专供球团专用粉加工熔融还原炼铁是非高炉炼铁的分支,污染较轻,且几乎不用日益短缺、昂贵的冶金焦炭,备受全行业关注。其核心是一个还原单元和一个熔炼造气单元(进行终还原及为还原单元供还原气体)。目前受重视的还原设备是竖炉和流化床。竖炉是成熟的还原设备,目前唯一工业化的熔融还原就采用竖炉。安徽专供球团专用粉流程高炉炼铁工艺固有不足有:1.必须使用焦炭。2.其副产品高炉煤气由优质焦炭而来。3.炼焦和烧结工序污染严重。4.高炉生产经济规模大,灵活性差。而熔融还原炼铁工艺,其产品和高炉铁水相似可用于转炉炼钢,同时还可解决高炉炼铁工艺的不足之处,尤其是环境影响这点。
安徽专供加工高炉炼铁铁矿石有45%以上是间接还原。间接还原不需要能量,是放热反应,且反应是在炉内进行。熔融还原时利用多级流化床,实现铁矿石的部分还原,需要一定外来能量。这样,矿石还原的能量就要高。目前,熔融还原还不能完全脱离对焦炭的需求,焦化工序的能耗还要计入熔融还原的能耗。专供球团专用粉加工高炉流程炼铁能耗有优势。高炉流程产品是热铁水,直接还原产品是固态海绵铁,海绵铁要变成热铁水需要能量,所以高炉流程炼铁在能源消耗上有优势。
专供球团专用粉加工中国高炉炉料结构是高比例碱性烧结矿(烧结矿平均分配比在75%左右)配加少量酸性球团矿或天然块矿。烧结、球团、高炉、炼铁三工序组成的铁前系统,其能耗占钢铁流程总能耗的60%多,其污染物排放占钢铁业流程总排放的90%,而生铁成本占钢铁产品直接生产成本的70%左右。所以钢铁行业要节能、降本,要绿色发展,铁前系统是关键,也是结构性改革的重点。专供球团专用粉加工高炉炼铁工艺已非常成熟,很难出现突破性的技术变革。但随着生产进行,资源尤其是焦煤资源、能耗、污染及温室气体排放等问题会日益突出。
安徽专供球团专用粉通过与别的物料压球方式增加碳素料的密度,可使用石灰石粉、白云石粉、热闷工艺钢渣粉等密度大且对转炉无害物料与含碳材料一起要去,以便增加球的密度,使之能沉入熔渣中部,减少在炉气中的烧损,而提高利用率。专供球团专用粉加工试着把纯度较高的碳质材料制作成球状或漏斗状,外部为低碳钢板护套。事先在转炉出钢口附近,设置用一个安装消耗性定型碳材料的装置,每炉出钢后安装好,下炉出钢时碳材料随着炉体摇动在佛那个处于出钢口下方,这样钢流充刷碳材料脱氧,也能挥发与含碳粉剂喷吹相近的脱氧效果。后续方向:一是如何获得固定碳含量高的碳质材料,需要将瘦煤、石油焦等洗选。二是如何实现碳质材料的细粒化,以提高其反应性和制作定型材料时的密实度。三是研发合适的渣面脱氧压球产品。四是研发相应设备设施,以便定型碳质材料的安装。
安徽专供球团专用粉炼铁时用的铁矿石,主要有赤铁矿石和磁铁矿石,在铁矿石中含有无用的脉石,主要成分是二氧化硅。炼铁时,被还原出的铁在高温下变成液体,温度在1500摄氏度左右,原燃料中的氧化硅、氧化铝等酸性氧化物熔点很高,不可在高炉中熔化。即便有机会组成较低熔点的化合物,其熔化温度仍很高,在高炉中只能形成一些非常粘稠的物质,造成渣、铁部分,难以流动。为了去除这种渣滓,选用石灰石作熔剂,石灰石在高温下分解成氧化钙和二氧化碳。专供球团专用粉加工尽管熔剂中氧化钙和氧化镁自身熔点很高,但能同氧化硅和氧化铝结合成低熔点化合物,在高炉内足以熔化,形成流动性良好的炉渣,按相对密度与铁水分开,氧化钙在高温下与二氧化硅反应生成熔点比铁水温度还低的硅酸钙,与氧化铝生成硅酸钙,打开高炉上的出渣口,。液态硅酸钙先流出去,固成高炉渣,粉磨后形成矿渣粉,应用于混凝土中。