除尘灰、含铁尘泥、氧化铁红、氧化铁磷综合利用

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３．１工艺流程

干铁法的核心设备为转底炉，其工艺流程为：

混料一冷态干法压球—转底炉焙烧一热压块。其

中，所采用的冷态干法（无粘结剂）压球工艺使压

制的球团无需干燥即可直接送人转底炉处理．简

化了工艺步骤。对于转底炉的加料、排料装置的

改进则使得操作控制更为容易。转底炉焙烧过程

产生的尾气中蕴含的大量化学能和热能，用余热

锅炉回收产生蒸汽或用来发电，还可用于预热助

燃空气。尾气中的粉尘与有害气体如ＳＯ：等采

用喷有石灰水的布袋除尘装置去除，同时还使用

ＭＲ＆Ｅ公司的低ＮＯｘ控制专利技术处理尾气，

从而使其对环境的污染降至最低限度。尤其是通

过一项称作金属氧化物粉末处理工艺的专利技术

的使用，使得干铁法工艺不仅可用铁精矿粉作原

料，而且同样适用于钢铁厂含铁粉尘的回收利用。

该专利包括一系列先进技术：无粘结剂压块、转底

炉内的单层布料、高温辐射加热和转底炉温控技

术．以及各种非铁金属氧化物的有效去除技术等。

这些技术的应用，大大地改进了海绵铁的生产。

３．２基本原理

干铁法工艺的理论基础是碳与铁氧化物间的

直接还原反应与固一固相反应动力学。实际应用

过程是将铁氧化物与煤粉或焦粉均匀混合后冷压

成球，使得铁氧化物与碳紧密接触，具备良好的反

应动力学条件。然后用转底炉进行加热处理。在

炉内高温作用下，铁氧化物与固定碳反应生成金属

铁并释放ＣＯ：。干铁法压块中固定碳与铁氧化物

的理论摩尔比为１．５：１，但在实际反应过程中均会

产生Ｃｏ：与ＣＯ。此时，不仅生成ＣＯ：与ＣＯ而

且在反应后的球团中留有约４％的残碳，这有利于

保持球团中的还原气氛，加速还原反应的速度，减

少再氧化的发生。因此，该工艺的关键是要控制气

氛中ＣＯ，与ＣＯ的比率，以达到尽量降低再氧化，

减少碳消耗与缩短炉内停留时间的目的。

３．３干铁法的工业试验

ＭＲ＆Ｅ公司在俄亥俄州匹兹堡的工业试验

厂对干铁法工艺进行了试验验证。该试验厂分别

用铁精矿粉、电炉除尘灰及传统流程钢铁厂的废

弃物为原料进行了一系列工业试验，获得了大量

工业试验数据。

（１）用铁精矿粉生产海绵铁（ＤＲＩ）或热压块

铁（ＨＢＩ）

将铁精矿粉与煤粉混合压球后加人转底炉，

球团在炉内受控的还原气氛中被加热。当达到反

应温度时，铁氧化物被还原为金属铁。从转底炉

出来的海绵铁带有较多显热，可采用热压块工艺

加工为热压块铁，以便运输与存储。该法生产的

热压块铁ＴＦｅ含量达９２％，金属化率高达９５％，

含Ｃ量约４％，脉石含量约２．４％，Ｓ含量仅为０．

０４％，可见其品质纯净，脉石与硫等杂质含量很

低，可作为优质废钢的理想替代品。

（２）回收电炉除尘灰与轧钢铁鳞

电炉除尘灰与轧钢铁鳞的特点是含有较多非

铁金属的氧化物，如锌、铅、镉等，被美国环保部门

定为有害物质，称作Ｋ０６１。在干铁法工艺处理

过程中，这些非铁氧化物将以气态逸出，并在后续

的烟气处理装置中予以收集，此时Ｋ０６１已转化

为提炼有价值非铁金属的原料。球团中ＺｎＯ脱

除率高于９５％，生成的海绵铁金属化率高达

９

ｌ％。转底炉焙烧含锌粉尘时以气态逸出的非铁

金属氧化物在尾气处理过程中，由布袋除尘器收

集的烟尘可作为提炼锌的原料使用。

（３）回收传统钢铁厂废弃物

传统钢铁厂废弃物包括转炉除尘灰、热轧污

泥、连铸氧化铁皮及高炉瓦斯泥。这些物质总体

来说碳含量很高，与电炉除尘灰相比，锌含量较

低，而铅、镉等含量极少。灰泥原料中的铁与碳含

量较高，经转底炉焙烧后，生成的海绵铁金属化率

高于９０％，其尾气收尘富含ＺｎＯ，可以回收增加

收入。

干铁法工艺不仅在能源及原料结构上特别适

合中国的国情，而且在投资与生产运行成本上都

比传统的直接还原工艺法更有竞争力。干铁法工

艺用优质铁粉矿生产的海绵铁及热压块铁作为优

质废钢的替代品供应电炉，所带来的效益十分显

著，这主要源于其稳定均匀的成分与质量。与废

钢相比，其质量与成分波动小，对稳定钢水质量有

利。

４

Ｉｔｍｋ３工艺［４］

Ｉｔｍｋ３是由神户钢铁公司开发的一种新型炼

铁技术。它是一种灵活、环保的一步法生产粒铁

的方法，其产品质量与高炉生铁相当。神户钢铁

公司视Ｉｔｍｋ３为第三代炼铁方法。第一代炼铁

方法定义为高炉炼铁法，第二代则是包括Ｍｉｄｒｅｘ

技术在内的气基直接还原法。

４．１工艺流程