非高爐冶煉

非高爐冶煉

非高爐冶煉分為直接還原煉鐵工藝和熔融還原煉鐵工藝兩種。直接還原煉鐵使用煤、氣體或液態燃料為能源和還原劑,在鐵礦石軟化溫度以下,不熔化即將礦石中的氧化鐵還原獲得固態直接還原鐵( DRI、HBI、HDRI) 的生產工藝。

基本介紹

  • 中文名:非高爐冶煉
  • 外文名:Non-blast furnace smelting
  • 學科:冶金工程
  • 領域:鋼鐵
  • 範圍:鋼鐵工業發展的前沿技術之一
  • 類型:直接還原煉鐵和熔融還原煉鐵工藝
簡介,非高爐冶煉技術研究的現狀,直接還原煉鐵工藝,氣基直接還原法,煤基直接還原法,釩鈦磁鐵礦直接還原技術發展趨勢,熔融還原煉鐵工藝,我國自主熔融還原技術開發研究活躍,熔融還原 的工業化生產,熔融還原技術發展趨勢,存在的問題及發展前景,

簡介

非高爐冶煉技術是鋼鐵工業發展的前沿技術之一。目前直接還原已成為世界煉鐵工業不可或缺的組成部分,熔融還原實現工業化生產的環境優越性也已經得以公認。以下綜述了近幾年國內非高爐冶煉技術的現狀,尤其對該工藝在釩鈦磁鐵礦冶煉過程中的研髮狀況進行了分析,評價了非高爐冶煉技術在釩鈦磁鐵礦綜合利用中的前景。
我國的釩鈦磁鐵礦的加工利用,大多採用傳統的燒結-高爐-轉爐流程,主要用於V 和Fe 的回收。隨著焦炭資源的日漸枯竭,高爐生產也面臨著危機,因此非高爐冶煉技術的發展已經迫在眉睫。非高爐煉鐵技術的優點在於擺脫了焦煤資源短缺對鋼鐵工業發展的羈絆、適應日益提高的環境保護要求、降低鋼鐵生產能耗、改善鋼鐵產品結構和提高質量和品質、解決了廢鋼短缺及質量不斷惡化的問題並實現了資源的綜合利用。按其產品形態,非高爐煉鐵可分為直接還原和熔融還原兩部分。其中直接還原的重要特點是還原過程相對容易控制,可用來有選擇性地還原礦石中的某些元素,從而使另一些元素繼續保持氧化狀態。這一特點非常適用於鐵品位偏低且伴生、共生元素較多的多元共生礦,而釩鈦磁鐵礦正是典型的多元共生礦,所以將直接還原法套用於釩鈦磁鐵礦,不僅有利於鐵、釩和鈦的資源綜合回收利用,而且還可以選擇性地回收鉻、鈷、鎳、鈧等重要有價元素,具有廣闊的實際套用前景。

非高爐冶煉技術研究的現狀

非高爐煉鐵分為直接還原煉鐵工藝和熔融還原煉鐵工藝兩種。直接還原煉鐵使用煤、氣體或液態燃料為能源和還原劑,在鐵礦石軟化溫度以下,不熔化即將礦石中的氧化鐵還原獲得固態直接還原鐵( DRI、HBI、HDRI) 的生產工藝。按還原劑可分為氣體還原劑法和固體還原劑法,按爐型可分為豎爐法、固定床法、迴轉窯法和流態化床法四種。熔融還原是指非高爐煉鐵方法中採用焦煤冶煉液態熱鐵水的一種工藝過程,普遍採用兩步法: 即將整個熔煉過程分為固態預還原和熔態終還原兩步,分別在兩個反應器內完成。

