注册 登录  
 加关注
   显示下一条  |  关闭
温馨提示!由于新浪微博认证机制调整,您的新浪微博帐号绑定已过期,请重新绑定!立即重新绑定新浪微博》  |  关闭

吉建斌的网易博客

吉建斌

 
 
 

日志

 
 

MHF炼钢副产物回收及铁矿石预还原熔炼新工艺(上)  

2018-06-09 17:43:52|  分类: 工业和生活垃圾处 |  标签: |举报 |字号 订阅

  下载LOFTER 我的照片书  |

翻译:吉建斌

摘要

多年以来,钢铁产业一直在寻求新的、能够替代习用高炉法的、低成本的冶铁工艺,并寻求能够使钢铁生产过程中及制品处理过程中产生的副产物得以有效回收利用的新技术途径。

基于以上技术需求,PAUL WURTH S. A.公司业已开发成功了一种以多膛炉(multiple-hearth furnace)为主体装置、以煤粉为还原剂和主要热能来源的新型冶铁技术及副产物回收加工利用技术。

在(卢森堡)ProfilArbed Belval建设了一座每小时产能为2吨的试验装置,目前已累计运行了接近一年时间。

该试验工厂已经对炼钢厂各种副产物如含铁污泥、含铁粉尘、铁质鳞片(steelmaking scale)进行过回收利用试验,并且对铁矿粉的还原加工进行过了试验研究,均取得了令人振奋的试验结果。本文将对这两个方面的试验研究工作做一次全面回顾。

关键词

    煤基直接还原技术;废弃物循环利用;DRI(直接还原铁);锌和铅的脱除;环境

1、简介

有两个强烈的诱因,是最重要的、促使钢铁产业进行技术革新的动力:(一)小型钢厂需要一种能够有效替代习用高炉工艺的、低成本的原铁(virgin iron)生产技术;(二)需要寻求一种具有成本效益优势的、使炼钢副产物得以处理的技术方法。

炼钢过程的副产物主要有:(1)EAF(电弧炉)粉尘(含有中、高含量水平的锌、铅、氯等元素);(2)BF(炼铁高炉)和BOF(氧气顶吹转炉)尾气净化处理过程产生的含铁污泥(含有低、中浓度水平的锌、铅,以及中、高浓度水平的氯、钾、钠等成分);(3)轧钢过程产生的含铁鳞片和含铁污泥(主要为氧化铁,且含有不同数量的油类成分)。

图1给出的是一个年产100万吨粗钢、且要求废钢添加比例不小于25%,以确保最终钢材质量的小型炼钢厂生产工艺流程。由于需要添加的废钢屑或生铁的供应量已越来越少,且价格日益提高,故需要寻求替代性材料,这方面的需求量大约为每年30万吨,该厂计划采用直接还原铁(DRI)进行替代。

MHF炼钢副产物回收及铁矿石预还原熔炼新工艺(上) - 吉建斌 - 吉建斌的网易博客

图注:(1)fine ore:铁矿粉;(2)coal fines:煤粉;(3)Reduction unit:还原反应装置(多膛炉装置);(4)DRI:直接还原铁产品;(5)new scrap:由新钢材加工产生的废钢屑;(6)obsolete scrap:由旧钢材加工产生的废钢屑;(7)EAF (melting to steel):电弧炉(用来熔钢);(8)raw steel:粗钢产品

图1:小型炼钢厂所需的原铁生产装置系统

在典型的西欧地区,要想生产出低成本的原铁产品,需要符合以下先决条件和要求:(1)能够利用低成本的“铁源”,最好采用铁矿粉做原料;(2)能够利用低成本的还原剂和能源,最好能直接使用煤粉;(3)原料准备工序应尽可能简化,最好能够直接将铁矿粉和煤粉加入到还原反应装置中即可生产出合格的产品;(4)投资费用应尽可能低。

图2给出的是一个炼钢副产物处理工艺流程,能够使所有金属物质得以充分回收利用,并使废弃物或没有回收利用价值成分的输送量被削减到最小程度。

MHF炼钢副产物回收及铁矿石预还原熔炼新工艺(上) - 吉建斌 - 吉建斌的网易博客

图注:(1)IRON ORE:铁矿原料;(2)BLAST FURNACE:高炉;(3)BOF:氧气顶吹炼钢炉;(4)EAF:电弧炼钢炉;(5)ROLLING MILL:轧钢机组;(6)BF DUST AND SLUDGE:高炉回收粉尘及含铁污泥;(7)STEELWORK DUST AND SLUDGE:炼钢车间回收粉尘及含铁污泥;(8)EAF DUST:电弧炼钢炉回收粉尘;(9)MILL SCALE AND SLUDGE:轧钢车间回收的钢屑(碎片/鳞片)及含铁污泥;(10)PRIMUS:PRIMUS装置(多膛炉装置);(11)ZINC OXIDE CONCENTRATE:富氧化锌(精矿)产物;(12)NON-FERROUS INDUSTRY:非铁产业(用副产物);(13)DRI/IRON CONCENTRATE:直接还原铁/富铁(精矿)产物;(14)RECYCLING:回用/二次加工利用

