高P鮞状赤铁矿应用技术

2024-12-31

　　1 技术背景

　　1.1 市场背景

　　世界和我国的高磷鲕状赤铁矿石资源十分丰富，湖北省鄂西地区高磷鲕状赤铁矿已探明储量约40亿t，其潜在经济价值高达数千亿美元，国内外对该种矿石(Fe 45-50%，P 0.5～1.5%，左右)已经进行了很多研究工作，取得许多科研成果。有效利用高磷鲕状赤铁矿石的研究在我国及世界有重要意义。目前，世界各国对高磷鲕状赤铁矿石的降磷方法主要有选矿方法、化学方法、冶炼方法以及微生物脱磷方法等，但如何有效降低高磷鲕状赤铁矿石的磷仍然是世界难题。

　　1.2 政策背景

　　习近平主席曾强调指出，实现碳达峰、碳中和是一场广泛和深刻的经济社会系统性变革，要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局中。自然资源部部长王广华2023.03.12強调，加强重要能源矿产资源的勘探开发从三个方面推进相关工作：一是全面启动新一轮找矿突破战略行动。二是希望进一步完善吸引社会资本投入矿产开发的相关政策。三是进一步强化矿产勘查的科技支撑。现任中国宝武董事长胡望明早于2021年4月曾指出：以天然气，氢气作为还原剂，还原铁矿，还原铁矿石生产海绵铁。

　　由国家发改委牵头修订的《 产业结构调整指导目录(2024年本)》中明确指出“黑色金属矿山开采、选矿及共伴生矿产综合开发利用，黑色金属矿山尾矿充填采矿工艺、技术及装备”、“带式焙烧等高效球团矿生产，气基直接还原低碳炼铁(不含煤制气)，近终形铸轧一体化”、“4N 级以上高纯铁”、“利用钢铁生产设备处理社会废弃物”、“钢铁、焦化、铁合金行业超低排放技术，以及副产物资源化、再利用化”、“冶金固体废弃物综合利用”等均为对经济社会发展有重要促进作用的国家鼓励类技术、装备及产品。

　　2 粉末冶金还原技术+鄂西高P鮞状赤铁矿

　　2.1 GK还原技术

　　GK还原技术的核心：将铁氧化物--造球--还原--制取合格的海绵铁。

　　工艺路线一：H2还原法

 

图2 GK还原技术工艺路线二：COSRED煤基竖炉法

　　GK还原技术的特点:控制性还原。其主要特征为在还原过程中根据原料不同和产品的要求，对工艺参数进行控制：对还原温度，还原时间，还原气氛，含C，S量，还原程度即金属化率，盐酸不溶物，氧化亚铁等因素进行控制。

　　2.2 大型高温无马弗网带式H2还原炉(专利)

　　全球气候变暖，世界各国都在采用积极的办法，减少二氧化碳的排放，我国提出了碳中和碳达标的战略目标，国内外都在探索氢气还原冶金技术生产海绵铁(DRI)--炼钢工艺，取代高炉-转炉炼钢工艺，适时的开发大型氢气还原生产设备有着广阔的市场前景。

　　基于粉末冶金H2还原技术研制的大型高温无马弗网带式H2还原炉(授权专利)具有独特优势，比同规模气基竖炉:工艺设备简单，投资低2/5.H2微正压(气基竖炉950℃ 0.3-0.9Mpa)，工艺时间1-3h(气基竖炉需8-10h)…其技术特点: 是将合格的铁氧化物--造球，均布在耐热钢网带传动+同步自转动辊道传动组成耦合传动，与无马弗高温H2还原炉体组成大型无马弗带式H2还原炉中还原，实行宽带面、长距离、大负载传动。保护气氛压力只需略高于炉外压力，还原温度达1100-1200℃，还原时间缩短到2-5h，可生产金属化率 ≧ 98%的优质海绵铁，单台生产能力可达10万t/年以上。其网带高温使用寿命可达1-2年，大幅降低运行成本;采用电或天然气加热以及氢气还原系统，减少了二氧化碳的排放，是具备高度自动化且非常环保的无马弗高温H2还原炉。H2等还原气來源广泛: 可用天然气/焦炉煤气/页岩气/生物质气/甲醇/氨分解气/电解水制H2……

　　2.3 COSRED煤基竖炉

　　该生产线以各类煤气为燃料，以经过处理的块矿或球团矿与固体还原剂(生物质碳/兰碳/无烟煤等)混合成炉料，整个还原过程集竖炉物料顶进底出和隧道窑隔焰加热的优点于一体，在炉内经过封闭的反应罐中预热---还原---冷却---自动分离，得到高品位的海绵铁，产品的金属化率可高达98%。

　　该还原生产线占地面积小，全程机械化连续生产、产量高、质量好、能耗低、污染小、燃料与原料选择范围广、运行和生产成本低。该生产线能较好地与粉末冶金工艺和炼钢工艺配套，形成规模生产能力。

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