直接還原煉鐵工藝

近年來湧現出幾種具有代表性的直接還原工藝,如氣基豎爐、流化床裝置、煤基轉底爐、迴轉窯、隧道窯工藝,流化床工藝,可省去焦炭,直接利用粉礦,傳質和傳熱的效率高,但是流化床在工業套用方面仍然受到粘結失流問題的限制,繼續化生產尚無法實現。迴轉窯和隧道窯單爐處理能力小,還原時間長,生產率低。相比來說,轉底爐直接還原技術由於對原料適用性強、能耗低而備受青睞。
其中豎爐法具體包括MIDREX 法和HYL-III 法; 流化床法具體包括FIOR 法、碳化鐵法和FNMET 法;轉底爐法具體包括FASTMET 法、IMK3 法。
MIDREX 法是目前最完善的直接還原工藝,是成熟礦產綜合利用2014 年的氣基工業生產方法,它主要套用於生產石油和天然氣的國家。由於我國缺少天然氣和石油,爐料必須造塊,建設費用很高,所以並不適合我國。

氣基直接還原法

氣基還原冶煉工藝以氣體( 天然氣) 作為還原劑的直接還原冶煉工藝。其主要優點是: 操作容易、能耗低、效率高,是DRI 生產中最重要的方法。該工藝僅套用在南美、中東等天然氣資源較為豐富的國家和地區。按照工藝設備來分,主要有三種類型:豎爐法,流化床法和反應罐法。
(1) 豎爐法
豎爐直接還原法是指在豎爐中煤氣與爐料逆向運動,爐料在下降的過程中逐步被上升的煤氣加熱和還原,反應傳質和傳熱效率較高。豎爐法以MIDREX 法為主要代表,是目前套用最廣及發展最快的直接還原法。MIDREX 工藝中的還原劑採用天然氣經催化裂化製取,其中裂化劑為爐頂煤氣,氧化球團礦從爐頂加入豎爐後經預熱、還原和冷卻三個階段被天然氣還原生成DRI。該法具有操作簡單、能耗低、工藝成熟、生產率高等優點。
鞍鋼股份有限公司技術中心在2008 年介紹了MIDREX 和HYL-III 氣基豎爐技術以及在此基礎上開發的可以不依賴天然氣直接使用煤制氣等作還原劑技術的發展與套用現狀並指出氣基豎爐工藝具有能耗低、投資少和產品質量高等特點。
該公司在2012 年論述了球團礦質量對氣基豎爐直接還原生產和DRI 質量對煉鋼生產的影響,而且介紹了提高氣基豎爐直接還原工藝用球團礦質量的技術。鑒於國內煉鐵資源條件及鋼鐵產業的發展現狀,煤制氣-豎爐直接還原是我國發展非高爐煉鐵的主要方向。
2009 年東北大學儲滿生等對國內資源製備的氧化球團進行了性能檢測,同時又進行了改變溫度和氣氛的直接還原試驗,結果表明,採用國產鐵精礦生產的氧化球團性能良好,完全適用於氣基豎爐直接還原。
2012 年鋼鐵研究總院、寶鋼研究院煉鐵與資源環境研究所、寶鋼工程技術有限公司和寶鋼集團新疆八一鋼鐵有限公司在分析比較了幾種煤制氣和直接還原工藝的基礎上,結合中國的資源特點,提出了180 萬t /a 規模殼牌煤氣化與HYL /Energiron 豎爐生產直接還原鐵的聯合工藝流程。結果表明,聯合流程在能耗及環保指標上與傳統高爐相比具有一定先進性,為煤制氣生產直接還原鐵的工程化提供了參考方案。
(2) 流化床法
流化床法由於採用粉狀原料,鐵礦粉單體顆粒在高溫還原氣流中進行還原,粉塊不必造塊,還原速度快,在還原機理上是氣基法中最合理的工藝方法,因而在直接還原開發和發展的過程中備受關注。東北大學儲滿生和方覺在2002 年進行了循環流化床鐵礦石直接還原過程動力學分析。
2012 年萊蕪鋼鐵集團公司技術中心聯合中國科學院過程工程研究所進行了鐵礦粉直接還原防止粘結的實驗研究。西安建築科技大學也在2012 年提出了模擬流化床氣基直接還原赤鐵礦粉的實驗研究。
(3) 反應罐法
墨西哥的HYL 直接還原法是唯一套用在工業上的反應罐法,HYL 流程採用KELLOG 蒸汽轉化制氣技術,天然氣首先通過活性炭進行脫硫,隨後與過量水蒸氣混合,將其在850℃ 下進行催化裂化。爐料在反應罐中固定不動,通入熱還原氣體將其進行連續的預熱、還原和冷卻,然後定期停氣,將爐料排出罐外。由於反應罐法的非連續性工藝流程落後於現代化的冶煉技術,因此,該工藝正在逐漸被豎爐法所取代。2010 年內蒙古科技大學文明等系統地研究了反應罐直接還原鐵精礦新工藝的基礎理論,為鐵精礦直接還原工藝的套用提供了理論與實踐依據, 2011 該校的姜銀舉、樊珍等人在實驗室反應罐直接還原過程動力學研究的基礎上,建立了動力學模型—半焦收縮反應核模型,推導了動力學速度方程,以實驗數據驗證了動力學方程的適用性。

