经验证的钢厂废料回收利用工艺样本.doc

资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。FASTMET经验证的铁钢厂废品料回收利用流程工艺James M.Mc clelland,Jr.P.EManager-Techincal SalesMidresx Technologes,Incorproated2725 Water Ridge ParkwayCharlotte,North Carolina,28217USATel:704-378-3359Fax:[phone]E-mail:关键词: FASTMET; 快速熔解FASTMELT; 环形高炉转底炉; 直接还原产物; 铁氧化物; 电炉粉尘; 钢厂废料; 锌的回收利用。摘要: 两个用于回收利用钢铁厂废料的FASTMET流程工厂现在已处于商业运作。这些FASTMET流程设备正在将钢铁厂废料转变为有用的铁组织产品和有价值的副产品。本文将经过这两个工厂来讨论包括废弃油燃料油处理操作, 产品质量, 锌的回收利用和排放物的测试等生产运营操作经验。绪论Midrex 科技技术公司Inc和与它的有合作关系的母公司, 神户钢铁公司合作, 已经开发出了一种以固体炭为基础的还原技术的FASTMET流程; :这种流程可应用于加工铁矿砂石, 也可应用于加工含有铁氧化物的材料, 比如铁钢厂的废料。将电厂一台电感加热化铁炉添加到FASTMET流程就得到了FASTMELT快速熔化流程-一种生产高质量铁水的经济的方法。许多大多数钢铁厂都正在寻求一种合适的方式来回收利用包括高炉和碱性氧化顶吹转炉的粉尘和、 淤泥、 , 细碎的剥落物轧钢皮、 , 以及电弧炉粉尘在内的各种钢铁生产废弃物。电弧炉生产炼钢粉尘的积聚以及对它们的处理已成为了一个世界性课题。电弧炉粉尘的回收利用包含两个方面: 一方面是回收利用有价值的资源, 回收含铁料来炼钢, 回收粗氧化锌用于来造非铁材料回收有色金属; 另一方面是降低对环境的污染。从经济与环保两方面来考虑, FASTMET流程都是一种十分吸引人的电弧炉粉尘回收利用技术。在作为将粉尘回收起来做电弧炉和碱性氧气顶吹转炉的原料方面, 这个流程有两个主要目标。一方面个是为了提高含铁氧化物的金属化率, 这样能够减轻熔化过程的负担。另一方面是为了提高锌的迁移脱除率, 这样能够降低回收回路中锌的浓度。作为对高炉原料, 高的压缩抗压强度是必要的, 这一点在FASTMET工艺也能够经过调整粘结剂与原料的配比来实现。经过实验室测试试验和Koakogawa 示范性工厂的检验试验, FASTMET流程被证实在粉尘回收方面可成功地提高金属化率和锌的回收率。经过这些测试, 得出了建设一座商业化FASTMET厂的设计理念。在新日铁公司的Nippon Steels Hirobata 工厂Works, 第一座FASTMET厂已被建立起来建成、 开工, 并被交付给新日铁公司Hirobata 工厂的客户投入商业化生产。而第二座商业化的FASTMET工厂的建设也正在神户公司加古川工厂生产操作中。本文所示的信息和数据均收集于这些最早的商业化FASTMET厂的开工与最初的生产运营期间。炼钢废料及相关问题今天, 许多钢铁厂都在考虑如何处理生产中的废料。所这些考虑的问题年复一年地积累起来, 因此钢铁生产部门厂应采用更积极的行动来寻求解决方案。这些问题包括: 1、 对含铁废弃物的处理从联合企业得到的无毒废料含有大量有价值的铁、 碳元素。掩埋或倾倒? 这些样处理废料会增加支出。电炉布袋收尘室粉尘, 被美国EPA列为一种有毒物质( K061) , 若简单将其倾倒, 会对环境造成一系列的危害, 在掩埋这些废弃物之前对其进行特殊适当的热处理或热稳定化是很昂贵而且是对有价值资源的浪费。2、 终止封闭式定点掩埋钢铁厂现在大多都将废弃物定点存放几年, 甚至是几十年。理论上讲, 由于占的土地是免费的, 能够降低开支。然而, 绝大数地点会被填满, 并会使得环保机构的审查更加频繁。On site是否能够翻译为”厂内”? 