流態化立接還原煉鐵是指套用流態化床進行生產的直接還原煉鐵方法口工藝要點是具有一定流速和溫度的還原氣通入粉狀鐵礦石料層，使礦石層形成流化狀態並得到加熱和還原，產品為直接還原鐵，又稱海綿鐵。
基本介紹
- 中文名：流態化直接還原煉鐵
- 外文名：Fluidized bad direct reduction
- 學科：冶金工程
- 領域：能源
- 範圍：冶煉
- 別稱：海綿鐵
簡介,簡史,套用,工藝特點,
簡介
流態化立接還原煉鐵是指套用流態化床進行生產的直接還原煉鐵方法口工藝要點是具有一定流速和溫度的還原氣通入粉狀鐵礦石料層，使礦石層形成流化狀態並得到加熱和還原，產品為直接還原鐵，又稱海綿鐵。
簡史
氣固流態化床工作原里是德國溫克勒於20世紀0年代初發現的，並在德國褐煤氣化工藝中首先實現了工業化套用並取得專利。40年代末期流態化技術被引人煉鐵工業，50年代初出現了產海綿鐵的大型試驗裝置。較早開發的流程法和氫-鐵還原以氫為還原劑。1960年一座50t/d級H-Iron法生產裝置在阿蘭伍德公司投入運行，1961年又一座H-Iron法生產裝置在美國加利福尼亞一家鋼鐵公司投產，生產能力為120t/d。與此同時，一座日產5t海綿鐵的菲奧爾法試驗裝置投入運行。該裝置是以裂化天然氣作還原氣。
1965年加拿大新斯科舍又投產了一座300t/d的菲奧爾法半工業示範裝置4年一座日產60t海綿鐵的諾瓦爾發法生產裝置實現了工業化。此後，由於用氫氣作還原氣的各流程因經濟性差而逐步被淘汰，採用裂化天然氣的菲奧爾法和HIB法得到發展。1978年一座設計能力為40萬t/a的菲奧爾法工業裝置在委內瑞拉興建，1979年委內瑞拉又投產了年產100萬t海綿鐵的HIB法生產廠。
套用
中國在流態化直接還原方面進行了許多研究工作，曾先後在河北滄州、山東棗莊、廣西滕縣建設了半工業性試驗裝置。滄州的試驗裝置為三段式流態化床，採用化工廠高氫過程氣作還原氣，日產量5t海綿鐵。1973年投入試生產獲得了金屬化率90%的海綿鐵粉。由於中國缺乏廉價天然氣能源和合適的鐵礦原料，流態化直接還原工藝未能工業化。
工藝特點
可歸納為11項：
(1)可免除造塊工序。使用粉礦及氣體還原劑是流態化床直接還原的特點之一。可省去燒結及燒結工序，節省能耗、消除環境污染，降低生產成本。
(2)易於實現自動化控制。床內顆粒流動平穩，反應器內溫度均勻，操作簡便可靠，是實現自動化的有利條件。
(3)氣、固相傳輸效率高。顆粒比表面積與粒度倒數成正比。因此粉礦與氣體的接觸面遠高於等重的塊礦，從而強化了傳熱、傳質及反應過程，促進生產效率的提高。
(4)不用冶金焦炭。世界范圃煉焦煤資源日益貧乏，冶金焦供求矛盾越來越尖銳。採用氣體還原劑可拓寬煉鐵生產能源結構。
(5)對天然氣的依賴性強。天然氣資源分布較為集中，世界上多數地區沒有廉價天然氣。因此天然氣價格在很大程度上決定了海綿鐵成本。這一因素是流態化直接還原工藝推廣的限制性環節。
(6)顆粒料短路間題。爐料在流態化床內近似全混合狀態。不同顆粒在床內停留時間不均勻，還原程度高低不等，有些顆粒剛人床即被排出，形成短路現象，不利於生產高金屬化率的海綿鐵粉。
(7)對鐵礦要求較高。流化床工藝除對礦粉粒度均勻性要求較高外，對礦石成分也有嚴格要求。原則上，鐵礦石應具有高品位，低SiO2等酸性脈石含量，P、S等有害雜質少，鐵料可為天然富粉礦，也可用精礦粉。
(8)夾帶問題。無論整粒工作多嚴格，總會有一定比例的過細粉料進入流化床，大顆粒礦石也會因還原過程中破損，形成過細粉粒。這部分粉粒會在氣流的夾裹下帶出爐外，氣流速度越高，夾帶現象越嚴重。
(9)粘結失流問題。鐵礦石在流態化還原過程易於發生粘結現象。特別是顆粒與顆粒粘結成團或顆粒粘附在流化床器壁和分布板上，嚴重時就會導致失流，床內礦粉形成固定床(或稱死床)，不再流化，氣流則通過固定床的管道形成短路，正常運行的流態化床受到破壞。
(10)還原速率。礦石的還原速率與粘結失流問題聯繫在一起。粘結失流的危險使得還原必須在較低溫度下進行，因此流化床中鐵礦石的還原速率較低。為解決這一問題，低溫流化床採取高壓操作以提高還原速率，但由此也提高了作業難度和生產成本。
(11)氣體利用率低。為避免粘結失流必須採取較低還原溫度和較大氣體流速，這都會使氣體利用率降低。因此還原溫度和氣體流速的選擇應考慮失流間題和氣體利用率。為提高氣體利用率通常採取多個流化床串聯使用，增加礦石與還原氣的接觸時間，同時也使接觸方式趨於合里。低溫流態化還原工藝還採用還原氣循環利用方案，但它在提高氣體利用率的同時也會增加生產運行費用。
