二次还原铁粉(熔融还原法生产生铁)
熔融还原法是指不用高炉而在高温熔融状态下还原铁矿石的方法,其产品是成分与高炉铁水相近的液态铁水。开发熔融还原法的目的是取代或补充高炉法炼铁。与高炉法炼铁流程相比,熔融法炼铁有以下特点:
(1)燃料用煤而不用焦炭,可不建焦炉,减少污染。
(2)可用与高炉一样的块状含铁原料或直接用矿粉作原料。如用矿粉作原料,可不建烧结厂或球团厂。
(3)全用氧气而不用空气,氧气消耗量大。
(4)可生产出与高炉铁水成分、温度基本相同的铁水,供转炉炼钢。
(5)除生产铁水外,还产生大量的高热值煤气。
目前世界上熔融还原法很多,其中只有Corex法技术比较成熟并已形成工业生产规模,其它诸法仍在发展和工业化过程中。熔融还原法在我国尚未得到很大发展,目前处于实验室试验和半工业试验阶段。
一次还原铁粉,即利用直接还原法生产生铁。直接还原法是指在低于熔化温度之下将铁矿石还原成海绵铁的炼铁生产过程,其产品为直接还原铁(DRI),也称海绵铁。
一次还原铁粉(直接还原法生产生铁)
一、直接还原法生产生铁
该产品未经熔化,仍保持矿石外形,由于还原失氧形成大量气孔,在显微镜下观察团形似海绵而得名。海绵铁的特点是含碳低(<1%),并保存了矿石中的脉石。这些特性使其不宜大规模用于转炉炼钢,只适于代替废钢作为电炉炼钢的原料。
直接还原法分气基法和煤基法两大类。前者是用天然气经裂化产出H2和CO气体,作为还原剂,在竖炉、罐式炉或流化床内将铁矿石中的氧化铁还原成海绵铁。主要有Midrex法、HYLⅢ法、FIOR法等。后者是用煤作还原剂,在回转窑、隧道窑等设备内将铁矿石中的氧化铁还原。主要有FASMET法等。
直接还原法的优点有:
(1)流程短,直接还原铁加电炉炼钢;
(2)不用焦炭,不受炼焦煤短缺的影响;
(3)污染少,取消了焦炉、烧结等工序;
(4)海绵铁中硫、磷等有害杂质与有色金属含量低,有利于电炉冶炼优质钢种。直接还原法的缺点有:
(1)对原料要求较高:气基要有天然气;煤基要用灰熔点高、反应性好的煤;
(2)海绵铁的价格一般比废钢要高。
直接还原法已有上百年的发展历史,但直到20世纪60年代才获得较大突破。进入20世纪90年代,其生产工艺日臻成熟并获得长足发展。其主要原因是:
(1)天然气的大量开发利用,特别是高效率天然气转化法的采用,提供了适用的还原煤气,使直接还原法获得了来源丰富、价格相对便宜的新能源。
(2)电炉炼钢迅速发展以及冶炼多种优质钢的需要,大大扩展了对海绵铁的需求。
(3)选矿技术提高,可提供大量高品位精矿,矿石中的脉石量降低到还原冶炼过程中不需加以脱除的程度,从而简化了直接还原技术。
当前世界上直接还原铁量的90%以上是采用气基法生产的。
我国天然气主要供应化工和民用,不可能大量用于钢铁工业。由于我国煤炭储量相对丰富,20世纪90年代以来煤基直接还原法已在天津、辽宁、吉林、山东等地形成了一定的生产规模。
直接还原铁是指用直接还原法在低温固态下还原的金属铁。按生产方法可分为煤基直接还原铁和气基直接还原铁;按用途可分为炼钢用直接还原铁和其它用直接还原铁;按产品形式可分为海绵铁(DRI)和热压块铁(HBI)。
目前国内直接还原铁没有国家统一标准生产规格,只有行业内的不成文的标准,终元素含量仍是根据客户需求。
规格如下:
一类化学成分为:TFe≥95%,SO20.65%,S0.03%,P0.03%。
二类化学成分为:TFe≥92%,SO25.0%,S0.03%,P0.03%。
三类化学成分为:TFe≥90%,SO27.0%,S0.03%,P0.03%。
四类化学成分为:TFe≥88%,SO210.0%,S0.03%,P0.03%。
另外,含铁量超过97%以上也属于海绵铁,但应用于粉末冶金领域,其形状分块状和粉状(一次还原铁粉),如深加工还可做二次还原铁粉,其含铁量将达到99%以上,价格也相应较高。
