在中国实施气基直接还原炼铁工艺相关问题的思考

2015-12-23   作者：佚名   网友评论 0 条

　　作为能源、资源消耗大户同时也是CO2(约占工业排放量的15～20%)排放大户的钢铁工业，在能源约束和气候变化的双重压力下，如何进行结构调整、转变发展方式、走一条低碳之路备受关注。在以高炉—转炉流程为主的传统钢铁生产流程中，由于碳在高炉中的重要作用，使CO2的减排任务变得复杂而艰难。约占钢铁工业能耗70%,CO2排放90%以上的炼铁系统的低碳冶炼技术的成功与否将决定钢铁工业实现低碳排放的成败。因此，从这个意义上来讲，低碳炼铁技术将是钢铁工业低碳排放的核心驱动力，钢铁工业未来突破性的发展将依赖于低碳炼铁技术的进步;综合分析各种炼铁工艺，气基直接还原炼铁工艺是实现这一目标的最佳选择。然而当世界气基直接还原炼铁产量已经接近8000万吨水平时，在中国仍未实现零的突破，本文通过对限制气基直接还原炼铁工艺在中国发展的高品质矿源、还原气体的来源、制气技术等瓶颈问题进行初步的探讨分析认为，在中国开展气基直接还原炼铁工艺的瓶颈问题已经得到解决。(传统钢铁生产流程中分工序能耗及CO2排放源分布及见图1、图2)
 

 
图1 钢铁工业的分工序能耗图

图2 传统钢铁生产流程中的CO2排放源分布
 

　　1. 优质矿源的问题

　　1.1我国具备发展直接还原铁的铁矿资源条件

　　缺乏高品位铁矿资源是制约我国开展气基直接还原炼铁工艺生产的重要因素之一。近年来，我国选矿工作者对国内铁矿资源进行了大量研究，研究结果表明：我国铁矿资源中50%以上的粗颗粒单一磁铁矿，通过国内自有知识产权的选矿技术可以获得TFe>69.5～70.5%，SiO2<2.0%，满足直接还原铁生产要求的专用精矿粉。表1、表2为太钢两种精矿粉的化学成分
 

 表1 太钢尖山精矿粉化学成分
 

表2 袁家村矿试验精矿粉化学成分
 

　　从精矿粉的成分分析，加工成氧化球团矿，可以满足直接还原铁二级品、三级品的要求，球团矿的冶金性能经北京科技大学的研究认为:可以满足直接还原铁的需求。

　　1.2球团工艺的进步

　　1) 链篦机回转窑球团工艺

　　链篦机回转窑球团工艺在中国已经非常成熟，一条系统年生产规模可以达到250万吨以上，采用磁铁矿或磁铁矿配加部分赤铁矿的生产技术已经生产完全可以满足炉容4000m3以上大型高炉的需求，除品位之外，其质量水平完全可以满足气基直接还原工艺的要求。(图1为链篦机-回转窑-环冷机球团工艺、表3为国内某特大型高炉使用球团矿指标)

　　图1链篦机-回转窑-环冷机球团工艺

　　表3 国内某特大型高炉使用球团矿指标

　　1) 带式球团焙烧机的大型化

　　京唐大型带式球团焙烧机的投用

　　首钢京唐钢铁公司于2010年8月正式投产的400万t/a球团厂，其主体设备采用了1台有效面积504 m2的大型带式焙烧机，生产含氧化镁球团，改善了低硅球团的冶金行性能，满足了5500m3特大型高炉的需求，MgO/siO2达到了0.5的水平，球团矿质量可以满足气基直接还原竖炉的要求。

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