转底炉工艺与熔融还原技术开发模板.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年历史，其设备和结构原本脱胎于轧钢用环形加热炉，其最初目标就是用于处理钢铁厂生产过程中产生含铁和其它金属粉尘和废弃物，实践证实其环境保护功效和价值甚至超出了金属回收本身。伴随规模扩大，也逐步形成为一个炼铁新工艺，进入煤基直接还原法优异行列，但仍处于初始阶段，现在最大转底炉（美国动力钢企业）规模年产铁不过50万吨，以铁精矿为原料，生产出DRI经埋弧电炉熔分后为大电炉供给铁水。其它分布在美国、日本等地部分转底炉几乎全部是处理粉尘，其规模通常年产能力20万吨左右，生产出DRI金属化率70～85％不等，通常不用作电炉原料，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。
转底炉环境保护效益是和其工艺特点分不开，关键特点是高温快速还原。首先是把含金属氧化物粉尘和废弃物还原成金属；其次是高温下很多有害元素和物质能够挥发或分解，能燃烧用作燃料；第三是本身是封闭系统，微负压操作，过程中基础无排放，最终固体产物和经过净化烟气均符合环境保护要求，而且烟气余热得到充足利用。所以转底炉在部分发达国家（如美国、日本）已列为处理所在地域冶金厂粉尘和废弃物有效方法，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境保护要求深埋而要花费更高费用，所以也乐于如此。
1.2 发展情况
最早生产规模转底炉处理冶金厂粉尘和废弃物是美国INMETCO，由国际镍集团INCO.Ltd开发，该集团国际金属回收企业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，关键是用来处理多个冶金厂含铁粉尘和废弃物，生产出金属化率85～92％金属化球团（DRI）进入埋弧电炉熔化，取得铁水和炉渣（作为副产品出售），和此同时还回收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。
另外，美国MR&E企业开发Dry-Iron转底炉工艺于1997年4月在田纳西州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企业共同开发Fastmet转底炉目前关键是用于处理含铁粉尘和废弃物，现在正常生产有神户加古川1座，新日铁4座（广田1座，君津2座，光1座），详见附表。

附表 国外处理含铁粉尘和废弃物转底炉RHF
编号
厂名
外径m
宽m
转速分/转
金属化率%
成本USD/t
单位投资USD/t/y
产能104×t/y
投产时间
备注
1
INMETCO（美）
16.7
4.3
15~20
96
144~177
160~180

1978年
投产来生产正常，成为美国中部钢铁厂处理废弃物中心
2
新日铁（广田）
21.5 28
3.75

90

14
.3.21
SMP
3
新日铁（君津1）
24
4
10~20
75~85

13或65kg/m2h
.4
用于高炉，1300℃
4
新日铁（君津2）

>70

10
.12
用于高炉
5
新日铁（光）Drylron
15

15

2.8
.5
用于电炉
6
神户（加古川）
8.5
1.25

85

铁1.1
ZnO0.14
.4

7
Ameri-Steel（美）MR&E

14
>90
150

20
1997.1
用于电炉Drylron

JOM发表

Fastmet80~125
Fastmelt115~125
Fastmet150~200
Fastmelt250~300

Midrex发表

Fastmelt80~125
Fastmet180~200
Fastmelt230~250

天然气0.7~0.9Gj/tDRI
电 80Kwh
水 1.8~2.3m3

1.3 处理步骤
通常转底炉处理含金属粉尘和废弃物步骤包含以下多个系统：
（1）、以转底炉为中心主体系统，包含炉体和转动机构，和辅助设施。
（2）、热工系统，包含供热、加热、热能利用等。
（3）、烟气处理系统和后续多种相关金属回收系统。
（4）、原料贮运及上料系统。
（5）、产品及副产品处理系统。
1.4 结语
转底炉特点是高温还原过程，操作系统处于封闭微负压状态，有利于在回收有用金属同时，保持环境友好，其经济效益和环境保护效益相得益彰。国外已经有近30年成功经验，中国作为世界钢铁大国，有效处理粉尘和废弃物积压已提到议事日程。怎样借鉴国外经验，结合中国实际进行转底炉工艺研究开发是现在钢铁工业一个比较迫切需要处理问题。北京科技大学相关科技人员对此已进行多年探索，积累了对应知识和经验，并在山西建成了中国第一条连续生产工业化转底炉生产线。该生产线在～连续生产了6个月，加工精矿粉9000多吨。

2 转底炉熔融还原技术开发