Tecnored工艺
Tecnored工艺是一种利用冷固结自还原块料(球团或压块)的新的炼铁方法,这种块料由铁矿粉或含铁废弃物与焦粉、煤、木炭或含碳废弃物制成。造块时混入熔剂和粘结剂并在干燥炉内干燥几分钟,从而生产出具有一定强度的、满足Tecnored工艺物理和冶金性能需要的球团/压块。预还原的块料在高效的、特殊设计的竖炉中熔化,这种竖炉即Tecnored炉由于降低了炉身高度,从而可使用诸如生石油焦、煤、半焦等廉价的固体燃料。
Tecnored工艺利用冷、热风结合且不需要富氧,同时省去炼焦、烧结和制氧。因此,该工艺与传统炼铁流程相比,具有低的运行和投资成本。
相对于传统工艺,Tecnored炉可以在较低的熔化费用下熔化多种金属料,包括返回料、金属切削物、难熔废钢等,为电炉车间提供铁水,降低电力消耗,提高生产率。低金属化率的DRI至铁水的转换有利于终还原和化渣,同时也有利于以DRI为原料的电炉车间的生产率提高和成本降低。
这种新的炼铁工艺使相对于高炉具有更高的还原效率成为可能,炉料在Tecnored炉内的停留时间仅仅是30-40分钟。自还原块料的使用使得还原速度加快,当块料被加热时,其内部的CO在氮气气氛下反应,如图2所示。
通过含铁料和含碳料配比的变化来控制块料的成分,固体燃料和自还原块料单独上料,以此来提高还原率,避免炉子上部Boudouard反应的能量消耗。这个工艺利用原始热风使得燃料床中的碳燃烧产生热量和富CO的气体,这一点类似高炉,同时利用炉子上部的一系列辅助风口使得上升气体中的CO燃烧,从而提高热效率,降低燃料消耗。相对较低的炉子高度和有效的过程控制,确保了块料的高冶金性能和低的压降,反过来,它又使得有效利用相对简单的系统来获得冷热风成为可能。与传统炼铁工艺相比,短的停留时间能有效的提高生产率(表1)。
表1-不同炼铁工艺中炉料在炉内的停留时间和利用系数 |
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炼铁工艺 |
停留时间(小时) |
利用系数(t/m3*d) |
Tecnored |
0.5 |
18 |
高炉 |
8 |
2.7 |
气基直接还原 |
7 |
8 |
这个工艺以实验为基础进行了改进,并且在一个完整的实验车间内取得了很大的成功。图3给出了依照实验工厂而制定的一座工业规模炉的计划。这些实验以操作工艺为中心,使用标准化的炉子部件,提供了操作所需的最适宜条件。这些实验得到了严格的数学模拟计算和实验室规模研究的支持。随着这些实验的完成,关于原料、燃料、粘结剂性能的大量有价值数据也随之得出,包括不同类型块矿的性能特征和操作条件范围。最终的实验炉龄确定了在利用下述炉料时工艺的可行性,这些炉料或者是球团,或者是各种还原剂与含铁料的合成料,这些合成料包括典型的钢铁厂废弃物,如轧钢鳞皮、高炉污泥、钢厂粉尘、炼焦厂细粉、泥浆、原矿、原煤等。
Tecnored工艺实验阶段的成功完成为进行工业规模设备建设铺平了道路,包括利用原矿和钢铁厂的回收物。工业规模炉的分段真实模拟操作被证明是发展冶金工艺的新颖且有益的方法,炉子设计的基本参数需要第一手的资料,在不断改进发展过程中进行了超过100次的实验,共生产出1000多吨高质量高炉型铁水。
瞳