转底炉工艺对高炉生产的影响

转底炉工艺对高炉生产的影响

曲晓龙

柳钢中金不锈钢有限公司 广西 玉林 537000

摘要：介绍了高炉生产过程中含铁粉的使用情况，转底炉煤基还原工艺将还原后的金属化球团作为高温焙烧还原后原料返回高炉生产。转底炉技术有助于避免高层炉生产中有害元素的循环。金属化球团对降低结焦率、提高产量和减少污染有积极影响，对转底炉的知识和推广有积极影响。

关键词：转底炉；含锌粉尘；煤基直接还原；金属化球团；焦比

中国钢铁工业的粗钢生产多年来一直是世界第一，据统计，中国粗钢产量达8.04亿吨，占世界总产量的49.54%。钢铁工业是一个资源密集型和能源密集型产业。除了消耗大量资源和能源之外，还有大量固体废物可供回收利用，其中铁泥是钢铁企业产生的最多样、最复杂的固体废物。它已经在中国使用多年了，根据钢铁企业的固体废物分类，含铁粉尘和固体废物总量一般占钢产量的8%，N12%t。

一、转底炉原理及特点

1.转底炉技术原理。转底炉主要由四个部分组成:炉床、内外侧壁、炉顶及燃烧系统。炉的侧壁和炉顶牢固，下部传动机构驱动炉床，转动循环。炉床水封密封与侧壁内外之间，如图1所示相对炉底和水封槽的位置。整个窑炉环境可分为供料、加热、还原和排放区四个部分。内壁和外壁配燃烧区配有烧嘴不同数量的，

热量控制每个区域的温度由管道和燃烧是由空气燃烧产生的。产生的烟气将转底炉的旋转方向，流入球团落料口附近的排气管，排放到废气除尘系统中。国内外的大多数转底炉工艺都是用带有碳球团的原材料制成的，直接放入炉内。在配料过程中，均匀混合细粉和煤粉形成球团。在一定温度下，碳首先起到还原剂的作用，参与球团内部的氧化物。CO的一部分外溢来球团的内部，ＣＯ２燃烧中以产生热量。

2.转底炉的工艺和特点。转底炉的流程造工艺分为原料加工和直接还原。原料加工过程是混合含铁原料与一定比例的还原剂，添加剂和粘合剂是根据不同原料添加一定数量。然后处理造球或压块，球团含碳干燥后在回转窑中快速还原，得到具有一定金属化率的直接还原铁，转底炉技术主要采用转底炉－熔分炉，为了达到直接还原铁中渣铁分离的目的。首先，转底炉工艺的发展是钢铁厂金属废料的处置。后来，人们越来越重视优质铁矿石的开采和环境污染，已成为铁的直接还原的重要方法。与其他工艺方法相比，投资成本较低，功耗较低。在含碳球团中生产原料时，氧化铁与还原之间的接触丰富，层薄，还原速度快。同时，由于炉料与炉底之间没有相对运动，炉料强度不高，因此炉料与炉子之间的矛盾在一定程度上可以克服粘结问题。但最重要的是，在使用原材料方面表现出巨大的优势。它不仅可以回收铁、锌和高质量铬废料，而且还可以回收更复杂的选择性矿物，如钛、红土镍矿和高磷状赤铁矿。此外，与传统高炉相比，含碳球团中的碱金属主要以NaCl和KCl的形式存在。氯化钠和氯化钾是通过高温从炉膛里随烟气排。在去除过程中，不会再被吸收，避免了炉内钾、钠的富集。转底炉工艺的缺点是使用内部碳球团作为原料还原灰进入产品，导致铁品位低，S高达0.10%～0.15%，不能直接用作炼钢还原铁；采用单次辐射传热，炉料表面远离燃烧器，降低热效率；由于炉料层薄，炉料表面难以形成稳定厚的CO保护层，很难通过炉内还原利用来控制炉内氧浓度的扰动。