煤基直接還原法

(1) 煤基直接還原法是指以固體作為還原劑生產DRI 的方法。主要採用價格低廉的非焦煤作為還原劑,可以有效的避免氣基直接還原法在地域上的限制。我國套用的煤基直接還原工藝主要是: 轉底爐工藝和迴轉窯工藝,其中自動化和機械化程度較高的FASTMET 法及冷固結球團迴轉窯法都是目前套用最先進、可靠、經濟的煤基直接還原工藝。
目前,在世界範圍內的煤基直接還原冶煉工藝,迴轉窯冶煉工藝約占總產量的95% 以上。該工藝主要裝置為迴轉窯,礦石、煤及輔助原料等均在迴轉窯中加熱並被還原為DRI。反應溫度可通過窯壁燃燒器精確地調整,一般的工作溫度在900 ~ 1100℃之間,具體溫度視所用還原劑而定。迴轉窯與流化床法及豎爐法相比,在鐵礦石的物理性質選擇方面比較靈活,通常採用塊礦或球團礦。由德國Krupp公司開發的CODIR 迴轉窯工藝流程,在煤基還原冶煉工藝中占有重要地位,該工藝比較適合我國資源儲備的實際情況,是一種較有發展前途的煤基直接還原方法之一。重慶大學張大江、陳登福等人在2009 年以低品位塊礦為原料,褐煤半焦為還原劑,進行了低品位鐵礦石煤基迴轉窯直接還原的研究,研究表明,若溫度控制得當,還原時間充足,還原鐵密閉降溫,金屬化率可達到80% 以上。
北京科技大學路朝暉、陳煜等人在2011 年提出了迴轉窯一步法直接還原鐵生產工藝,研究了高強度、高還原性預熱球團的製備及煤基直接還原工藝。與傳統的預熱-高溫氧化-高溫還原煤基迴轉窯直接還原工藝相比,“一步法”省去了高溫氧化這一高耗能工序,且還原所得產品結構完整。
(2) 轉底爐技術
轉底爐出現於1978 年,最初是應含鐵廢料和粉塵的處理要求而產生的, 1995 年以後逐步發展成使用普通鐵精礦為原料生產DRI 的直接還原新工藝。FASTMET 法是採用環形迴轉爐生產DRI 的一種方法。該工藝的主體設備是轉底爐,採用鐵礦粉和煤粉作為原料,在轉底爐中不依賴天然氣和焦炭而實現還原冶煉。
2007 年貴州師範大學與昆明理工大學提出了採用轉底爐煤基直接還原工藝對攀枝花釩鈦磁鐵礦進行綜合利用,除得到用於生產優質鋼的電爐煉鋼原料—DRI 外,還得到TiO2
含量達50% 以上的鈦渣,為鈦資源綜合利用提供了一個可行的途徑。
2009 年北京科技大學劉征建、楊廣慶等對轉底爐直接還原釩鈦磁鐵礦新工藝進行了實驗研究,考察了C/O、焙燒時間和焙燒溫度3 個因素對金屬化率與抗壓強度的影響,得出最優的實驗方案。
2010年攀鋼集團設計研究院在分析不同設備類型的釩鈦磁鐵礦直接還原工藝的基礎上,結合轉底爐直接還原實驗室研究和工業試驗結果,設計了一台年處理10萬t 釩鈦磁鐵礦的直接還原轉底爐,重點分析了轉底爐布料、出料和供熱燃燒等關鍵環節的工程化措施,同時2012 年唐山奧斯特科技有限公司汪壽平、高波文、王翔宇等人設計並付諸實施了OTS工藝中的還原設備-往復式車底爐,並將其套用於高溫高料層直接還原工藝( PSH)。
與其他煤基還原工藝相比,高溫高料層+往復式車底爐工藝具有如下優勢:
①高生產效率、高能源利用率、高金屬化率、高DRI 強度和密度;
②節省土地: 在同樣規模的情況下,車底爐的占地面積為轉底爐的45% ~ 55%;
③可實現線上檢修,由於爐子是固定的,只有台車列入生產性維修項目,而台車是活動的,可在爐外檢修,故可以在不停爐狀況下實現線上檢修;
④投資省,見效快;
⑤生產線可實現自動化;
⑥處理對象範圍廣泛; 既能以高品位礦為原料,也可以低品位複雜難處理礦、多金屬伴生礦和含鐵廢料為原料。

