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COREX工藝介紹

作者:1發(fā)布時間:2010-02-20

在目前比較有代表性的三種(Corex、Finex和HIsmelt)熔融還原煉鐵工藝中,Corex是最先實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的,也是工藝最成熟的,目前世界上共有4套Corex裝置處于生產(chǎn)狀態(tài),分別是南非撒丹那的一套Corex
-C2000、印度金達(dá)爾(Jindal)的二套Corex-C2000和寶鋼的一套Corex-C3000。
  一、Corex發(fā)展歷程
  Corex是由奧鋼聯(lián)開發(fā)的一種使用塊礦或球團(tuán)礦作原料、使用非焦煤作還原劑和燃料的熔融還原煉鐵工藝。Corex于20世紀(jì)70年代開發(fā),1989年第一座年產(chǎn)能40萬t的Corex
-C1000工廠在南非伊思科爾廠(Lscor)實現(xiàn)工業(yè)化運(yùn)行(目前已停產(chǎn))。1995-1999年,又先后建成了4座年產(chǎn)能為60-80萬t的Corex-C2000工廠:一座建在韓國的浦項制鐵(目前,該座Corex-C2000已被改造成世界第一座Finex裝置,并于2007年4月30日點火投產(chǎn)),一座建在南非的撒丹那(Saldanha)(65萬t/a,1998年12月建成),另外兩座建在印度的金達(dá)爾(Jindal)(年產(chǎn)80萬t,分別于1999年和2001年投產(chǎn))。2007年11月,寶鋼又建成投產(chǎn)了年產(chǎn)能為150萬t的Corex-C3000,標(biāo)志著Corex工藝又向前推進(jìn)了一步。