二、转底炉工艺对高炉生产的影响

1.高炉除尘灰的布袋灰、炼钢一般由碳、锌、钾、钠等组成。过去常常直接使用布袋灰和炼钢除尘灰进行烧结，在高炉烧结矿物会导致锌、碱液等危险元素的泛滥。采用转底炉工艺，将高炉物料循环系统中含铁、锌的粉尘和污泥分离出来进行离线处理，锌和碱金属元素在转底炉中蒸发。结果表明，原料脱锌率达1.85%以上，钾、钠、碱金属综合脱锌率达70%，通过有效避免高炉运行中有害元素的循环，高炉运行平稳。（1）锌的危害。在自然界中，锌通常以锌矿物(ZnS)、氧化铁或硅的形式存在。高炉热中，氧化硫首先转化为氧化硫和氧，在1000℃以上的高温下，氧化锌再次转化为锌元素。由于沸点低(907摄氏度)，还原后的锌元素被气化并与高炉煤气混合。还原态元素锌在高炉煤气上升过程中，一部分随煤气进入集气系统，但易在管道中凝结粘结，堵塞管道系统；另一部分又被氧化成氧化锌，再与原料一起还原，在高炉内形成一个小循环，影响高炉原料成分，造成能量循环损耗。锌在高炉循环蒸汽，沉积在高炉壁上。它与炉内原料和炉衬耐火材料反应，炉块在高炉内部形成。（2）高炉碱金属的危害。碱金属通常的存在形式是以铝硅酸盐和硅酸盐，熔点较低（-1000℃）。它们与高炉原料一起进入高温区后，部分形成高炉炉渣排出，大部分被原料中的碳还原为元素钾和钠。K、钠沸点为774℃或摄氏883℃。气化高温还原后，混合高炉煤气，部分碱金属蒸汽和CO反应产生碳酸盐。高炉上部，当炉温下降时，k和Na富含碳酸盐。碱金属的存在降低了高炉内矿物的浓缩温度，使矿物在完全恢复之前就开始熔化，增加了高炉下直接再生的能耗。碱性金属化合物强化了原料的化学反应，导致反应后强度急剧下降，导致粉末化，原料在炉内的臭味吸坏，炉内烧坏。

2.金属化球团对高炉膛生产的影响。金属化球团在转底炉可作为高质量的高铁质材料、稳定的化学成分、均匀的精度，粒度适宜等特点。它具有良好的耐磨性、抗压性和鼓式物理能量，对高炉的生产有积极的影响。(1)高炉焦比能耗降低，提高产量。冶炼高炉的基本过程是还原铁矿石，含铁锌粉泥生产的低成本金属化球团，通过转底炉工艺作为原料带入高炉。（2）产品作为预还原，高炉还原过程大部分可以与高炉冶炼分离，冶炼时间大大缩短了，降低了高炉的能耗，缩短了时间循环，达到了较高的炉率，金属化球团质量达到了较高的标准。把原料的一部分转变成高炉，以提高产量。一般情况下，高炉冶炼中金属的预生产过程需要时间80%4-6小时预还原过程，转底炉20-30分钟。同时，转底炉冶炼中金属化率最终降低到100%是非常困难的，但在高炉冶炼中很容易实现。因此，采用预还原和高炉终还原相结合的生产方式，可以实现两种冶炼设备的良好匹配，提高高炉的生产效率，降低焦炭比。结果表明，每100kg/T金属化球团，高炉的燃耗比可降低22kg/T。高炉加入6%的金属化球团，与普通高炉工艺相比，该工艺能耗为76.6kg/T标准煤。将物料消耗转化为铁精矿，可节约铁精矿粉57.7kg/T。在减少环境污染的过程中，转底炉生产过程中污水、固体废物较少，无异常噪声污染。布袋除尘器处理后浓度小于20mg/m3排放的烟气粉尘。由于转底炉还原气氛，原料中的硫不会逸出，没有S0感染烟气问题。在相结合转底炉与高炉工艺的情况下，部分烧结矿有金属化球团代替，减少使用焦炭，从而企业减少钢铁生产过程中烧结、结焦的污染。

随着国家环保政策的日益重视，转底炉技术可以作为一种成熟的新技术，值得国内钢铁企业推广应用，实现企业的绿色健康发展。

参考文献：

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