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直接還原鐵隧道窯生産工藝介紹

作者: 發布時間: 2015-12-18 462 次浏覽

還原鐵工藝根據使用還原劑的不同,可分為兩大類:使用氣體還原劑的氣基直接還原法和使用固體還原劑的煤基直接還原法。氣基直接還原法,主要分布在中東、南美等天然氣資源豐富的地區,這些地區以電爐短流程為主的鋼鐵工業也得到迅猛發展。代表工藝為Midrex豎爐法、HYL、反應罐法和流态化法。煤基直接還原法,主要分布在南非、印度、新西蘭等地,天然氣資源有限,但有優質的鐵礦資源和豐富的煤炭資源。代表工藝有SL-RN法和Krupp法。 

我國從能源儲量和合理利用考慮,還不能為冶金工業生産提供足夠的天然氣,即使有氣可用,成本也太高,生産一噸海綿鐵,若用天然氣要400-500m3,天然氣部分的成本就占600-750元;若用煤氣,要1600m3,煤氣成本1600元。因此氣基直接還原無法考慮。目前在我國使用的工藝有隧道窯工藝、回轉窯工藝和倒焰窯工藝三種,均為煤基還原法。 

倒焰窯在我國發展較早,其特點有:投資少、上馬快、成本低、規模靈活、操作簡單、對原料要求低,但其産品質量差且不穩定,生産效率低、能耗高、勞動強度大、操作環境差、環境污染嚴重、裝備水平落後、全人工操作,無機械化可言,但因其投資少還有一些小型企業在使用。但國家不提倡使用。 

回轉窯工藝的特點:機械化程度較高、勞動強度較低,但也存在着産品成本高、投資大、易于發生結圈故障、産品質量不高、産品分化率高、對原料及還原劑要求苛刻、生産效率較低、熱效率低、填充系數低等缺點,在國内有幾家使用過,但均不太成功。

另在我國也有一些科研單位進行過其他工藝的試驗與研究,但均未取得有效進展。 

隧道窯工藝具有工藝成熟可靠、投資少、見效快、成本低、産品品位高且穩定、操作簡單、設備運行穩定、能耗低、對原料的要求不苛刻、規模靈活、填充系數高(一般在30%以上)等優點。但過去也存在着勞動強度大、機械化程度較低的缺點,在我國有十幾家海綿鐵廠在使用,屬成熟可靠使用最多的工藝。 

針對各種工藝的優缺點,結合實際情況,本項目拟采用全自動化隧道窯生産工藝。下面對隧道窯生産工藝做一簡單介紹: 

隧道窯罐裝法生産直接還原鐵是将精礦粉、煤粉、石灰石粉,按照一定的比例和裝料方法分别裝入還原罐中,然後把罐放在窯車上推入隧道窯中,料罐經預熱1150℃加熱還原和冷卻之後,使精礦粉還原,得到海綿鐵的方法。 

隧道窯生産工藝的特點: (1).原料、還原劑、燃料容易解決 

此方法使用的原料是精礦粉(或鐵鱗),這遠比富鐵塊礦好解決,同時,生産中不需要把精礦粉先變成氧化球團,生産費用也低;還原劑是普通無煙煤粉或焦碳末,煤中灰分熔點也不要求很高;供熱的燃料是普通動力煤或煤粉,有多餘高爐煤氣、焦爐煤氣、轉爐煤氣、混合煤氣、石油氣的地方也可用這些氣體做熱源,還可使用發生爐煤氣或重油作為熱源。 

 (2).生産工藝容易掌握,生産過程容易控制 

隧道窯工藝采用煤、煤氣、重油或煤粉的加熱方式,燃燒室設在沿隧道窯長度方向的兩側牆上,根據爐溫的加熱曲線調整燃量或燃氣量,使爐内溫度穩定地控制在一定的範圍内。正常反應的爐内溫度為950——1180℃。對于隧道窯車上的罐連續地從窯頭裝入窯内,經過預熱段、還原段、保溫緩冷段後,完成還原過程,進入卸料工序;因此,隧道窯工藝容易掌握,過程容易控制。 

(3).設備運行穩定,産品質量均勻 

隧道窯海綿鐵工藝的工序環節少,設備簡單,隧道窯的特殊結構保證了運行可靠,隧道窯本身在上述焙燒溫度下壽命很長,幾乎沒有故障可出。因為每個料罐都在同樣的氣氛下,經過同樣時間的預熱、焙燒還原、保溫緩冷的過程,在一定容積的焙燒罐内,精礦粉和煤粉按照一定的比例和裝料方法裝入焙燒罐後,在一定的焙燒溫度和焙燒時間的條件下必然能得到一定金屬化率的産品。産品質量必然是均勻的,生産實踐已證實了這一點。 

窯爐是海綿鐵生産的關鍵設備。2004年之前,我國部分海綿鐵生産廠家從倒焰窯改為煤燒隧道窯,使還原工段設備檔次上升了一個台階。但煤燒隧道窯存在環境污染、能耗高等問題,根據國家的環保政策,隧道窯煤氣化已勢在必行,2005年開始,我國新上的海綿鐵項目絕大部分采用了煤氣,加之國家行業管理部門提倡鼓勵新上長窯、大窯,以形成規模經濟、降低能耗和提高經濟效益,在這種背景下,新一代大型煤氣隧道窯應運而生。