使用DRI工艺和洁净钢精炼实现零排放的绿色钢铁生产技术 使用DRI工艺和洁净钢精炼实现零排放的绿色钢铁生产技术 2016-12-06 20:48 来源： 钢联资讯 本文主要介绍钢铁制造过程中能源减少、环境友好的可持续发展，通过采用DRI技术和零废物、超洁净钢精炼技术，使钢铁产品制造和产品质量符合ISO9000。 1.福山厂实现零渣炼钢 “零废物”管理概念：第一个商业FASTMET回收工厂在日本的新日铁的Herohata厂构建,神户制钢有限公司将其在加古川工厂的FASTMET示范钢铁厂变成一个含铁固体废物回收厂。使用废油作为主要燃料来源，为处理高炉和炼钢粉尘，包括升级废气净化装置回收高锌粉尘。 在传统炼钢工艺，转炉中大多数吹炼和精炼都需要脱磷。“零渣”炼钢工艺中,脱磷在铁水装入前完成，仅仅在BOF进行脱碳。吹气量的增加加速了气体和粉尘的产生，对钢产量产生不利影响。福山厂已经克服这个障碍采用特殊研发的顶吹氧枪,抑制了飞尘,从而将吹气量增加了20%,吹炼时间每炉次减少4分钟。同时，由于采用“零渣”炼钢工艺(ZSP)后，成功实现大大减少先前除渣，耐火材料维修和粘合物去除方面所需要的工作负荷和时间。因此，准备时间每炉缩减了3分钟。可见，，福山厂通过实施ZSP后，冶炼周期缩短了7分钟，有利于提高转炉操作和生产力。 2.新日铁转底炉DRYIron技术 DryIron工艺，是美国maumi研究工程公司开发的一种转底炉工艺，从钢厂废弃物回收直接还原铁。该项技术在美国钢厂废物回收的工业实践中证明非常成功。DRYIron工艺的核心是在转底炉喂入球团残渣。使用干压块工艺避免了生球团的干燥步骤，与其它转底炉相比，显著降低了设备投资和操作成本。DRYiron工艺不仅是作为废物回收工艺，而且作为小钢厂的一种替代铁生产工艺都是很有前途的。 日本第一个DRIron工艺在新日铁光厂建立。它用来处理钢厂产生的粉尘和污泥。通过引进DRYIron工艺，极大的减少了工业废料，并且享受到了回收例如Ni，Cr和Fe的这些有价值的材料的经济效益。 3.RedSmelt替代炼铁法（R.Degel） 德马克的Redsmelt技术，能够满足直接还原铁（DRI）和铁水（HM）的生产需求，将转底炉还原含铁粉末生球和埋弧炉熔化相结合，完成直接还原铁DRI的还原，提供了一个灵活的铁水供应，操作成本为$90-130/t，环境负担低,适合综合钢铁厂，电炉小厂和铁矿厂。 4.双重技术 在替代炼铁工艺领域，德马克提供转底炉(DRHF)生产直接还原铁（DRI）和埋弧炉（SAF）直接还原铁水（DRI）。这在当地较低的废钢可用性和钢铁的大生产能力（11.5百万吨/年）的需求情况下，DRHF+Redsmelt结合起来，连同德马克的CONArc工艺（转炉电弧工艺，将氧气转炉和电弧炉结合）是一个合适的解决方案。德马克的ConArc工艺。 5.德马克直接还原铁技术 在过去二十年，德马克和国际金属回收公司以及各种国际研究机构合作开展了广泛的研究和试验，以建立一个新一代的炼铁设施，采用转底炉作为主要的还原反应器生产直接还原铁DRI，埋弧炉生产铁水。 该项技术是使用铁氧化物，还原剂和粘合剂，形成原料制备厂的生球团，然后在转底炉加热到1370°C，被还原成直接还原铁DRI球团。直接还原铁球团在随后的SAF熔化。如果需要，铁水的硫含量在随后的脱硫厂降低。 其中转底炉系统运行情况如下。 含铁材料（铁矿石，钢厂灰尘，轧钢氧化铁皮等）还原剂（如煤炭，焦炭，石油焦等）如果需要，研磨至200微米以下，与有机和/或无机粘合剂湿混。 