釩鈦磁鐵礦直接還原技術發展趨勢

釩鈦磁鐵礦是磁鐵礦( Fe3O4) -鈦鐵晶石( 2FeO·TiO2) -鎂鋁尖晶石( MgO·Al2O3) -鈦鐵礦( FeO·TiO2) 密切共生的複合體,這些鈦鐵晶石和鈦鐵礦主要以細粒狀嵌布在磁鐵礦中,鐵鈦緊密共生,通過選礦技術等物理方法很難使鈦鐵分離。釩鈦磁鐵礦富含鐵、釩、鈦等多種有價元素,具有極高的利用價值。
2004 年,四川龍蟒集團攜手中國地質科學院礦產綜合利用研究所、攀枝花學院、啟動“轉底爐煤基直接還原-電爐深還原、熔分新工藝”項目。目前已經在鹽邊縣安寧工業園區建成7萬t 規模“釩鈦磁鐵礦轉底爐煤基直接還原-電爐深還原、熔分新工藝”工業化試驗生產基地,並實現全系統連續穩定運行 。
2006 年攀枝花科學技術局對攀枝花市非高爐直接還原技術作了階段性工作總結,攀研院研究了釩鈦磁鐵礦非高爐冶煉及釩鈦資源高效回收利用,認為釩鈦磁鐵礦轉底爐直接還原獲得金屬化率在90%的鐵在技術上是成功的,且正在進行釩鈦磁鐵礦金屬化球團電爐熔分,使釩進入鐵水還是進入渣中的對比分析研究,以確定較佳的工藝條件和參數。
2007 年攀枝花鋼鐵研究院在實驗室條件下研究了釩鈦磁鐵礦直接還原的特點,摸索了還原溫度、還原時間、還原氣氛和配碳量對直接還原金屬化率的影響。結果表明,還原溫度和氣氛是影響金屬化率的重要因素,在適當的溫度、時間和中性或還原氣氛下,球團金屬化率可穩定保持在90% 以上。同時還分析了還原後金屬化球團的岩相組成,比較了釩鈦磁鐵礦與普通礦直接還原的差異。
2009 年北京科技大學對轉底爐直接還原釩鈦磁鐵礦新工藝進行了實驗研究,通過正交試驗考察C/O、焙燒時間和焙燒溫度對金屬化率與抗壓強度的影響,得到較佳條件為: C/O 為1.3,焙燒溫度1330℃,焙燒時間25min。此外,昆明理工大學與攀枝花學院採用回歸正交法,在實驗室用電阻爐模擬轉底爐工藝研究了溫度、時間、配碳量、金屬粉配比和鈉鹽配比等因素對釩鈦磁鐵礦碳熱還原過程中的金屬化率和失氧率的影響。結果表明,添加金屬粉和鈉鹽後釩鈦磁鐵礦還原溫度明顯降低; 添加2.5%金屬粉和0. 5% 鈉鹽,還原溫度在1280℃左右,
還原時間30min 左右,配碳量22. 7% 時,釩鈦磁鐵礦還原的金屬化率可達到95%以上。
2010 年重慶大學對釩鈦鐵精礦內配碳球團轉底爐直接還原-電爐熔分技術進行了實驗室模擬得到相應工藝參數和調控方法; 同時研究表明,以含釩富鈦渣為原料進行酸浸製取鈦白粉是完全可行的,但處理工藝較複雜; 含釩富鈦渣中的V 基本進入水解母液和洗液中,收得率可達到93% 以上,可通過水解廢液的處理實現釩的回收。
