HIsmelt工藝由力拓集團開發，使用鐵礦粉和非焦煤粉，能夠冶煉不同質量的鐵礦粉，包括磷鐵礦粉的一種工藝技術，
基本介紹
- 中文名：Hismelt工藝
- 開發：力拓集團
- 原料：鐵礦粉和非焦煤粉
- 類型：工藝技術
發展歷程,工藝原理,工藝技術,技術優勢,生產情況,
發展歷程
1991年，由力拓集團在西澳的奎那那地區建立了年產10萬t的HIsmelt研發工廠，其目的是進一步驗證核心工廠規模加大後從工藝和設計角度的可行性，同時為最終的商業化生產提供運算元據。其後，對設備進行了一系列研發、設計、驗證和改進工作。2002年, 由澳大利亞力拓集團 (60%)、美國紐柯公司(25%)、 日本三菱公司(10%) 和我國首鋼集團(5%)共同出資，成立了非法人性質的合營公司，2003年1月開始在西澳大利亞的奎那那工業區建設一座熔融還原爐爐缸內徑為6m、年產80萬t的HIsmelt設備，2004年下半年開始對設備進行調試。HIsmelt 工藝鐵水熱調試工作於2005年第二季度開始，2006年6月生產出第一批4萬t生鐵產品。
工藝原理
HIsmelt 熔融還原工藝的核心技術是熔融還原爐(SRV ) , 熔融還原爐又可分為上部和下部兩個區域。
在熔融還原爐下部的高溫鐵水熔池中，在1450℃高溫條件下碳素可以熔解在鐵液中，而熔解在鐵液中的碳素又能與熾熱的鐵氧化物反應：
Ccoal→〔C〕iron (1)
3〔C〕iron+ Fe2O3→2〔Fe〕iron+ 3CO (2)
在熔融還原爐上部, 吹入的1200℃熱風與自身煤氣進行CO 和H2的氧化燃燒放熱反應：
2CO + O2→2CO2 (3)
2H2+ O2→2H2O (4)
鐵水熔池中反應(2) 產生的CO、煤中揮發分裂解產生的H2和噴吹物料載體的N2形成混合煤氣, 強烈逸出的上升煤氣又使高溫液態渣鐵形成了混合“湧泉”。熔融還原爐上部氧化放熱反應所產生的熱能, 通過傳導和輻射提高了渣鐵混合“湧泉”的溫度, 被加熱後的渣鐵混合“湧泉”回落到鐵水熔池下部，為反應(1) 和(2) 提供所需的熱能,。連續噴入鐵水熔池中的礦粉、煤和熔劑維持了反應的連續。
工藝技術
礦粉經過篩分除去大塊後經皮帶輸送到礦石預熱器中進行循環預熱和初級預還原, 篩分後的粒度< 6 mm 。經過礦石預熱器預熱後的礦粉溫度可以達到800℃, 鐵氧化物預還原度10%-15% , 熱礦粉儲存到熱礦倉中待噴吹, 熱礦倉下設雙罐噴吹系統保證噴吹穩定。
HIsmelt 工藝採用的是粒煤噴吹(DC I) 技術，原煤經過錘式破碎機破碎並再經圓盤磨細磨、烘乾後裝入乾煤倉待噴吹, 乾煤粒度要求全部< 3mm , 乾煤倉下也設雙罐噴吹系統。
將造渣所需要的石灰石、菱鎂石或者煉鋼渣進行篩分，除去大塊或者碎鐵, 經過錘式破碎機破碎並再經圓盤磨細磨，烘乾後裝入乾熔劑倉待噴吹, 噴吹粒度要求< 6 mm。
正常生產作業時, 將含鐵原料、煤和熔劑用N2作載體經兩套噴吹系統8根水冷噴槍直接噴入到熔融還原爐下部鐵水熔池中, 不同物料噴槍間隔設定, 噴槍以向下一定傾角安裝在熔融還原爐的中下部。生產時，根據生產率的需要調節8根噴槍的噴吹強度, 也可以僅降低或者停止某個噴槍工作，不影響整體生產狀態。
隨著煤在鐵水熔池高溫渣鐵液中溶解和裂解, 熱粉礦中的鐵氧化物也在熔池中迅速被碳素還原。含鐵料中的脈石、煤中的灰分和熔劑在鐵水熔池中熔化形成熔渣, 其熔渣含FeO 比高爐渣高些。1200℃的熱風通過熱風噴槍吹入到熔融還原爐中, 熱風的風速為250-300m/s。
為了提高生產率, 可以用含O2≤95%的低純度氧氣對鼓風進行富化, 由於熱風爐特點限制, 熱風最高含氧率為35%。
二次燃燒能量使“湧泉”中的爐渣和鐵液的單元溫度上升約5-10℃, 眾多單元渣鐵液再回落到熔池, 將上部燃燒產生的熱能帶回到下部熔池中繼續維持熔融還原反應。“湧泉”中的部分爐渣掛附在水冷爐壁和噴槍上形成穩定的渣皮, 減少了熱能損失，也保護了噴槍和冷卻壁。熔融還原爐煤氣發生量大約為2700m3/ t，溫度大約為1200℃。
HIsmelt 熔融還原爐(SRV ) 沒有配備開口機和泥炮等爐前設備, 設定了一個前置爐作為鐵水排出裝置,通過擺動溝嘴導流鐵水。爐渣由另外設定的出渣孔間歇式排出, 與高爐出渣完全相同。
熔融還原爐的生產率由物料噴吹量、熱風溫度、熱風富氧率和礦粉溫度及其預還原度來調節, 也可以採取停止礦粉物料噴吹, 只噴入少量煤和鼓入熱風的方式停止冶煉進行保溫操作。
技術優勢
與傳統高爐工藝相比，HIsmelt工藝具有如下優勢：
（1）較低的投資成本
與傳統煉鐵技術相比，由於HIsmelt不需要焦爐和燒結廠或球團廠，而且HIsmelt 工藝
中的許多設備和設施如熱風爐、噴吹系統和電廠等都是高爐煉鐵工藝使用的，因此工廠建設相對比較簡單。此外，由於HIsmelt技術所使用的原料比較靈活，因此無需大型原料配料場，極大降低了HIsmelt工廠的占地面積。
（2）較低的操作成本
由於不需要使用焦炭、燒結礦或球團爐料，可使用更便宜的鐵礦粉和非焦煤，並且可直
接噴吹工廠廢料，因此可取消燒結和焦化廠，煉鐵成本較低，環境效益好。此外，由於不需要對原料進行加工，噸鐵能耗較小。
（3）鐵水質量好
HIsmelt工藝生產的鐵水質量穩定，磷含量很低，基本不含矽，因此可進行少渣煉鋼，獲得更大的效益。
（4）原料選用靈活度大
HIsmelt工藝直接噴吹鐵礦粉(<6mm)（也可以是鋼廠細粒度廢料和金屬粉料、軋鋼鐵皮粉、經混合的返回料和其它鐵料等）。
生產情況
HIsmelt建成後，分別按設計能力的25%、35%、45%組織生產。由於HIsmelt工藝鐵水熔池內爐渣和鐵水間的脫S反應很難維持, 所以生產的鐵水含硫比較高, 必須配有爐外脫硫工藝和設備。但鐵水中P、Si含量比較低, 適合於煉鋼低渣量操作。
HIsmelt廠所能達到的最高產能為80t/h，持續生產能力為75t/h，最高日產量1712t，最低煤比810kg/t。2007年產量11.5萬t。工作重點是提高作業率和生產率。按計畫，一系列改進設計落實後，2008年底能達到105t/h的設計產能。
