維伯爾直接還原法(wiherg direct reduction process)是一種煤基直接還原連續鑄鋼煉鐵方法。該工藝能耗較低，作業可靠。但因低壓操作，還原速度較慢，爐料在豎爐內要停留48h；另外需要優質焦、電熱制氣；熱煤氣循環風機也難以解決，生產規模受到限制。
基本介紹
- 中文名：維伯爾直接還原法
- 外文名：wiherg direct reduction process
- 定義：煤基直接還原連續鑄鋼|煉鐵方法
- 發明人：馬丁·維伯爾
- 發明時間：1918
- 學科：冶金工程
簡介,簡史,工藝流程,設備原理,特點,效果評價,
簡介
維伯爾直接還原法(wiherg direct reduction process)是一種煤基直接還原連續鑄鋼煉鐵方法。
簡史
1918年瑞典馬丁·維伯爾發明。它是用固體燃料(木炭、焦炭或煤以電熱法製取還原氣，在豎爐內將鐵礦石還原成直接還原鐵。1930年在瑞典桑德福斯(Soderfors)建造了生產裝置，先以木炭作燃料，後用焦炭代替。1952年投產了最大的維伯爾豎爐，年產2.4萬t直接還原鐵。1964年日本日立金屬公司在安來建成年產萬噸的生產裝置。
工藝流程
維伯爾直接還原法工藝流程如圖1所示。
圖1設備原理
設備由固體燃料氣化爐、脫硫爐和還原豎爐3部分組成。氣化爐為內襯耐火材料的立式爐，頂部有閉鎖料斗可連續加入焦炭，爐身裝有3～4對電極，靠電阻熱將焦炭柱加熱到高溫，從爐子上部送入還原豎爐返回的熱煤氣和水蒸氣通過焦炭柱製得含75%CO、21%H2的還原氣，約1100℃送往脫硫爐。用後殘焦和灰由底部閉鎖料斗排出。脫硫爐也為內砌耐火磚的立式爐，頂部和底部有閉鎖料斗。石灰石(或白雲石)經爐頂料斗加入，高溫還原氣從脫硫爐下部送入，通過被煅燒的石灰(或白雲石)料柱完成脫硫，脫硫後的熱還原氣從爐中部引出。
吸硫後的CaO或MgO從爐底排出。還原豎爐內型呈倒圓錐形，內磚耐火磚、底部直徑2.75m，頂部直徑1m，高25m。鐵礦石(塊礦、球團礦或燒結礦)從爐頂料斗連續加入。約950℃的還原氣從豎爐下部進風口送入，隨著還原氣的上升，先將預還原的鐵礦石還原成金屬鐵，反應為FeO+CO(H2)=Fe+CO2(H2O)。從爐身高度2/3處用高溫風機抽出煤氣總量的65%，補加水蒸氣和碳氫化合物後送入氣化爐造氣。餘下的氣體繼續上升遇加熱到850℃的鐵礦，將Fe2O3還原成FeO，然後從豎爐上部1/10處又抽出15%，在其上由風口鼓入的空氣將殘餘煤氣全部燒掉，所得顯熱足以將加入的鐵礦石加熱到850℃，廢氣從爐頂排出。
還原好的金屬化料通過豎爐底部水冷鋼製卸料裝置，冷卻到100～150℃排出爐外。所用爐料已發展為全用粒度20～25mm球團礦。為改善球團還原性，造球料中配加石灰石(或白雲石)，製成CaO+MgO/SiO2+Al2O3≈1的球團；為提高還原氣含H2量，制氣時可配加少量碳氫化合物。產品海綿鐵的金屬化率為88%～90%，C 0.8%～1.0%，硫、磷很低。生產過程消耗焦炭250～450kg/t，電耗1000kW·h/t，工序總能耗約10.59GJ/t。
特點
該工藝能耗較低，作業可靠。但因低壓操作，還原速度較慢，爐料在豎爐內要停留48h；另外需要優質焦、電熱制氣；熱煤氣循環風機也難以解決，生產規模受到限制。
效果評價
1980年瑞典SKF公司用等離子氣化爐替代電阻氣化爐，可將還原豎爐能力增大到7萬t，每噸直接還原鐵電耗562kw.h，氧耗138m3，煤耗290kg，總能耗降為8.79GJ，生產費用有較大下降。
