众所周知,高炉技术的缺点在于
(i)炉料中大量使用主焦煤(ii)由于依赖焦化和烧结工序
所带来的有害排放
(iii)无法直接使用矿粉,和(iv)无法脱磷。由于不同的原因,这些因素在不
同地区的理解也是见仁见智的。
在此有必要特别提及一下
Finex[2]技术-浦项将这一技术开发到了一个称之为成熟商业
技术的阶段,确实非常了不起。该技术满足了对熔融还原这一工艺多方面的要求(使用矿粉
和非主焦煤),而且它看起来会在熔融还原开发的历程中扮演一个很重要的角色。基于对技
术开发过程的的深刻理解,
HIsmelt 认同这一点。
HIsmelt 工艺的开发相对也经历了较长的历史,从 80 年开始研发,经历了两个阶段的
试验厂阶段(分别为
10,000 吨/年和 100,000 吨/年),一直到在西澳大利亚的奎纳纳地区兴
建了年产
80 万吨的世界首家商业工厂。
HIsmelt 的核心是熔融还原炉(SRV)是由上部水冷炉壳和下部砌耐材的炉缸组成。工
艺的特点是将铁矿粉和煤通过角度向下的水冷喷枪直接喷入还原炉内铁浴中。喷入的煤粉经
过加热和裂解后溶于铁水,并且保持
4%的含炭量。喷入的矿石与含碳金属铁反应,熔炼开
始。熔融还原炉下部保持低氧势,使反应得以进行。还原动力学使得炉渣中亚铁的含量保持
在
5-6%。
熔池产生的气体(主要为
CO)在炉内上部空间进行二次燃烧,提供热平衡所需的能
量。富氧热风
(含氧 35%,温度 1200°C)通过顶部热风枪鼓入炉内,燃烧反应在氧势相对较高
的上部区域进行。产生的煤气一般二次燃烧率约为
50-60%。
HIsmelt 工艺的关键是要有效的实现上部区域(氧化区)和下部区域(还原区)之间的热传
导,以便保持这一氧势梯度。具体来说就是大量的液滴在两个区域之间喷溅,夹带热量。一
部分热量通过水冷壁和喷枪散失,剩下的用于熔炼。
炉渣通过水冷渣口定期排出,铁水连续经过出铁前炉流出。连续出铁主要考虑该技术的
安全性,原因是要对铁水液面进行控制,确保其与水冷喷枪保持一定的距离。
HIsmelt 工艺具有如下特点:
1.采用高速喷枪进行固体料喷吹的方法意味着铁水熔池的捕集能力很强,即使超粉也
可以使用。
2.炉渣中
“与生俱来”的亚铁含量(5-6%),加之铁水含碳约 4%,形成了独特的脱磷特性。一
般来说,约
80-90%的磷进入炉渣。
3.对煤的几何形态没有什么要求,原因是煤需磨碎后喷吹。这些特点使其可以处理低品
位的原料,而在高炉中却基本不能使用。
HIsmelt 奎纳纳工厂是由 RioTinto 立拓集团(60%),纽克公司(25%),三菱公司(10%),和首
钢集团
(5%)共同出资,成立的非法人性质的合营公司。整个工艺煤经干燥后磨到-3 毫米的粒