中主要是通过烧结机来进行低成本炼铁，通过对烧结利用系数的提高来增加生产产量，并通过技术创新来进行烧结烟气的回收，这能够最大限度的使用余热能。在生产中加强对烟气循环技术的使用，在减少粉尘排放的同时，再降低燃料比。在针对生产过程中所排放的二恶英、二氧化硫等有害的污染气体，加强对技术措施的研究，提高生产效率，降低生产成本。在选择烧结原料的时候，应该尽可能的减少对含油、含氯原料的使用，而是采用其他原料代替。需要注意的是，要加强对烧结人工智能控制系统、低SiO2的烧结技术、低成本配矿技术的开发和研究。

总之，当今冶金界较为关注的非高炉炼铁工艺中COREX、FINEX和HISMELT流程都可以不使用焦煤，从而避免了炼焦工艺引发的环境污染。COREX采用竖炉--熔融气化炉冶炼流程，FINEX采用流化床--熔融气化炉冶炼流程，而HISMELT采用铁浴还原，因而就决定了这些流程的特色和适应范围。

目前，世界各国都在进行试验研究，把非高炉炼铁工艺作为钢铁工业技术革命的措施，努力寻求新的突破。为了跟上国际钢铁工艺技术革命的步伐，我国亦有必要加强这方面的研究开发工作。基于这种情况，钢铁研究总院提出了新型低温快速还原新工艺，实现低温快速反应。该工艺可利用国内日益过剩的焦化煤气或煤气化得到还原性气体，不必依赖天然气资源；还可直接利用我国的铁精矿粉，省去造球工艺及相应的能耗。故此是一种能耗低、污染少、资源利用率高的新型绿色冶金工艺流程，目前处于研究开发阶段，具有很好的发展前景。

参考文献：

[1]陈诚.现代主要炼铁工艺的优缺点和研发方向[J].中国科技投资，2016(21).

[2]邓云飞.中国现代高炉炼铁发展简介[J].山东工业技术，2017(12).