3、 回收利用有价值的铁元素联合企业每吨球团矿要付花费$4050/吨来造球团矿。对于如果使含铁达到典型的65的含铁品位, 可折算为每吨铁元素则这种转变的花费为$6070/吨。如果这些球团矿粉不能再利用, 则厂家会损失一笔钱, 对于而如果无论是使用直接还原铁为原料的紧凑型钢厂和小厂还是联合钢厂企业都采用直接还原铁作为原料, 则不回收利用直接还原铁粉的经济代价是用氧化球团矿的三倍。4、 控制钢铁厂原料成本成功的钢铁厂必须持续地降低成本。一种有效的降成本的方式就是处理和回收利用废弃的材料, 这样做还能够取消相关的掩埋费用。5、 节约投资保护资本大多数钢厂都限制在生产操作的冶炼工序投资, 相反倾向于在下游工序集中投资。一个可能由第三方建设、 拥有和运作的现场废料加工厂, 使得钢铁厂能够节省投资和避免另外一个冶炼工序操作的责任。6、 炼焦厂与烧结厂的环保问题对联合企业的排放物实施更严格的EPA规则, 特别是炼焦厂排放问题是一个主要问题。如果有可行的替代方式, 许多厂家都将关闭炼焦厂和烧结厂。对废弃物处理方法问题的解决答案在过去 , Midrex和Kobe厂已经开发出了FASTMET流程, 它将帮助钢铁厂解决废弃物的处理问题, FASTMET经过添加或不添加铁矿砂粉来处理钢铁厂废弃物, 将其放入以炭碳作还原剂的转底炉( RHF) 炉中, 冶炼为金属化的铁。这个流程的产物能够是冷DRI、 热DRI和HBI, 或者是铁水, 具体是哪种形式取决于最终使用需要。FASTMET流程的背景20世纪60年代, RHF炉最先被Midrex的前身Midland Ross Corporation用于生产直接还原铁, RHF炉又被称为其名称为”热的快”。这种快速加热流程包括将铁精矿和煤粉造球, 炭粉和球团矿, 将球团矿在炉篦子进行炉栅上的干燥球团矿, 在转底炉炉中预先前还原的球团矿, 然后以及在竖炉冷却器冷炉身中的冷却球团矿。从19631965年到1966年, 这种快速加热流程在明尼苏达州的Cooley的一个2吨/小时的实验性厂中以2吨/小时的测试试验取得成功。与Heat Fast开发的此同时, 一种由快速加热发展而得到的以天然气作还原剂的直接还原流程Midrex也得到发展, 这种流程能够提供比快速加热更高质量的铁水产品并能降低经营成本( 因为当时的天然气价格只有今天的十分之一) 。由于当时天然气流程的经营成本更低, 使得快速加热流程的工作被中止并没有被用于商业生产开发。20世纪80年代初, Midrex对运用RHF生产直接还原铁重新产生兴趣而重现辉煌。多项研究表明, 基于美国当时的条件, 能够用开发出RHF流程生产以较低的价格生产直接还原铁的方法能够以诱人的价格得以发展。然而, 气基流程的经济价值效益更加诱人, 而且气基流程得到了很好的验证。还有就是, 炭煤基还原流程已落后于传统的气基流程。在20世纪90年代, 问题又被再一次提出, 进一步的多项研究表证明, RHF炭煤基流程的经济价值是诱人的。基于这种观点, 决定继续研发这种流程的商业化技术。以建设可追溯到20世纪60年代的快速加热的实验性工厂为基础进行建设可追溯到20世纪60年代, 对技术进行了改进, 使得改建是为了做出能够提高生产能力, 提高产品质量, 提高流程适应性和提高流程效率的技术。最后就发展成FASTMET流程。Midrex和KSL已经开发出了比FASTMET流程更优越的FASTMELT流程。它取消了能够使从RHF中热排放出来的直接还原铁的热辐射, 而是减少并经过重力将直接还原铁装引入电化铁感炉内, 这是一个为将热的直接还原铁熔化生产成铁热水而特别设计的熔化室炉, 这种铁水就称之为FASTIRON。FASTMET流程的发展史20世纪60年代Midland Ross(Midrex=MIDland Ross Expreimental)开发了HEAT FAST 流程; 从1965年到1966年, 2t/h的实验性厂在明尼苏达州的Cooley建成并投入运营1990年Midrex 开始研发FASTMET流程1992年FASTMET实验性厂在Midrex技术中心建成, 2.75m RHF,160kKg/h;1992年至1994年共做了100多次的试验FASTMET实验性厂在Midrex技术中心建成。