图2:炼钢厂副产物(废弃物)的处理和回收利用工艺流程

为了使炼钢厂废弃物能够具有成本效益优势地进行处理和回收利用,重要影响因素包括:废弃物的预先处置和准备环节应尽可能少;使用低成本的还原剂和能源材料;投资费用尽可能低;锌和铅的分离加工效率对经济性具有极为重要的影响;以最符合炼钢厂内部循环使用的形态来回收铁“精矿”产物,对经济效益也有重要影响。

为达到上述预期目标,PW公司开发了PRIMUS工艺,采用多膛炉(multiple-hearth furnace)做核心装置,使用煤粉做还原剂兼主能源材料。

为了最大可能地回收炼钢厂废弃物中的重金属成分,并且能够完全达到最严厉的环保政策限值要求,PW公司开发成功了专用于炼钢厂废弃物处理/回收利用的特殊工艺过程及尾气处理技术系统。

本文将详细介绍以下内容:(一)工艺过程描述;(二)对“由铁矿石制备DRI(直接还原铁)工艺”、以及“炼钢厂废弃物处理/回收利用工艺”这两项新技术的实验室和中试试验结果和结论进行概要介绍;(三)对这两项新技术的工业应用前景进行展望。

2、工艺过程描述

适用的“工业炉”技术

    图3给出的是多膛炉的设计原理,总体为一个带有垂直中轴的圆柱形“炉膛”结构,并设置有一系列相互叠加的圆柱形“隔室”(分炉膛),对各个“隔室”进行分隔的顶/底“炉床”结构则由耐火砖砌筑并形成“自支撑(self-supporting)”形态的“床面”,这些床面上均有开孔,用来使炉床上的固体物料能够由上一层炉床面掉落到紧邻的下一层炉床面上。固体物料是由最顶层的炉膛加入,再由安装在中轴(中轴采用空气冷却保护)上、可旋转运动的耙臂使物料产生“移动”。每层炉膛内均在中轴上安装有数支耙臂,每支耙臂上安装有多个以一定角度排列的“刮刀”(耙齿)。固体物料在不同的炉膛中交替发生“由中心向外围”、再“由外围到中心”两个方向的移动,最终由最底层的炉膛离开整个炉子。

MHF炼钢副产物回收及铁矿石预还原熔炼新工艺(上) - 吉建斌 - 吉建斌的网易博客

图注:(1)IRON ORE;MILL SCALE;OILY SLUDGE;EAF DUST;BF/BOF SLUDGE:铁矿石、轧钢过程产生的碎屑/碎片、含油污泥、电弧炼钢炉回收粉尘、高炉/氧气顶吹炼钢炉回收污泥;(2)COAL:煤炭;(3)POST COMBUSTION AIR:由后燃烧系统返回的(热)工艺空气;(4)SELF SUPPORTING HEARTH:自支撑结构炉床;(5)ARM WITH RABBLES:带有耙齿的耙臂;(6)ROTATING SHAFT:可旋转中轴;(7)DRI:直接还原铁产品;(8)OFFGAS:工艺尾气;(9)TO OFFGAS CLEANING:输送到尾气净化装置系统;(10)DRYING:干燥区;(11)HEATING DEOILING CALCINING:高温脱油和焙烧加工区;(12)REDUCING:还原反应区

图3:多膛炉(Multiple-hearth furnace)的结构和运行原理

    多膛炉内物料的反应过程所需热能由安装在炉子侧壁(炉筒)上的多个燃烧机供应。在整个炉子纵剖面内,(还原性)气体向上流动,但也可以考虑采取其它不同位置的气体抽离设计方案。

多膛炉(multiple-hearth furnaces)的应用

由于具有特殊设计的运行模式,多膛炉特别适合于对那些细颗粒固体物料进行热处理和热加工。加入炉内的物料被机械运动部件搅拌,并在炉床上铺成一个薄层料层结构,随着其在整个床面上的移动过程,物料可被快速、均匀地加热。当固体物料接连通过了数层温差不大于30K的炉膛之后,料层内部及炉膛内部的温度能够达到相当均匀的分布状态。多膛炉特别适合对污泥的干燥处理和脱油加工,由于物料呈连续运动状态,干燥过程可高效率地连续进行,且不会形成结块。即使是相当难处理的物料(如含油的炼钢厂污泥),也可以采用多膛炉装置进行有效干燥和脱油处理。

多膛炉对冶金工艺的适用性

    PRIMUS工艺的主要特征是:在采用多膛炉实现干燥和焙烧加工目标的同时,还可以实现还原反应过程。由Paul Wurth改进设计后的多膛炉操作温度可提高至1100°C的高温水平,从而使多膛炉装置适应了冶金过程的温度要求。

  评论这张
 
阅读(855)| 评论(0)
推荐 转载

历史上的今天

在LOFTER的更多文章

评论

<#--最新日志,群博日志--> <#--推荐日志--> <#--引用记录--> <#--博主推荐--> <#--随机阅读--> <#--首页推荐--> <#--历史上的今天--> <#--被推荐日志--> <#--上一篇,下一篇--> <#-- 热度 --> <#-- 网易新闻广告 --> <#--右边模块结构--> <#--评论模块结构--> <#--引用模块结构--> <#--博主发起的投票-->
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

页脚

网易公司版权所有 ©1997-2018