此外昆明理工大學周蘭花為改善釩鈦磁鐵礦煤球團還原條件,提高其還原性,提出將CaO 添加入釩鈦磁鐵礦煤球團中,經研究添加少量的CaO 能增加釩鈦磁鐵礦煤球團的氣孔率,提高球團的還原性,但影響較小。
2011 年攀鋼集團研究院通過試驗研究,提出了“釩鈦磁鐵礦轉底爐直接還原-電爐深還原-含釩鐵水提釩-含鈦爐渣提鈦”工藝流程。鐵、釩、鈦元素的回收率分別達到90. 77%、43. 82% 和72. 65%。同時解決了釩鈦磁鐵礦直接還原金屬化率低、高矽鐵水提釩、高鎂鋁含鈦爐渣提鈦等技術難題。
2012 年東北大學都興紅等研究了釩鈦磁鐵礦直接還原過程,熔分後渣金分離狀況以及渣相中鈦組分的賦予狀態和富集狀況。採取適宜的還原條件,能夠在獲得較高金屬化率的基礎上控制釩鈦的走向,使絕大部分釩進入生鐵中,而鈦在渣相富集。
同時孫瑜等人研究了釩鈦磁鐵礦配煤直接還原的特點,考察了還原溫度、反應時間和配碳量對直接還原金屬化率的影響,以及高溫熔分的的形貌變化。
北京神霧環境能源科技集團股份有限公
司採用煤基直接還原-熔分工藝的研究表明,礦物粒度越細,還原溫度越高,還原時間越長,球團的金屬化率越高。並且進行的轉底爐中試驗。結果表明,還原爐內的氣氛和溫度影響對球團金屬化率影響很大。
昆明理工大學採用硫酸-氫氟酸-次氯酸鈉組合浸出體系浸取釩鈦磁鐵礦提釩尾渣中的釩,釩的浸出率可達85% 以上,但需在高硫酸用量和高氫氟酸用量的條件下才能達到較高的釩浸出率,因此如何降低酸耗有待進一步研究。

熔融還原煉鐵工藝

熔融還原煉鐵工藝主要包括CORRX 法、COREX 法、FINEX 法和HISMELT 法等。COREX 法是目前世界唯一成功套用於工業生產的熔融還原煉鐵技術,由西門子-奧鋼聯開發,它能直接使用非焦煤、天然塊礦作原燃料,生產出高爐品級的鐵水,適用於各種煉鋼用途。COREX 生產的所有冶金步驟都在預還原豎爐和熔融氣化爐兩個獨立的反應器中完成。熔融還原的部分很少,故也將其納入直接還原範疇。但必須指出,它的產品是高溫鐵水,這與傳統的直接還原產品不一致。

我國自主熔融還原技術開發研究活躍

自上世紀80 年代,我國開始進行熔融還原技術的開發研究,對多種工藝進行了探索性實驗研究,熔融還原的中間試驗曾列為國家科技攀登計畫,進行了半工業化試驗,但未能實現工業化生產。近年來,針對我國資源條件,新的熔融還原工藝開發十分活躍,如針對難選礦、複合礦,以非焦煤為能源直接生產鐵水的方法; 以含碳球團/塊為原料,豎爐和電爐終還原反應器生產鐵水的方法等。雖然這些研究未能實現工業化生產,但其研究成果為我國發展熔融還原提供了方向,夯實了技術發展基礎。