其经营活动从1992年持续到1994年。1995年8.5m RHF, 2.5t/h的Kakogawa 示范性工厂在KSLs Kakogawa钢铁厂建成, 并在1995年到1998进行了持续的开发型运营。1998年Midrex 技术中心安装电感电炼铁炉; 直接与FASTMET实验性车间的RHF相配套, 每小时生产150Kg150kg铁水; 这个示范性的FASTMELT流程成为成功地经过纯氧化铁和钢铁厂废弃物生产出了高炉级质量的铁水 第一座商业性FASTMET工厂( PDPR) 在新日铁公司的Hirobata厂建成; 21.5m的RHF; 19.2万吨转炉污泥和粉尘/年的处理能力; 14万吨热DRI和2250吨/年粗氧化锌的生产能力。 3月21日: 第一批产品 4月: 连续操作 7月: 达产试验结束, 操作移交给新日铁 7月: 连续操作达一年, 典型的金属化率91.9, 锌回收率94, 热DRI的送料温度大于1000, 全年的作用率大于90。 在KSL加古川钢厂的第二个商业化FASTMET工厂, 8.5m的RHF; 1.4万吨转炉污尘、 电炉尘和轧钢废料/年的处理能力; 废燃料油; 产品是1.4万吨DRI和1400吨/年粗氧化锌的生产能力。 5月: 工厂开工FASTMET 流程概况FASTMET流程将氧化铁球团矿炉料、 粉矿和钢铁厂废料转变为有用的金属铁。, 如果需要, 使用煤粉或其它的含碳材料可作为还原剂。最终产物直接还原铁能够被热压成块被加热成热DRI, 作为热态DRI再被送入中转换容器; 如果需要冷DRI, 也可将它进行冷却后, 或者直接送入电化铁感炉( EIF) 以炼出FASTIRON。 表图2是关于FASTMET/FASTMELT流程的流程图: 图2 FASTMET/FASTMELT的流程图 在操作过程中, 如果原料是如纯矿石, 、 精矿粉和煤粉在装入RHF炉之前要经过烧结制成球团并经过干燥后, 被以单层形式送入在RHF炉中炉料被铺成一层。当万一这些原料是钢铁厂废料, 则它们首先应被压块。经过压块能够提供更多的灵活性适应性好的原料, 并减少对这些原料的碾磨需求, 而且不必要对生压块进行干燥还能够减少对未培烧的块矿加热的需求。这些压块矿在RHF中也是铺成一层也是经过单捻被送入炉中( 见图3) 。图3 转底炉的简化纵剖面图和俯视图 随着炉膛的旋转, 这些压块矿被RHF炉中加热到高达1300摄氏度以上的温度经过辐射加热, 使得铁氧化物被还原成金属铁。铁氧化物的还原过程基本上是在固体状态下由固定C与Fe3O4 或 Fe2O3反应生成金属铁( Fe0) 和固态维氏体( Fe0.95O) , 同时释放而C则被氧化成CO和CO2气体。部分单质炭碳则会固溶到金属铁中形成碳化铁素体( Fe3C) 。 钢铁厂废料中的锌氧化物、 铅氧化物和其它具有挥发性的金属氧化物也将在此过程中被还原成金属单质或被蒸发。这些金属蒸汽在从烟道出炉之前又将被烟气氧化。 炉料在炉内的停留时间在6到10分钟。这个停留时间的不同取决于物料的种类金属的生产方法、 压矿块的尺寸大小, 以及其它因素。在这段停留时间里, 85%到95%的铁氧化物会被还原成金属铁。FASTMET流程中的快速还原和高还原率速度归功于高的还原温度, 高的热交换率速度, 以及炭与矿块中的碳与铁氧化物之间的充分、 紧密接触。 其烟气在出炉前已经完全燃烧, 含氧量大约为2%。而热交换器可将燃烟气的热量用于预热RHF的燃烧器的助燃空气将要入炉燃烧的空气和或干燥原材料。 烟气从经过炉顶排出, 经过有耐火材料内衬的上升管进入成排的排烟管道离开RHF炉烟道。烟气上升管道的与合适位置与RHF炉的燃烧区之间的合适的相对位置有关, 它取决于对由对原材料和, 还原动力学的分析所决定, 并用CFD计算进行检验以及流动动力学校验计算的分析。注入烟气管道的空气起冷却作用, 并将烟气中的H2和CO等可燃气体燃烧掉。 