圖1 Corex工藝流程示意圖二、Corex工藝過程
   
Corex工藝需使用天然礦、球團(tuán)礦和燒結(jié)礦等塊狀鐵料;燃料為非焦煤,為了避免爐料粘結(jié)并保持一定的透氣性,還需要加一定數(shù)量的焦炭;熔劑主要為石灰石和白云石。原燃料經(jīng)備料系統(tǒng)處理后,分別裝入礦倉、煤倉和輔助原料倉,等待上料。
  將礦石、一定比例的焦炭和部分熔劑裝入預(yù)還原豎爐,在爐料下降過程中完成預(yù)熱和還原。降至豎爐底部的礦石已被還原成金屬化率大于90%的海綿鐵。海綿鐵(700-800℃)、非焦煤、一定比例的焦炭和熔劑通過海綿鐵螺旋加料機(jī)加入到下部的熔融氣化爐中。
  熔煉氣化爐有兩個作用,即將海綿鐵熔煉成鐵水及產(chǎn)生還原豎爐需要的還原氣。熔融氣化爐內(nèi)的燃料為非焦煤,通過煤料斗加入到爐內(nèi),助燃劑使用工業(yè)純氧,煤與氧燃燒放出熔煉和造氣所需的熱量。熔煉過程形成的渣鐵積存于爐缸底部。燃燒和氣化過程生成的煤氣再由爐頂連續(xù)排出,進(jìn)入煤氣處理系統(tǒng)。處理后的煤氣一部分返回還原豎爐作為熱源和還原劑,一部分回收它用。
Corex工藝的渣鐵處理與高爐相似。
  三、南非撒丹那的Corex-C2000
  南非撒丹那的Corex-C2000于1998年12月建成投產(chǎn),設(shè)計年產(chǎn)量65萬t,原料中60%~80%為塊礦,20%~40%為球團(tuán)礦,每年還使用30多萬t熔劑等副原料。對煤粒度的要求是8~10mm,大于6.3mm的部分應(yīng)達(dá)85%以上,小于3.5mm的要低于5%;干燥后的煤含水量要在20%以下,固定碳含量要達(dá)到60%以上,揮發(fā)分25%~28%,P含量越低越好。熔融氣爐化拱頂溫度高達(dá)1050℃。該套Corex-C2000的設(shè)計焦比為5%,但由于使用80%的塊礦,煤的質(zhì)量不佳,焦比過低時爐況不順,因此目前該設(shè)備的焦比為13%左右,其中11%從豎爐加入,2%直接加入到熔融氣化爐。燃料比1050kg/t左右,扣除5%的水分,干基燃料比1000kg/t。正常生產(chǎn)狀態(tài)下,鐵水硅含量0.5%以下,硫0.05%左右。年產(chǎn)水渣量27萬t左右,渣中含SiO2
30%左右,含CaO35%左右,含MgO11.5%左右,Al2O3
15.7%左右。Corex-C2000的布料可分別從氣化爐和豎爐處加入,煤和少量副原料從氣化爐加入。Corex熔融氣化爐爐頂?shù)募用嚎装惭b了萬向布料器,像高爐的無料鐘一樣,可以實現(xiàn)任意角度的布料。Corex爐中煤氣溫度高于850℃時會發(fā)生礦石粘結(jié),低于700℃時又容易發(fā)生析炭反應(yīng)。公司每年都需定期(半年一次)對爐內(nèi)進(jìn)行清空處理,對結(jié)塊爐料進(jìn)行清除。目前Corex-C2000設(shè)備的作業(yè)率為80%-90%。由于焦炭使用量少,因此死料柱較軟,鐵口泥包不易形成,鐵口深度維持在1.5-1.9m。2002年5月,公司對Corex-C2000進(jìn)行了中修,將熔融氣化爐第5、6段鑄鐵冷卻壁換成了銅冷卻壁,并進(jìn)行了噴涂。由于爐缸爐襯侵蝕嚴(yán)重,因此公司計劃2008年對熔融氣化爐進(jìn)行大修。該Corex-C2000設(shè)備第一代壽命為9~10年。
  四、寶鋼的Corex-C3000
  2007年11月,世界第一套Corex-C3000在寶鋼羅涇投產(chǎn)。Corex-C3000的設(shè)計充分吸取了C1000和C2000的經(jīng)驗,克服了其不足,在爐體、耐材、冷卻系統(tǒng)以及布料裝置等方面做了大量改進(jìn),設(shè)計年產(chǎn)能達(dá)到了150萬t。
寶鋼Corex-C3000的預(yù)還原豎爐(總高29m、還原段12m、內(nèi)徑8m)下部水平沿圓周方向布置了8臺螺旋排料機(jī),連續(xù)地在熱狀態(tài)下向熔融氣化爐供料。熔融氣化爐(高33m、爐缸內(nèi)徑9m)設(shè)28個氧氣風(fēng)口,氧氣風(fēng)口由風(fēng)口小套、風(fēng)口大套及氧槍組成。在半焦固定床上方的拱頂空間設(shè)有6個氧氣燒嘴,以改善和調(diào)整熔融氣化爐拱頂?shù)臒釥顟B(tài)。
    與Corex-C2000相比,寶鋼Corex-C3000在熔融氣化爐、還原豎爐、爐體冷卻系統(tǒng)、布料系統(tǒng)以及耐材系統(tǒng)等方面進(jìn)行了相應(yīng)改進(jìn)。
 ?。?)熔融氣化爐
  將爐腹角加大到22°,以避免冷卻壁燒蝕;風(fēng)口以上采用2段銅冷卻壁,增大半焦炭床的體積;增加出鐵口的長度和死鐵層的深度,以減輕鐵水對爐缸的沖刷侵蝕;風(fēng)口以上的半焦床高度由7m增加到10m。
  (2)還原豎爐
  加大了爐身角,以利于爐料的順行;增大了煤氣圍管的直徑及圍管以下部分的高度;提高豎爐下部的壓差,防止或減少氣化爐煤氣通過海綿鐵下料管直接竄入還原豎爐,導(dǎo)致局部爐料溫度過高,產(chǎn)生粘結(jié)。
 ?。?)爐體冷卻系統(tǒng)
  增加了冷卻壁段數(shù),由9段增加到10段;風(fēng)口以上爐腹采用2段銅冷卻壁,以改善爐體的冷卻效果。
  寶鋼Corex-C3000設(shè)計一代壽命為10-15年。
  2008年4月,寶鋼試制成功了Corex-C3000噴煤技術(shù),并計劃于年底投入工業(yè)應(yīng)用。項目實施后,將逐步利用塊煤篩下粉煤和除塵煤粉,使Corex-C3000爐直接利用粉煤,對降低煉鐵成本、改善經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)、提高工藝競爭力具有重要意義。

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