混合物然后在圆桶或圆盘球化加工成9～15mm的生球团。这些球团被运输到传送带上送往DRHF（一个专门设计的振动输送机装料系统，将球团均匀分布在炉膛）。最佳球团层的厚度为18～22mm之间（即2-3球团层）。球团矿在转底炉经历10-18min（这取决于产品要求），在此被直接还原铁（DRI）。 球团矿穿过三个炉区，加热区、主要还原区、最终还原区。三个区的气氛通过调节燃烧器和空气，以满足过程的能量和冶金要求。在炉子的最终还原区最高温度大约达到1370℃。炉子的热辐射和炉子气氛将球团快速加热，由煤形成的CO气体，将大部分铁氧化物化学还原成为铁。直接还原铁球团外部形成一个氧化、烧结的外壳，这可以阻止球团进一步氧化。 6.洁净钢的特殊应用 钢的精炼技术 炼钢精炼系统发展到目前为止，主要是将碱性氧气炉或电弧炉的精炼功能分离。先是分成连续二次精炼阶段，其次BOF又分为铁水预处理。三个单过程有助于一个子系统供给的铁水量匹配铸造和精炼子系统。优化这些子系统集成到一个整体系统一直是满足不断增加的需求问题，以最低的成本和能源/材料消耗生产优质钢，对各种产品组合最大化生产力。同时，适应降级的原材料，减少浪费生成和污染已经进入优化方案。 脱氧，脱硫，夹杂物控制，残余素含量控制是钢水精炼阶段达到所需的洁净度的临界参数。关于夹杂物，主要的是内生非金属夹杂物在钢液凝固过程中作为离散相析出，即硫化物和氧化物。这些夹杂物受熔炼车间炼钢技术以及后续使用的其他工艺的影响。 夹杂物控制 夹杂物控制的基本热力学已经建立。精炼中大多数改进目的是提高连续浇铸的钢水质量。Al添加通常用于高效脱氧，其中通过更快的氧化铝聚集和颗粒上浮，增强了夹杂物的去除。通过加入钙硅化物或喷入渣，固体铝转换为液体钙铝酸盐,通过聚结和上浮进一步提高夹杂物去除。吹氩搅拌促进夹杂物的去除，但应避免过度搅拌防止卷渣造成钢液污染。中间包冶金提高覆盖效率已被用来实现更清洁的钢。钙对“S”和“0”有更强的亲和力，有助于在钢中实现更低“S”含量。 目前，在提高钢的洁净度方面，已经获得较大改进，主要包括控制炉渣成分、改进钢包耐火材料、优化气泡上升速度、氩气搅拌钢包、真空精炼时喷入粉末氧化剂等。钢的纯净程度很大程度上要归功于高档耐火构件和复杂的耐火材料系统，而钢液的氮污染需要注意消除；钢包精炼过程的脱氧机制在超纯净钢的生产过程中起着重要的作用。 残存素控制 随着越来越多的碳钢、合金钢和特殊钢筋等使用电炉炼钢方法生产，控制和限制残余素已成为钢铁制造越来越重要的经济要素。残余素含量限制，主要体现在制定废钢装入及其合理的替代原料等方面。 产品的具体清洁度标准 ISO9000标准的制定，对产品质量做出了严格要求和保证，已在行业内广泛应用。至于冶金方面，主要标准是钢的洁净度，表面质量和内部致密性。更广泛的使用无铝钢和/或其他微合金素（V，Ti，Zr等）替代铝旨在通过规避氧化铝夹杂的聚集趋势和稳定宏观织构控制保证微观清洁。 实际应用与评价 在全球化的背景下，意识到消除钢中杂质如夹杂物、残余素、气体等，是提供产品竞争力的有效方法。 随着钢铁精炼技术发展，污染物控制技术正在钢铁制造业内广泛应用。而夹杂物的监测技术已经越来越精细，产品清洁的标准，根据应用的分级路线尚未标准化。 (来源：钢铁产业)
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