转底炉工艺可研报告.doc

1 转底炉工艺概述1.1 前 言转底炉用于生产直接还原铁不过约30年的历史，其设备和结构原本脱胎于轧钢用的环形加热炉，其最初目的就是用于处理钢铁厂生产过程中产生的含铁和其他金属的粉尘和废弃物，实践证明其环保功能和价值甚至超过了金属回收本身。随着规模的扩大，也逐渐形成为一种炼铁新工艺，进入煤基直接还原法的先进行列，但仍处在初始阶段，目前最大的转底炉（美国动力钢公司）的规模年产铁不过50万吨，以铁精矿为原料，生产出的DRI经埋弧电炉熔分后为大电炉供应铁水。其他分布在美国、日本等地的一些转底炉几乎都是处理粉尘，其规模一般年产能力20万吨左右，生产出的DRI金属化率7085不等，一般不用作电炉原料，其用途或作为高炉原料，或给转炉作冷却剂，或经埋弧电炉熔分后生产出铁水，给炼钢电炉热装。转底炉的环保效益是与其工艺特点分不开的，主要特点是高温快速还原。首先是把含金属氧化物的粉尘和废弃物还原成金属；其次是高温下许多有害元素和物质能够挥发或分解，能燃烧的用作燃料；第三是本身是封闭系统，微负压操作，过程中基本无排放，最终的固体产物和经过净化的烟气均符合环保要求，而且烟气余热得到充分利用。因此转底炉在一些发达国家（如美国、日本）已列为处理所在地域冶金厂粉尘和废弃物的有效措施，并要求冶金企业无偿提供，并倒贴一定处理费用。这些厂家因为国家环保要求深埋而要花费更高费用，所以也乐于如此。1.2 发展状况最早生产规模的转底炉处理冶金厂粉尘和废弃物的是美国INMETCO，由国际镍集团INCO.Ltd开发，该集团国际金属回收公司1978年在美国宾州Eillwood城建成第一座转底炉，外径16.7米，炉底宽4.3米，主要是用来处理多种冶金厂含铁粉尘和废弃物，生产出的金属化率8592的金属化球团（DRI）进入埋弧电炉熔化，获得铁水和炉渣（作为副产品出售），与此同时还回收Zn、Ni、Cr等金属。已运行近30年，效益良好，成为美国中东部钢铁厂废弃物处理中心。此外，美国MR&E公司开发的Dry-Iron转底炉工艺于1997年4月在田纳西州的Jackson建成一座转底炉，年处理粉尘能力为20万吨，产品金属化率达90，脱锌率达95，同时还可脱锑、钾、钠等元素。日本神户制钢同美国Midrex公司共同开发的Fastmet转底炉当前主要是用于处理含铁粉尘和废弃物，现在正常生产的有神户加古川1座，新日铁4座（广田1座，君津2座，光1座），详见附表。1.3 处理流程一般转底炉处理含金属粉尘和废弃物的流程包含以下几个系统：（1）以转底炉为中心的主体系统，包括炉体和转动机构，以及辅助设施。（2）热工系统，包括供热、加热、热能利用等。（3）烟气处理系统以及后续的各种有关金属回收系统。（4）原料贮运及上料系统。（5）产品及副产品处理系统。2 转底炉熔融还原技术开发3 转底炉开发的必要性转底炉熔融还原技术是将配料、混料、制球和干燥后的含碳球团加入到具有环形炉膛和可转动的炉底的转底炉中，在1350 左右炉膛温度下，在随着炉底旋转一周的过程中，铁矿被碳还原。当铁矿粉含铁品味在69%以上，采用转底炉直接还原工艺，产品为金属化球团供电炉使用；当铁矿粉含铁品味低于62%时，采用转底炉造气炉的熔融还原铁工艺，产品为铁水供炼钢使用。金属化球团可作为高炉原料。通常金属化率可达80%以上。3.1 转底炉生产工艺特点（1）以煤粉作为还原剂，仅用少量煤气，对煤的质量要求也没有回转窑法那么严格，故有利于广泛应用。（2）主要设备为环形转底炉，与回转窑相比，该工艺设备较简单、投资省、能耗较低。（3）对炉料的强度要求不高。因为料层很薄炉料既不受压且随炉底一起转动，炉料与炉底之间没有相对运动，操作容易。（4）转底炉工艺可直接使用含铁废粉料（或粉矿）和粉煤，在矿石和能源上具有很好的适应性和经济性；钢铁厂尘泥的颗粒纤细，容易还原，产品的金属化率较高。可高效脱除钢铁厂粉尘中的锌，并且可以将锌回收。金属化率可达80以上。3.2 环境保护作用（1）转底炉使用净化的煤气作燃料，并且炉料在炉膛内无相对运动，排出的废烟气中含尘为20-50 mg/m，大大低于国家规定的标准：一类100 mg/m3；二类150 mg/m3。（2）生产过程无污水和固体废弃物排放，工艺工程产生的粉尘可以全部重新利用。（3）转底炉工艺是含碳球团的直接还原，其中煤中的硫只有极少量的通过烟气排出，大部分固结在金属化球团内。（4）如果转底炉生产金属化球团加入高炉，代替烧结矿和球团矿，可以大大降SO2的排放，并以普通煤代替资源紧缺的焦炭，大大降低了传统高炉冶炼对环境的危害。（5）转底炉直接还原、熔融还原工艺是国家明确鼓励支持的冶金新技术，并且对于处理钢铁厂尘泥具有较大的优势，是发展循环经济的可行的手段。（6）转底炉工艺需要考虑的环保措施主要是控制粉尘排放，如原料处理、转运、转底炉出料过程产生的灰尘。3.3 转底炉直接还原铁工艺的重要价值转底炉熔融还原炼铁法和转底炉熔融还原炼铁工艺通过转底炉的快速加热将生球团还原成金属化球团，对炼钢厂的粉尘、污泥的处理、回收再利用有重要作用，金属化率70-85%，得到的金属化球团可以替代废钢用于电炉、转炉生产使用。同时回收的氧化锌、镍等有价元素也可以得到二次再利用。2011年我国钢产量达到6.83亿吨，而钢铁企业产生的粉尘污泥总量一般为钢产量的8%-12%。若以10%计算，我国钢