经过喷雾化水到初冷区, 能够将烟气从高于1400摄氏度冷却到1000摄氏度以减小NOX的生成, 并提供回收换热器可接受的合适的入口气体温度。 从初冷区出来的烟气流经助燃空气和干燥空气预热器, 在这里烟气中的热量被用于预热入RHF炉转底烧嘴的助燃空气和环形转动干燥器的助燃空气。 烟气对助燃空气预热后进入二次冷却区。经过喷雾化水, 在二次冷却区将烟气温度从800摄氏度降到120摄氏度, 以保证得到布袋过滤除尘器可接受的入口气体温度。摄氏度应该直接写成, 不需要翻译! 然后这时, 烟气流入脉冲喷射式布袋过滤除尘器, 在这里, 粗氧化锌氧化物被收集起来, 然而烟气经过鼓风引风机经烟囱被排入大气中。 FASTMET车间在处理钢铁厂废料时, 并不一定一般不需要控制SO2, 因为绝大部分SO2将会与烟气中的金属氧化物反应或被其吸收掉。喷石灰注射剂能够被用于进一步控制SO2。对NOX的控制则是经过使用低NOX生成的燃烧器和严格控制燃料与气体燃烧率的比值与燃烧温度来实现的。RHF了炉内的高温和长停留时间能够破坏二氧化物恶英与呋喃Furans的生成。对烟气冷却率速度的控制能够减少二恶英氧化物与与Furans呋喃的再生成。粉尘经过布袋过滤除尘器从烟气中被分离出来。而粗氧化锌氧化物经过布袋过滤除尘器回收并储存到仓筒中。然后这些粗氧化锌氧化物然后被用卡车或和火车从仓筒运到买主那里。 直接还原铁的金属化率( 金属形式的铁占全铁金属组织的百分比) 是能够调整的。经过调整块矿块的含碳炭量就能够得到决定目标DRI的含炭碳量。其产品化学成分的不同取决于使用的矿料、 和还原剂和粘结剂的化学成分, 以及反应炉的选择。 电感炉废料处理方式的选择 FASTMET流程使得紧凑型小钢铁厂除了运用当前的高处理费用的处理方式来处理废料外, 又有了另一种选择。建在钢厂内的一个FASTMET车间能够处理粉尘并生产出两种主要的初级产品, 直接还原铁作为原料返入炼钢炉, 而粗锌氧化物则被卖给制锌厂家。这种方法使得以前的废料成为了有用的东西。高处理费用不存在了, 而且可提供便宜的铁产品。 其有益之处总结如下: 1、 粉尘非常少的生产过程使得二次粉尘的含锌量很高而含铁量很低; 2、 高金属化率和高的锌转移脱除率使得还原的铁可直接返回到电弧炉中; 3、 处理后就再没有废料生成; 4、 高温处理使得二恶英氧化物分解; 5、 含锌粉尘可被处理成有经济价值的产品, 而不是废品废物; 下表显示了FASTMET流程的EAF粉尘处理模拟实验的结果。这个事例( EAF粉尘加煤) 代表表明EAF粉尘的处理可用煤作还原剂的情形。 表 1: EAF粉尘处理 , 单位: 质量%电感炉粉尘+煤T.FeM.FeCZnOPbO电感炉粉尘32.230.021.7024.204.10煤0.450.0074.000.000.00直接还原铁58.0952.282.022.180.00副产品0.050.040.0074.3313.26适合这些流程的原材料 适合这些流程的原材料可分为三大门类: 铁氧化物( 即天然纯铁物材料或含铁材物料) , 还原剂( 即炭碳源) , 和一个反应炉粘结剂。在Kakogawa的试验性车间和测试室, 一个组广泛的复合原材料组合( 即: 含铁材料和不同还原剂) 已经经过了实验室试验的测评、 半工业试验和Kakogawa厂的工业试验的检验。 部分经检测的原材料名单如下: 高炉除尘器滤饼焦 碱性氧气顶吹转炉除尘器滤饼焦 工厂规模轧钢皮 电弧炉布袋过滤除尘器灰 球团矿粉 铁矿石浓度精矿 印度兰粉Indian Blue粉尘 高炉粉尘和淤泥 焦炭渣粉 低/中/高挥发性炭煤 特殊石油焦炭 木炭 如果高炉粉尘和淤泥被利用, 则原材料中本身的不同的炭碳就可足够完成还原反应, 而不需要再添加还原剂。 FASTMET/FASTMELT能够大大提高对废料的处理能力, 并重新获得有价值的铁产品。在FASTMET流程中, 如果直接还原铁与HBI是最终产品, 则仅需要只能够将组成RHF炉料的材料中的含铁料加以转变为可组成RHF炉炉料的材料。