熔融還原 的工業化生產

寶鋼於2005 年引進了COREX C-3000 技術,建成我國第一座熔融還原煉鐵廠,並於2008 年11 月投產。寶剛引進COREX 熔融還原技術,並順利投
產、成功運行,為還原熔融在我國實現工業化生產開創了新的局面,同時實驗還積累了大量的經驗、揭示了許多試驗研究中難以發現的問題和解決問題的方向,為我國非高爐煉鐵的發展奠定了基礎。

熔融還原技術發展趨勢

2006 年廣鋼集團設計院介紹了COREX 熔融還原煉鐵技術,同時對COREX 熔融還原煉鐵技術與高爐煉鐵技術進行了比較,指出目前採用COREX熔融還原煉鐵技術所存在的問題。
2010 年東北大學孫野等人通過建立某場的1:20 的半圓周冷態模型,測定了不同氣體流量下填充床內的壓力場,在相同條件下還利用FLUENT商業軟體模擬了填充床內的氣流速度場和壓力場,數值計算結果與試驗測量結果吻合較好。結果表明氣體流量和床層高度是影響填充床內壓強變化的因素。
2011 年昆明理工大學與攀鋼集團研究院採用二步法熔融還原工藝,在990℃、1200℃、1500℃ 下進行氣體預還原、配碳預還原和熔融還原試驗,結果表明: 熔融還原的渣鐵分離效果良好且鐵損耗較低,鐵水釩含量高於高爐流程鐵水,鈦渣品位可以達到或超過理論品位。攀枝花精礦二步法熔融還原適宜預氧化後採用固體碳預還原,其還原溫度應等於或高於1200℃; 熔態終還原時可不配碳,終還原應控制鈦還原度、( FeO) 含量在適宜的範圍內。
熔融還原是鋼鐵工藝技術發展中最受關注的方向之一。熔融還原環境友好的優勢,以及以煤作為主要能源的特徵是熔融還原發展的重要動力。熔融還原與高爐煉鐵系統比,向大氣排放的硫化物( SO2、SO3、COS 等) 約減少80% ~ 90%,氮氧化物( NOX) 約減少95% ~ 98%,尤其是在世界焦煤資源緊缺、價格飛漲的今天凸顯了它的優勢和巨大的吸引力,熔融還原是解決鋼鐵工業發展擺脫焦煤資源的羈絆,控制環境的污染,保護環境,實現可持續發展的重要途徑。

