天津钢管直接还原铁生产回顾与炼钢应用
2015-05-14
1天津奥沃冶金技术咨询有限公司，2天津钢管集团股份有限公司
1 简介
天津钢管煤基回转窑直接还原生产线是原冶金部“九五”重大科技攻关项目，全套设备技术从英国戴维公司(DAVY)引进，设计年产直接还原铁30万吨，建有两条φ5×80m的回转窑生产线，是我国最大的煤基回转窑还原铁生产基地，由于采用了国外先进工艺技术和关键设备，其生产水平和自动控制系统世界一流。该项目于1993年9月通过国家级审批，95年完成工厂设计，96年9月完成设备安装，1996年11月直接还原铁项目开始热负荷试车，1997年10月完成了对外合同规定的技术性能指标的考核，1999年4月，直接还原铁工程项目通过了国家总体验收。2008年10月，因国外长协矿合同终止，缺乏优质低价原料供应而停产至今。
天津钢管还原铁厂投产初期，使用进口南非块矿作为回转窑原料，为拓宽原料渠道，在我国铁矿石资源不能满足生产需求的情况下，天津钢管还原铁厂积极寻找适合还原铁生产的原材料，经过多次工业试验，使用秘鲁球团矿、巴西球团矿生产直接还原铁获得了成功。生产的直接还原铁主要供天津钢管炼钢厂150t电炉炼钢需要，由于天津钢管还原铁厂的稳定供应，改变了以往天津钢管直接还原铁进口的历史，全部改用国产还原铁产品。天津钢管还原铁厂投产运行的10年多时间里，还原铁产品产量逐年增加，质量稳步提高。
2 生产运行情况
回转窑直接还原是一项要求原燃料条件较高的工艺，需要“精料入窑，精心操作”，是一项看似简单，实则复杂的工艺技术。天津钢管还原铁厂以进口铁矿石(或高品位氧化球团矿)和陕西神府煤相匹配在大型回转窑上进行工业生产，经过10余年的生产实践和探索改造，走出了一条“引进-消化-改造-创新”的道路。
天津钢管回转窑生产线主要工艺技术及关键设备由英国DAVY公司引进，设计能力为单窑年产15万吨直接还原铁。通过不懈努力，海绵铁产量逐年提高。2003年全年DRI产量达到28.55万吨，2004年达到超设计能力33.23万吨的水平，2005年31.42万吨，2006年21.23万吨，2007年预计生产22万吨，受原料、工艺操作、设备稳定等多方面因素影响，在2004年各项技术经济指标达到或超过设计水平，过程比较漫长。工厂从事海绵铁生产人员50人，加上设备维护及管理人员，从事海绵铁生产的职工不足100人。历年来主要生产指标见下表：
|
项目 年份 |
DRI产量 Wt |
矿耗 Kg/t |
煤耗 Kg/t |
电耗 Kwh/t |
金属化率 % |
备注 |
|
1997 |
6.02 |
1490 |
950 |
|
91.3 |
|
|
1998 |
8.39 |
1570 |
1040 |
143.3 |
92.6 |
|
|
1999 |
10.6 |
1560 |
1026 |
155.6 |
93.8 |
|
|
2000 |
13.58 |
1466 |
930 |
161.9 |
93.7 |
|
|
2001 |
11.25 |
1440 |
970 |
133.6 |
92.3 |
|
|
2002 |
22.04 |
1446 |
919 |
114 |
92.8 |
|
|
2003 |
28.55 |
1480 |
868 |
95.86 |
93.1 |
|
|
2004 |
33.23 |
1490 |
900 |
86.75 |
92.21 |
|
|
2005 |
31.42 |
1489 |
900 |
90.12 |
91.87 |
|
|
2006 |
21.23 |
1486 |
900 |
89.46 |
91.4 |
|
|
2007 |
21.0 |
1570 |
900 |
119 |
91.32 |
|
|
2008 |
15.0 |
1590 |
880 |
140 |
91.7 |
|
2005年以后海绵铁产量出现下降趋势，这主要是由于2005年1月24日公司自建的750M3高炉投产，公司两座超高功率电弧炉(2005年上半年建成投产一座90吨电炉)实现铁水热装。150吨电炉配加的海绵铁量由每炉50吨下降到30吨，海绵铁生产处于限产状态。
天津钢管还原铁厂直接还原铁主要产品质量指标如下表2。
表2 天津钢管还原铁厂直接还原铁成分指标表
|
成份 |
TFe |
金属化率 |
S |
P |
SiO2+AL2O3 |
堆积密度(T/m3) |
Sn/ Bi/ Pb/ B/ As |
粒度(mm) |
|
% |
≥92 |
≥92 |
＜0.03 |
＜0.055 |
＜4.0 |
2.1～2.4 |
0.0005 |
8-20 |
3、主要生产操作改造经验
天津钢管还原铁厂在生产过程中对原设计中诸多不适应生产的工艺和设备问题，从工厂热试起就持续进行技术改造，为保证生产稳定，提高产品质量，降低生产成本，改善工厂环境起了重要作用。
3.1 工艺方面
3.1.1 原料从块矿改为球团
基于公司钢管产品高质量的特殊要求，在坚持精料方针的同时，为了拓宽原料供应渠道，降低生产成本，对原料——铁矿石、煤的使用进行过多次试验。
回转窑早期使用南非块矿时，因矿石中有一部分粒度偏大不符合工艺要求，需要再破碎处理，同时，矿石本身含粉量较多，生产中矿耗增加，生产成本升高。且块矿含铁量与进口球团矿相比较低(TFe=66%)，脉石含量高(SIO2+AL2O3约为4%)，DRI用于炼钢厂生产时渣量较大，冶炼电耗增高，因而，使得电炉加入量受到限制，通常每炉配入量只有30吨左右，还原铁厂一座窑的产量基本上就满足了炼钢的用量。2003年5月份，还原铁厂开始使用世界上优质的直接还原用矿----巴西球团矿生产海绵铁，其含铁量高(TFe约68%)，脉石含量低(SIO2+AL2O3约2%)，DRI在电炉使用后收到了良好的效果，每炉钢的DRI配入量可达到50吨，从而保证了还原铁厂两条窑可以同时满负荷生产。
……
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