经过这个流程得到的产品中仍含有较多的脉石。如果所要生产的是FSTIRON, 而且将上述原材料送入FASTMELT熔炼炉室, 则其中的脉石就将成渣。脉石的影响可用添加铁含量较高的原矿的方法减弱。那是一个任何废料处理流程都会发生的反应事情。 第一座商业型FASTMET工厂在 4月, 第一座商业型FASTMET工厂在日本的Nippon Steel 新日铁公司Hirohata Works工厂 开始投入生产。这个工厂每年回收处理190000公吨钢铁厂粉尘, 这包括Hirohata Works工厂的BOF粉尘与BOF filter cake滤饼 粉尘。这个Hirohata FASTMET厂每小时大约能生产18公吨金属化率为90%的热直接还原铁, 其出铁炉温度大于1000摄氏度。这个Hirohata FASTMET 厂接回收新日铁公司Nippon Steel Hirohata 工厂Works 的球团矿车间生产的生球greenballs。这些greenballs生球是钢铁厂粉尘和、 煤粉和粘结剂经混合并造球团化而成。这些greenballs生球被卡车从球团矿车间运到Hirohata FASTMET车间的料仓贮。这些greenballs生球经滚筛筛过后被送入球团干燥机里。经过干燥的greenballs含水量低于0.5%。经过干燥的greenballs生球被连续地送入RHF炉内。这个RHF的直径大约有21.5m, 而其有效炉膛宽度为3.75m。它有6个燃烧/反应区。所有的燃烧器都用液化天然气LNG作为燃料燃烧。直接还原铁的出口在从一个冷的金属板下流过, 经过水冷的螺旋卸货器机被排出炉外。这些热的直接还原铁经过收集后, 被卡车运送到碱性氧气顶吹转炉车间。锌氧化物的转移脱除率超过94%, 每小时有超过300kg含锌高达60%到65%的粉尘被从烟气中好回收起来。在日本, 这些含锌粉尘以大约只有伟LME金属锌2/3价格被卖出去。热的烟气被排出RHF炉后, 经过蒸气冷却器冷却, 再被送入一个热交换器。这些烟气中的物理显热可将RHF的助燃气体和greenball生球的干燥气体预热到350摄氏度。这时烟气被排出预热器, 经二次蒸气冷却器作进一步冷却后, 被送入布袋过滤除尘器, 在这里, 含锌氧化物被回收起来并被送入筒仓储存。在送入布袋过滤除尘器的出口, 安装有一个特别设计的感应风扇引风机, 以获取烟气系统所需的压降, 并控制RHF使其处于轻微的负压状态。在Nippon Steel液化天然气、 压缩空气、 蒸汽和补充新水等, 都是由新日铁公司供应。 这个车间包括一个开放的水循环系统和一个密闭的水冷却循环系统。在 8月3日, 这个Hirohata FASTMET车间成功地经过了车间运行保障达产测试, 并已经持续生产了金属化率为90%的产品。在这段测试性生产期间, 这个车间的生产能力成功地达到了1000kg/m22/h。 4月, 在日本神户钢铁厂的Kakogawa厂, 第二座商业化的FASTMET生产车间开始投产。这是神户计划在 末将Kakogawa改造成为零排放工厂的一部分。这是工业史上的头一次。在日本的Nippon Steels 新日铁公司 Hirohata工厂 Works成功经营这个头一座FASTMET回收利用工厂的基础上, 神户钢铁公司在它的KakogawaHirohata Works工厂将示范性的FASTMET车间改造成为一个能够具备回收处理固体含铁废料能力的车间。它利用废气油料作为最初的燃料资源来源, 这个试验性车间被改造后能够处理高炉与炼钢转炉生产的粉尘, 包括将从上升的煤烟气清洗系统升级为中回收的高锌含量的粉尘。Hirohata Works车间对来自高炉与炼钢转炉正产生的富锌粉尘的回收处理能力达到每年16000公吨。这套设备用的是由高炉和转炉粉尘制成的球团矿, 这些球团矿被送入RHF炉并被加热到高温。这些废料中的碳炭充当还原剂, 在与铁氧化物短暂的接触时间里与其中的氧发生反应, 生产出高金属化率的, 且能够用来炼钢的直接还原铁。