存在的問題及發展前景

對釩鈦磁鐵礦非高爐煉鐵技術的兩種工藝方法及近幾年的研究成果進行了一定總結,該技術有著獨到的優勢,但也存在著一些缺陷。以下簡要敘述了各種釩鈦磁鐵礦非高爐冶煉技術存在的問題及發展前景。
(1) 豎爐技術
豎爐直接還原中,金屬化率與還原質量、還原溫度具有很大的關係。該工藝存在的問題主要是堵塞、結瘤等,導致生產不順和排料不暢。有分析認為,溫度過高是導致結爐的主要原因,經降低溫度和控制排料速度後有所緩解,但金屬化率也同時降低了。攀枝花恆鼎實業公司採用豎爐技術進行了3年左右的5萬t/a 規模工業化試驗,但因技術問題、產業化問題及原料問題等種種原因終止。
(2) 流化床技術
流化床直接還原過程中出現比較嚴重的失流、粘結等問題,對順利進行操作構成了嚴重威脅。有分析認為,失流和粘結主要在還原溫度和金屬化率較高、礦粉粒度較細、還原氣CO 含量較高等條件下產生,可能與新生金屬鐵相的生長有關,提出了控制失流的一些技術措施。
(3) 轉底爐技術
由於轉底爐直接還原具有高溫、快速的工藝特點,能夠滿足釩鈦磁鐵礦直接還原的特殊要求。其爐底相對靜止不動,能夠緩解還原過程球團膨脹粉化,降低球團強度,具有更好的可操作性。
轉底爐直接還原相較於高爐、豎爐等成熟工藝,屬於較新的工藝。其主要問題是生產效率低,產能低。可以通過改進工藝,強化換熱效率等途徑實現產能和生產效率的提高,避免單一地依靠設備大型化所帶來的一系列負面影響。同時,受爐子燃燒供熱和爐內輻射傳熱的限制,球團的受熱均勻性和還原所需的氣氛也難以保證。所以由於存在大型規模化難以解決的設備問題、技術問題,該技術難以在短期內取得產業化突破。轉底爐法在處理鋼鐵企業含鐵塵泥、複合礦利用方面是一種可供選擇的工藝方法,但其產品Fe 品位低、SO2、S、P 高,不能直接用於煉鋼,只能用高爐用或融化分離出鐵水的方法套用,因此其經濟性和可行性有待進一步實踐檢驗。
轉底爐直接還原工藝是近年來的研究開發熱點,四川龍蟒集團在2007 年在其子公司-攀枝花龍蟒礦冶有限公司建成了單台年產能7萬t規模的轉底爐中試生產線,但由於技術的複雜性、產業化過程中遇到種種問題,目前仍在繼續研發。攀鋼研究院曾投入億元以上資金進行轉底爐技術中試,目前仍在探索之中。據報導,北美建成的數個轉底爐還原鐵廠都在閒置,日本建設的幾座轉底爐直接還原裝置也是作為專門處理鋼鐵廠內粉塵來使用的。
(4) 迴轉窯技術
迴轉窯直接還原存在的主要問題是結圈和粘結問題。迴轉窯結圈主要是由於釩鈦礦還原過程的膨脹粉化、還原溫度超過煤粉灰熔點導致灰分粘結等原因造成的,無法從根本上解決“高的金屬化率需要較高的還原溫度”與“避免煤粉灰分粘結必須使還原溫度保持在灰熔點以下”之間的矛盾。因此,目前採用迴轉窯直接還原釩鈦磁鐵礦的生產廠,諸如南非Highveld 和紐西蘭鋼鐵公司,為了保證生產順利,其迴轉窯金屬化率均保持在75% ~ 80% 之間,後部工序無法進行鈦的回收。
(5) 隧道窯技術
隧道窯技術因其投資少,技術含量不高,易於上馬的特點,受到一些小型民營企業的青睞。攀枝花攀陽釩鈦工貿有限公司通過4 年產業化中試,於2009 年建成了一條年產能5 萬t 規模的煤基直接還原處理釩鈦磁鐵礦的工業化隧道窯,實現了產業化生產。雖然隧道窯技術具有能耗高、污染大等缺點,但攀陽釩鈦公司通過技術改進,許多缺點已被克服,在不適合建設大型高爐煉鐵流程的攀枝花周邊地區,可作為一種高爐流程的較佳補充,對綜合利用攀枝花釩鈦磁鐵礦資源具有積極意義。
(6) COREX 熔融還原技術
COREX 工藝技術近幾年有很多進步和改進,其優點雖然與發明初衷大打折扣,但其優勢和亮點依然在。COREX 工藝適合當地有煤有礦的地方建設規模約200 萬~300萬t/a的鋼鐵-煤化工循環經濟的工廠使用。加強對國外熔融還原技術發展的跟蹤,強化國內熔融還原技術的開發力度,尤其是引進、消化COREX 技術以及實現其裝備的國產化是中國熔融還原發展的重要方向,也是攀枝花釩鈦磁鐵礦資源綜合利用採用非高爐技術的發展方向。
利用非高爐冶煉技術處理釩鈦磁鐵礦可以大大縮短煉鐵工藝流程,不用寶貴的焦煤,降低消耗和環境污染,實現了資源綜合利用。目前,已完成的大量開發研究表明是可行的,如: 轉底爐預還原-電爐分離處理釩鈦磁鐵礦已實現了工業化生產。鑒於我國的資源、能源條件和發展的需要,非高爐冶煉技術在資源綜合利用、含鐵複合礦、難選礦、特殊礦冶煉領域必將得到長足的發展。

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