科雷克斯法，是唯一實現了工業化的熔融還原流程，是一種新近發展起來的煉鐵 技術。英文名為COREX，這種熔融還原煉鐵工藝是近年已趨成熟的新型煉鐵生產方法，它不僅能使用非煉焦煤直接煉鐵，而且工藝流程短、投資省、生產成本低、污染少、生產的鐵水質量能與高爐鐵水相媲美；能夠利用排出的過程煤氣在豎爐中生產海綿鐵，替代優質廢鋼供應電爐煉鋼。
基本介紹
- 中文名：科雷克斯法
- 外文名：COREX
- 意義：唯一實現了工業化的熔融還原流程
- 本質：煉鐵 技術
- 主體能源：非焦煤
簡介,工藝流程,原燃料,工藝特點,前景,
簡介
熔融還原煉鐵是當代冶金工業前沿技術之一，它的開發套用是對傳統高爐煉鐵工藝的根本性變革。高爐煉鐵系統(包括焦化、燒結、高爐)經過幾百年套用發展，具有技術完善、生產量大、設備壽命長等優點。但其流程長、投資大、污染嚴重、靈活性差，尤其是世界煉焦煤資源日益匱乏，在量與質上都難以滿足高爐煉鐵需要，促使人們開發新的煉鐵工藝。
科雷克斯法，英文名為COREX，這種熔融還原煉鐵工藝是近年已趨成熟的新型煉鐵生產方法，它不僅能使用非煉焦煤直接煉鐵，而且工藝流程短、投資省、生產成本低、污染少、生產的鐵水質量能與高爐鐵水相媲美；能夠利用排出的過程煤氣在豎爐中生產海綿鐵，替代優質廢鋼供應電爐煉鋼。這對沒有條件採用天然氣氣基豎爐法大量生產海綿鐵的我國來說，其更具意義。目前，全世界已投產和在建的COREX裝置七座，到1998年COREX熔融還原煉鐵將年產鐵水500萬t，約占世界生鐵產量的1 %。
工藝流程
COREX熔融還原煉鐵過程在兩個反應器中完成。即上部的預還原豎爐，將鐵礦石還原成金屬化率92 %～93%的海綿鐵；下部的熔融氣化爐，將海綿鐵熔煉成鐵水，同時發生還原煤氣。其工藝流程示於下圖。
COREX工藝的鐵礦石預還原豎爐是一個活塞式反應容器。鐵礦石從上部裝入，設在豎爐底部的螺旋排料器控制其向下移動的速度。熱還原煤氣從豎爐下部輸入，礦石被煤氣加熱並發生還原反應。鐵礦石經6～8 h變成海綿鐵，經螺旋排料輸送器輸入下方的熔融氣化爐。熔融氣化爐是一個氣—固—液多相複雜的煉鐵移動床反應容器。煤由速度可控的螺旋給料器加入爐內，與溫度1100 ℃以上的還原氣體接觸，在向下移動過程中被乾燥和熱解，脫除揮發分，逐步成為半焦直至焦炭。在熔融氣化爐的底部形成一個類似高爐的死料柱。由均勻分布於爐缸圓周的26個風口氧槍吹入氧氣，在風口區燃燒產生2000 ℃以上高溫，使海綿鐵進一步還原熔化、過熱、渣鐵分離，從鐵口排出。爐頂排出的1100 ℃左右的煤氣中，含有95 %（CO+
)，1 %
，還有
等。混入20 %淨化冷煤氣，使煤氣溫度降到900 ℃左右，經熱旋風除塵器，將含塵量從100～200 g/
降至20 g/
左右，除塵後的850 ℃煤氣輸入豎爐作還原氣。爐塵返吹入熔融氣化爐。為使鐵水成分滿足煉鋼要求，需按造渣成分和鹼度要求在預還原豎爐中加入石灰石、白雲石和矽砂等熔劑，以使碳酸鹽的預熱和部分分解在還原豎爐完成，然後隨海綿鐵一起加入熔融氣化爐。
原燃料
為使爐況穩定、順行，達到高產、低耗，加入爐內熔煉的原、燃料都應有一定的理化性能要求。
(1) 鐵礦石
COREX工藝可以用塊礦、球團礦或者兩者的混合礦作為原料。COREX還原豎爐要求料柱有良好的透氣性，降低爐內壓力降，以利於氣流分布，所以控制入爐原料粒度在6～30 mm，最好為8～20 mm。還原過程中，礦石產生碎裂和磨損。所以，在礦石入爐前應測試礦石的還原性，碎裂性和還原後強度。以選擇還原後強度好的礦石入爐。COREX工藝要求礦石的鐵含量：塊礦>55 %，球團礦>58 %，礦石中的