商业型FASTMET工厂的结果 经过在KDP示范型工厂的测试, FASTMET流程被证明能够以高金属化率降低还原钢厂粉尘中的铁氧化物含量, 同时还能以高脱锌率水平转移脱除钢厂粉尘中的锌氧化物。它的这些好处在以实验室测试和示范型测试为设计基础的商业型FASTMET工厂得到了证实。这个第一座商业型FASTMET工厂从 4月开始连续生产。由于广泛的实验工作充分, 在这个商业型工厂开工很进行的很顺利并很快达到满足了设计条件, 它的生产保障达产测试于 7月份便完成, 而且它也被移交给客户进行正常商业化生产。图7表明了这个商业型FASTMET工厂的生产流程。 图7: 商业型FASTMET工厂的生产流程图8表明平均每小时处理钢厂粉尘的速度曲线。图八: 粉尘处理速度图9表明每月废料处理的总情况图10表明这个工厂在连续生产期间的工作效率作业率。在高的炉膛100kg-DRI/m2h生产率下, 这个商业型FASTMET工厂的样品典型金属化率水平是91.1%, 其脱锌率水平是94.0%。表5表明了样品绿色球团生球的化学分析分析结果和产品直接还原铁的化学分析结果。其烟气粉尘含有高浓度的锌氧化物。收集的样品粉尘的典型锌含量为63.4%, 锌氧化物含量为78.9%。收集的样品粉尘的典型铁含量低于1%。因此, FASTMET工厂的烟气粉尘作为锌原料有很高的价值。 表5 典型的生球和直接还原铁的化学分析 干球团 直接还原铁 全铁 58.1% 75.8% 金属铁 21.3% 69.7% 炭 11.6% 3.1% 锌 1.0% 0.06% 金属率 91.9% 脱锌率 94%表5 样品绿色球团和直接还原铁分析除了上述益处外, 这个第一座商业型FASTMET工厂还表明FASTMET流程对环境很友好。它满足包括CO2在内的所有污染物排放的限制。表6表明典型的商业型工厂的标准样品排放检测数据。表6 FASTMET商业型工厂的排放数据NO (Nm3/h)SOx (Nm3/h)粉 尘 ( kg/h) 标准 3.8 2.7 2.09 实际 1.98 0.08 0.12 Dioxin0.1ng-TEQ/Nm3表6 FASTMET商业型工厂的排放数据第二座商业型FASTMET工厂 神户钢铁公司的Kakogawa钢铁工作室厂正在运作第二座商业型FASTMET工厂。这个工厂是FASTMET流程示范型工厂的前身( KDP) 的前身。KDP已经被改造得可连续生产, 可处理富锌氧化物废料和高炉粉尘。该工厂已于 五月开工。图11表示了流程信息。图11 Kakogawa FASTMET工厂流程描述。以下表格表明了Kakogawa FASTMET工厂的炉料化学成分, 直接还原铁和烟气粉尘的样品的数据。表7: 废料化学成分( 样品) CT.FeZnNa2OK2OSMnCaOSiO2Al2O3MgOClF高炉滤饼37.631.81.20.20.60.7-3.14.1-0.0650.16电炉粉尘0.2231.2521.11.451.350.173.3310.346.180.853.5160.294.84转炉燃气烟气粉尘0.7053.62.541.0115.8180.10.315.00.760.3150.1853.30.96表8: 直接还原铁化学成分( 样品) T.FeM.FeFeOCSMnCaOSiO268.057.813.32.000.521.074.355.95 表9: 烟气粉尘化学成分( 样品) ZnPbT.FeNaKSClFC56.44.990.323.1310.791.694.860.150.01 这个Kakogawa FASTMET 当前的生产基于两个方面是两班制, 处理Kakogawa钢铁工作室厂里收集的各种含锌废料。这个RHF的反应器用废弃油料和煤的混合料物做燃料。 FASTMELT钢铁生产中的未来FASTMELT 这两个商业型FASTMELT工厂的成功运营已经很好得证明了FASTMELT流程的优越性可行性。FASTMELT是这种钢铁生产技术关键技术的下一步。FASTMELT增加了一个熔化室炉, 使得FASTMELT流程能够生产等价于高炉铁水的适宜铁料以生产merchant pig 外销生铁或直接转换冶炼为钢。