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PF法煤基直接还原工艺与主体设备 陈守明杨景武张志敏黄超彭黎 (北京冶金设备研究院) 摘 要：本文简述了直接还原技术现状，指出竖炉直接还原工艺的主要特点， 介绍一种用PF装置作主体设备的DR[新工艺，论证它技术上可靠，经济上台理．是目前 最符合中国情况的直接还原技术之一。 1___q_鞠爿麓一．。o，：睁爰气_ 1 Dill产品和技术概况 直接还原法是指氧化铁在低于熔化温度下还原为铁的生产过程，其产品叫直接还原铁，简 一 称DR／，也称海纲铁。主要作为优质废钢代用品，用于冶炼优质钢、特殊钢，也可用作铸造、粉 末冶金等工艺的含铁原料。由于市场需要，近20年来产量增长很快。 DR／生产工i生很多，按还原剂是气体或煤，分为气基法和煤基法；按还原设备有竖炉法、回 转窑法、转底炉嵇、反应罐法(也称固定床)、罐式炉法(也称移动床、外热式竖炉)、流化床法等。 目前世界上DILl产量90％以上是气基法生产的，其中使用竖炉工艺的占65％左右，使用反应 罐工艺的占25％左右；煤基法产品占总量的10％以下，其中使用回转窑工艺生产的占3．8％， 使用反应罐和罐式炉等工艺生产的占4．6％。反应罐、罐式炉、流化床设备均属竖炉范畴，因 此从还原设备说．竖炉工艺是直接还原工艺主流。 现在DRI技术已经不是探索它的原理和可靠性，主要是解决工程问题，即根据当地资源条 件选择工艺、设备、优化设计，在确保DRI质量和产量前提下，把工程投资和生产成本尽可能降 低．提高经济效益。 世界上多数地区煤多天然气少，从还原剂说，煤基法前景好；但是从还原设备说，竖炉比较 理想。 2竖炉煤基直接还原工艺的主要特点 2．1炉窑利用系数，就是炉窑每一容积的日产量。对于工业生产，在确保质量和产量前 提下，应力求占地小，投资少、生产成本低，不污染环境。Dill生产主体设备是还原炉，它的生 产能力主要由利用系数体现。国外气基法竖炉的利用系数可达5．0，是炼铁高炉的2．5—3．0 倍。煤基法直接还原过程包括煤的气化，生产能力比气基法低，国外KM法工业生产中达到 基回转窑法利用系数只有0．4左右。 2，2吨Dill工程投资和生产成本。国内DRI售价目前在1300元／t左右，tDill投资和成 本只有低于1000元，对企业才有吸引力。从利用系数可知，在同样容积和时间里，煤基法竖炉 联系人：陈守明，高工，北京冶金设备研究院一室邮编100029 ·162· 产量是回转窑的几倍。而且，回转窑是钢结构、内衬耐火砖，冷却筒也是几十米长的钢筒．两者 均由电力拖动整体旋转，加之排烟温度高达1000％以上，粉尘大，必须设置余热锅炉和除尘系 统，回转窑的连续运转又要求整个生产线机械化、自动化程度高，投资大、生产成本高不可避 免，f铁投资和成本这两项指标都在1200元以上；而罐式炉由于结构紧凑，利用系数高，原燃料 的化学能、热能得到充分利用，炉子寿命长，利用率高，附属设备耗电、水少，这两项指标都可降 至1000元以下。 2．3氧化损耗。回转窑和转底炉都是敞焰直接加热，要在一个空间里同时满足供氧充 足，使燃料充分燃烧和保持还原性气氛这样两个相互矛盾的条件，难度很大；而罐式炉可实现 内外混合加热、罐外是氧化性气氛，罐内是还原性气氛，这样促使还原反应速度加快，反应比较 彻底，且保持这种气氛直至炉料冷却后出炉，DRI不易被氧化。DR[产品氧化体现在氧化铁含 量上，金属化率是金属铁与全铁之比，氧化铁多了，金属铁就少，金属化率相应降低。DR!生产 历史较短，还原炉氧化损耗对比研究资料不多，石油焦煅烧历史较长，经验数据可供参考：回转 温达到油焦煅烧温度后，靠燃烧油焦挥发部份即可维持所需热量)。 3竖炉煤基宣接还原工艺的发展 罐式炉更适合DR[工艺，不仅理论上合理，也为国内外竖炉煤基直接还原工艺的发展所证 明。 美国编写的《钢铁冶金学》1985年第十版反映了1971年以来世界冶金技术成就，中间讲 到：“要想使直接还原过程发展成为大规模生产，需要没置众多的设备，包括罐式炉、反射炉、热 交换炉、竖炉、回转炉和固定窑炉……等等”，首先提到的就是罐式炉。 由意大利达涅利公司和瑞士蒙殊福诺公司联合研制的