的含量應加以限制，以免爐渣粘度升高。
(2) 煤
COREX工藝可以使用範圍很廣的非煉焦煤，評估煤質的主要指標包括揮發分、固定碳和灰分。寶鋼鋼研所與東北大學做的COREX熔融還原煉鐵熱模擬試驗中，採用陽泉煤、大同煤和神府煤組成的混合煤，結果表明，這三種煤以一定配比混合，可以得到比較理想的COREX工藝用煤。
工藝特點
COREX熔融還原煉鐵工藝，採用了成熟的氣基豎爐法海綿鐵生產技術和高爐煉鐵技術。COREX工藝的預還原豎爐部分相當於高爐爐身中、上部，熔融氣化爐部分相當於高爐的爐缸與爐腹部分並向上延伸。截去了高爐的爐身下部和爐腰部分，避免了高爐內影響料柱透液性、透氣性和氣流分布的軟熔帶的產生，為COREX工藝直接使用非煉焦煤煉鐵創造了條件。
爐缸形成死料柱
COREX熔融氣化爐中部以下有煤、半焦和海綿鐵組成的料柱，下部有半焦和焦炭組成的死料柱。死料柱的存在，使熔化後的渣鐵在高溫區與焦炭的接觸時間增加，鐵水溫度升高，鐵、矽還原，滲碳、脫硫等反應有條件充分進行。分析料柱結構表明，爐缸的焦炭量隨著固定床深度的增加而增加。和高爐死料柱的作用一樣，死料柱在爐缸起到碳源作用，提供鐵水碳飽和及降低渣中殘餘FeO所需要的碳。
爐塵回收，返入熔融氣化爐
煤在熔融氣化爐加熱脫除揮發分的氣化過程中，產生含碳粉塵，並被煤氣帶離氣化爐。煤氣經除塵，控制還原氣含塵量在一定範圍內。回收的爐塵在爐體適當位置返吹入熔融氣化爐。這樣，可以防止爐塵堆積，而且可通過調節吹氧量使爐塵燃燒產生的熱量將爐頂溫度控制在1100 ℃左右，使氣相中的焦油、苯等高分子碳氫化合物分解為
、CO。所以，爐塵回收系統也是COREX工藝的無污染操作。
粒度分布與煤氣流控制
以爐料與煤氣相向運動為基礎的豎爐還原，保持料柱的一定空隙率，煤氣流的低壓降，可防止懸料，增加煤氣流通量，礦石得到充分還原。為此，除嚴格控制礦石粒度和還原氣的含塵量外，還要儘量減少礦石在加熱還原過程中的碎裂現象。
環境污染小
由於COREX工藝用煤直接煉鐵，基本不需要焦炭，避免了冶金工廠的主要污染部分(焦爐)，工藝過程緊湊。尤其是沒有了煉焦過程的焦煤裝爐、出焦、爐門密封不嚴造成的煤氣泄漏，使COREX熔融還原煉鐵成為環境保護十分可取的煉鐵工藝。
流程短、投資省、生產成本低
COREX熔融還原煉鐵工藝，已有COREX C—1000、C—2000兩套裝置的9年和2年生產實踐經驗。與焦爐—燒結—高爐工藝流程相比，其工序少、流程短。COREX工藝從礦石到煉出鐵水僅需10 h，而高爐工藝需要25 h。由於設備重量減少一半，投資費用少20 %，生產成本低10 %～25 %。
前景
COREX熔融還原煉鐵是目前唯一使用非煉焦煤直接生產鐵水的非高爐工業化煉鐵方法。它拓寬了冶金用煤範疇，可用塊礦、球團礦或其混合礦作原料，鐵水質量與高爐法相同，生產海綿鐵可替代優質廢鋼滿足電爐冶煉純淨鋼的需要，生產過程發生有害氣體少。小規模生產廠（30萬t/a）也能實現經濟運行，取得經濟效益。COREX C—3000的設計正在進行，其產量將達到90～120萬t/a，必將會顯示規模經濟效益的優越性。
COREX熔融還原煉鐵工藝尤其適用於煉焦、燒結能力不夠的鋼廠擴大生產能力，替代中、小型高爐，或者大城市附近有鋼無鐵，鋼多鐵少的老廠最佳化結構。COREX是正在發展，漸趨成熟的熔融還原煉鐵工藝，也存在著不足之處：如要求使用強度好的塊礦、球團礦和塊煤，粉礦、粉煤需經造(壓)塊才能入爐使用；雖然採用全氧煉鐵，沒有了高爐的軟熔帶，但利用係數還不夠理想，未能達到預想的全氧煉鐵強化程度；隨制氧產生的大量氮氣、稀有氣體的充分使用等尚須研究開發。