这个FASTMELT的电炼铁感炉已在Midrex技术中心经过了测试验证, 它能够用钢铁厂废料生产和高炉铁水同化学成分的铁水。商业型FASTMELT厂能够用比包括高炉在内的其它大多数方法更少的能量来生产铁水。FASTMELT流程的对比以下是FASTMELT流程与其它炼铁流程( 其中有的已经发展成熟, 有的还在发展) 的对比。能源消耗在高能耗能量费用和十分关注环保的当今社会里, 是一个至关重要的问题。表10是以FASTMELT流程与其它流程吨铁水的等价GJ为基准的对比。二氧化碳的排放也是所有整个流程生产效率的一个很好的指示指标。表11是以FASTMELT流程与其它炼铁生产流程的吨铁水的二氧化碳的排放量为基准的对比。表10: 能源消耗GJ/吨铁FASTMELTHISMELTCOREXREDMELT高炉煤12.2519.4730.7714.85天然气2.682.20.52.17电能66.113.380.836.65小计21.0325.0532.1023.6723.36尾气能量标准回收总能量16.4821.6718.918.5618.01据称注: , FASTMELT流程的煤炭和天然气的消耗量已在新日铁的Hirohata 商业型FASTMELT工厂做了测试得到证实。表11: 二氧化碳的排放量; 吨CO2/吨铁水FASTMELTHIsmeltCOREXREDSMELT高炉煤71.1381.8092.8591.3802.170天然气80.1530.1250.0580.1240电能9, 100.2421100.1290.242120小计1.5331.9343.0461.7462.170Less equivalent CO2 of carbon in Hot Metal131415CO2总量1.3861.7872.8771.6142.023表12是预期铁水产品化学分析的对比。表12: 铁水产品化学分析: 左边要增加一个空格FASTMELT16HIsmelt17COREX18REDSMELT19高炉20Pig Ironfor oxygenFoundryGrade Pig1 Commercial FASTMELT Proposal, Septermber 19992 HIsmelt,The Future In Ironmaking Technology, Peter Bates and Andrew Coad, 4th European Coke & Ironmaking Conference, Paris, June .3 VAI publication, The COREX C-3000 Generation4 Skillings 1999, Demags REDSMLT Process For The Iron Ore Mining Industry5 Energy Use In The U.S. Steel Industry: A Histrorical Perspective And Future Opportunities, John Stubbles, U.S. Department of Energy, September .6 Electricity is stated as the energy of coal used to generate power therefore is not a direct conversion of kWh to GJ.7 Coal Conversion = 92.91 kg CO2/GJ natual gas.8 Natual Gas Conversion = 56.96 kgCO2/GJ natual gas.9 Assume all Off Gas Energy Credit is used for internal electric power needs.10 Electricity Conversion = 155.91kg CO2/GJ electricity.11 6.11-4.56 = 