流化床技术可助高炉增产与节能减排

文章来源:中国冶金报碳交易网2013-01-25 08:34

　　几种典型流化床工艺得到实际应用

　　流化床在黑色冶金中主要用于铁矿粉的预热与还原。国外从20世纪50~60年代开始研究流态化直接还原技术，得到实际应用的典型工艺有Finmet工艺、Finex工艺、Circofer工艺等。

　　Finmet流化床工艺。Finmet工艺是以铁矿粉为原料，通过4级流化床来生产DRI的工艺。该工艺以粒度小于12mm的铁矿粉为原料，铁矿粉在流化床干燥器中经过加热干燥，然后运动到流化床反应器顶部，再由四级流化床反应器依次串联，逐级预热和还原矿粉原料，使用的还原气体是流化床炉顶煤气和天然气重整气体的混合气体。铁矿粉在重力作用下从较高的反应器流向较低的反应器，而气体则逆向流动。这种相对流动的多级系统与单一反应器相比，能够显著提高还原效率，从最后一个反应器出来的铁矿粉金属化率能达到93%。Finmet工艺也存在一些缺点，如工艺复杂，使用高压操作对设备和操作要求高；系统使用的还原气体来自于天然气，因此该工艺只有在天然气富集的地方才可能推广。

　　Finex流化床工艺。Finex工艺是新一代炼铁工艺，能够生产较高预还原度的DRI供熔融气化炉冶炼，现已获得工业化应用。Finex工艺结合了多级紊流流化床工艺和Corex工艺，使用的铁矿粉粒度小于8毫米，使用非炼焦煤在熔融还原炉中气化成的CO等还原气体作为流化床铁矿粉的还原剂。流化床预还原段由4级流化床构成，依次在R4、R3、R2、R1（四级反应器）中逐级还原，由R1出来的细粒DRI经过热压制成热压铁块后装入熔融气化炉冶炼成为铁水。韩国浦项把Finex工艺的多级流化床还原度控制在75%~85%，甚至还可以更低，在铁矿粉中掺入20%熔剂和焦炭粉，这样就有效地控制了流化床的黏结。

　　Circofer流化床工艺。Circofer是用煤加热和还原铁矿粉的循环流化床技术。采用循环流化床（CFB）和鼓泡流化床（FB）两级流化床的目的是为了充分利用废气显热。煤直接装入气化器（又称热量发生器），煤与纯氧在其中发生燃烧反应，温度为1050℃，为后续的吸热还原反应提供需要的能量。未燃烧的煤和残炭送往CFB反应器进行铁矿石的预还原，反应温度大约950℃，金属化率可达到70%~80%。预还原后的铁矿石再装入FB反应器进行终还原，利用循环过程气将金属化率进一步提高到93%以上。整个系统的压力为5个大气压（绝对压力），以缩小装置的尺寸和保持脱除CO2所需要的压力。

　　Circofer循环流化床直接使用铁矿粉和煤粉，产品为金属化率约为85%的DRI，可使用的煤种广泛，可使用的矿粉包括赤铁矿和磁铁矿的所有矿种，能够接受粒度小于8mm的粉矿和小于40μm的精矿粉。通过加入煤等惰性成分和在矿粒表面沉积炭等措施控制了流化床的黏结，过程温度达到了950℃，因此一步就可以使金属化率达到85%。还原后的DRI温度为600℃~800℃，可以直接加以利用。