[发明专利]一种三段式冶炼铁水的欧冶炉炼铁方法

说明书

本发明公开了一种三段式冶炼铁水的欧冶炉炼铁方法，该方法是以还原、造气、熔炼三段式欧冶炉为主体，结合喷煤、中心导气管、顶煤气循环技术，以使用非传统矿煤资源为条件，兼具消纳废弃物和煤化工的环保型非高炉炼铁工艺。在矿煤资源方面、工艺稳定性方面、两种工艺流程结合性方面、以及功能拓展等方面，硕果累累。项目的实施提升了欧冶炉整体铁水竞争力初步确立欧冶炉在非高炉冶炼领域的技术优势。而且在绿色发展指标如单位产品的能耗、成本、污染物及CO₂排放量比现代大型高炉有更强的竞争力。

本发明属于炼铁技术领域，特别是涉及一种三段式冶炼铁水的欧冶炉炼铁方法。

现代高炉炼铁流程的工艺技术已经发展了几百年，目前在高产、低耗、长寿、 效率、优质、环保等许多方面都有了长足的进步，高炉法炼铁无论从理论和技术上讲可以说发展到鼎盛时期，已达到十分完善的程度。

我国能源消耗以煤为主，大致占总能耗的70％。煤炭资源虽很丰富，但炼焦煤仅占6％，且分布不均。因此，我国炼铁生产的发展完全建立在大量消耗焦煤的基础上，显然是不现实的。炼焦煤的缺乏和人们对环保要求的提高，迫使人们开展炼铁新工艺研究。对于高炉炼铁法，由于喷煤技术的发展，特别是富氧(或全氧)大喷煤技术，将使高炉焦比大幅度降低，从而给高炉炼铁法注入了新的活力。但是，如果要进一步的降低焦比，如焦比降到200kg/t以下，煤比喷到300kg/t以上。其难度就显现出来了：其1为炉内热量表现不足；其2为炉内未燃煤增加。从而导致高炉操作困难。

熔融还原技术是钢铁工业的几项前沿高新技术之一，是一种用煤和矿生产热铁水的新工艺。由于该法有不用或少用焦炭、环境保护好、能耗低、投资省、应变能力强等特点，因而受到世界各国的关注。据统计，迄今熔融还原法已有35种之多，其中较有竞争价值的有13种。仅有COREX、FINEX、FINMET及HIsmelt等少数几种熔融还原工艺具备有工业生产规模。但到目前为止，只有COREX及FINEX炼铁法是已投入工业规模生产。COREX法炼铁采用块矿、球团或烧结矿为含铁炉料，直接用块煤作能源。铁氧化物的预还原及终还原分别在两个反应装置即预还原竖炉和熔融气化炉中进行。COREX装置中的熔融气化炉自带了一个所谓的“焦化厂”，即熔融气化炉中有一个煤的结焦过程，从而可在炉内形成一个所谓的焦炭床层，正因为有此焦炭层，才能提高铁水温度及对铁水成分进行控制，生产出铁水。FINEX是一种新的熔融还原工艺，该工艺使用非炼焦煤为能源和还原剂熔炼含铁粉矿生产类似高炉或COREX炉生产的热铁水。FINEX工艺是在COREX工艺的基础上发展起来的。该工艺分为两部份，首先采用流动床将矿粉还原成直接还原铁，然后利用COREX炉的熔融气化炉将固态海绵铁熔化、深度还原、提温、调整铁水成份，最终获得优质铁水，同时还能得到适宜温度及化学成份的优质还原煤气。

COREX工艺在南非、印度、韩国有4套年产60万吨铁水的COREX2000已经生产了15-30年， 宝钢2007年引进两套年产铁水百万吨级的大型COREX熔融还原炼铁生产装置，对我国非高炉炼铁技术的发展及人才培养、熔融还原生产经验积累起到了重大推动作用。COREX3000熔融还原炼铁新工艺入炉焦比低于200kg/t，环境负荷较小，属于清洁生产的炼铁新工艺，受到地方政府的重视，已在宝钢实现工业生产3年，宝钢股份公司做了大量消化、吸收、备件本地化等工作，对引进投产的COREX3000存在的技术缺陷作了局部改进，目前由于未能与高炉流程互补，码头物流由上海港务局控制、球团矿和块煤价格高企等因素使其持续亏损，仅达到70％的设计产能，能耗也较高。

大型化的熔融还原炼铁技术COREX3000在生产运行4年中遇到的关键技术缺陷是：

⑴预还原竖炉完全依赖熔融气化炉产生的发生煤气生产预还原铁，产能仅能达到设计能力的70％，使铁水的固定成本居高不下。在罗泾运行4年平均年产铁水不到 110万吨/年，达不到设计产能145万吨/年。

⑵预还原竖炉与熔融气化炉衔接时将将20％发生煤气用水洗涤后用于冷却发生煤气调温至850℃，损失了发生煤气850℃-1050℃之间热量，使还原冶炼能耗增加。