1.55 GJ/tonne hot metal net electrical energy in.12 6.65-5.1=1.55GJ/tonne hot metal net electrical energy in.13 4% carbon in hot metal14 4.6% carbon in hot metal15 3.6% carbon in hot metal样品典型化学分析氧气炼钢用生铁铸造用生铁( 低磷) 碳炭( 可控范围) 3.0 to 5.0%3.5 to 4.5%4.5 to 4.7% 3.6%4.0 to 4.5%3.5 to 4.4%3.0 to 4.5%硅0.2 to 0.6%这个过程没有硅生成还原0.6 to 0.8% 0.2% 0.3 to 1.5%0.20 to 2.0%0.5 to 3.0% 锰0.6 to 1.2%0 to 0,2% 没有数据 0.6%0.25 to 2.2% 0.4 to 2.5%最大为1.25%磷( 取决于原料中的磷含量) 0.05%0.02 to 0.05%没有数据没有数据0.04 to 0.2%最大为0.40%最大为0.035% 硫0.03%0.05 to 0.15%(需要脱硫处理)0.01 to 0.03% 0.050.03 to 0.8%(可能需要脱硫处理)最大为0.05%最大为0.035%温度1450 to 1550oC1450 to 1550oC1490 to 1520oC没有数据1565oCFASTMELT流程与HIsmelt流程的铁水特性的首要区别在于过滤管道熔化炉中的气压氛。FASTMELT的电炼铁炉中的气氛压基本本质上全是CO气体, 且因此有很强的还原性。这个还原性气氛很有利于硅的还原和脱硫。而HIsmelt流程需要添加额外的供过剩氧才能进行达到合理的二次燃烧。氧化性气氛很利于脱磷, 但却不利于脱硫和硅的还原。 16 A Closer Look At FASTMET and FASTMELT, Glenn Hoffman, 58th Electric Furnace Conference Proceedings, ,pp.751-767. 17 HIsmelt-The Aiternative Technology for Ironmanking, TE Goldsworthy et al., SEAISI 1999 Philippines Seminar. 19 COREX POSCO Report 20 Energy and Enveronmental Profile of U.S. Iron and Steel Industry, Nancy Margolis et al.,U.S. Department of Energy-Office of industrial Technologies, August . 21 The making, Shaping and Treating of Steel, W.T. Lankford, Jr.et al.,10th Edition, pp.540 22 同上Ibid. 结论 FASTMELT流程回收处理钢铁厂废料的能力经过在这两个商业型工厂的成功的中生产中而得到了很好的证实。有价值的矿石矿物资源和以前被填埋的矿料垃圾, 都能够被FASTMELT流程很经济地回收利用。FASTMELT能够和自然环境友好相处, 而且能够成为处理将电炉粉尘转换成的BACT。FASTMELT, 作为FASTMELT流程的鉴定一个关键步骤已经过论证验证, 并进行了示范商业型生产。FASTMELT和其它已经发展成熟的炼铁生产流程的对比表明FASTMELT是很适合商业型炼铁生产的。这个流程能够灵活有效地利用广泛的铁氧化物和炭来生产高质量的铁水或pig iron product生铁产品。.这个流程的各个环节步骤已一被很好的规定且简洁明了。这种厂操作安全简单, 且是在低压和合理的温度下操作的。这个FASTMELTN 工厂是一些经证明非常行之有效的设备的集合, 且无须一些