侯希倫

北京希倫非焦冶金工程技術有限公司

　　1 歷史背景

　　1.1 1958年我們的共和國成立不久百業(yè)待興，鋼鐵工業(yè)也以思潮澎湃、百法爭艷的姿態(tài)躍躍欲試。當時中國科學院資深院士李文采博士(時任北京鋼鐵研究院院長)在首鋼主持了工業(yè)規(guī)模的一步熔融還原法試驗。在這場試驗中達到渣鐵可以分離，但是分離效果不佳(爐渣含F(xiàn)eO較高=6-8%)。在一個還原器中爐料和渣鐵熔池強烈的氣流攪動中完成原礦成鐵工藝，其成功的標志首先表現(xiàn)在渣鐵分離良好，而且要達到高爐渣的含鐵水平。熔融還原若能達到這個水平，說明其爐子的設計結構和冶煉工藝必須合理才行，否則是做不到的。說一句客觀公道評語，Romelt熔融還原法做到了(但是它是臥式爐型，是否合理待進一步實踐證實)。這里指的是在一個還原器中原礦成鐵貨真價實的全熔融還原法，至于因種種原因由全熔融還原一步法變種為由兩個還原器組成的直接還原熔煉法[1]不屬于此例。

　　上個世紀60年代中國和阿爾巴尼亞共和國兩黨緣于友好邦交，我國黨和政府決定對當時我們稱謂的這盞“歐洲明燈”給予經(jīng)濟技術援助并由前冶金部下達給北京鋼鐵研究總院、北京礦冶研究總院、北京鋼鐵設計總院等單位對阿爾巴尼亞紅土礦進行研發(fā)和建設生產(chǎn)鎳鐵和鋼鐵產(chǎn)品的鋼鐵廠任務。我們選定在吉林鐵合金廠進行工業(yè)試驗[2-3]。在吉林鐵合金廠陸續(xù)3年(1962-1965年)成功完成了試生產(chǎn)，用所得各項技術參數(shù)群作為依據(jù)，設計并建成了年處理10萬噸紅土礦和年產(chǎn)3萬噸鋼的橫山援阿鋼鐵廠樣板廠。這項從吉林到橫山龐大持久的國家重大援阿任務從1962年到1970年歷時8年期間，斷斷續(xù)續(xù)完成了中試線和樣板廠的設計、建設和試生產(chǎn)。筆者作為本單位現(xiàn)廠生產(chǎn)操作負責人，參加了吉林和橫山8年試生產(chǎn)的全過程，造就了現(xiàn)廠扎實的生產(chǎn)實踐和技術素質。

　　當時以蘇聯(lián)為首的東歐經(jīng)互會[4]提出的對該礦的處理方案是紅土礦回轉爐還原---鎳鐵---鎳鐵渣冶煉半鋼---精煉鋼。該流程中的鎳鐵渣是高FeO渣(FeO=60%)，這種原料在冶金爐中的高溫還原冶煉,一直是困擾冶金界的技術難題。經(jīng)互會為了避開這個技術難題不敢作高FeO渣的熔融還原，而是被迫采取將鎳鐵渣冷裝加入電爐的下策，這是因為當時他們無法解決高FeO高溫液態(tài)鎳鐵渣還原發(fā)生泡沫渣噴濺事故和爐襯嚴重侵蝕的技術難題，所以才退卻為冷裝,造成能源的極大浪費和惡化經(jīng)濟效益。

　　當時我們采用的工藝流程是高溫液態(tài)鎳鐵渣不落地不冷卻直接加入礦熱爐的熔融還原法。全工藝流程是：紅土礦粉礦回轉爐選擇還原—還原料熱裝加入鎳鐵電爐生產(chǎn)鎳鐵(含鎳15%)—高溫高(FeO)液態(tài)鎳鐵渣直接加入礦熱電爐熔融還原生產(chǎn)半鋼—不銹鋼/合金鋼精煉。

　　我們在吉林鐵合金廠所用設備：中型回轉爐(內(nèi)徑2,0 X 35 m)和2000KVA礦熱電爐。煉鐵工序的產(chǎn)能為年處理1萬噸液態(tài)超高(FeO)鎳鐵渣，該項目領導人是蔡博，他是知名煉鐵專家、資深教授、我黨的早期領導人之一、革命先烈蔡和森、項警予之子。在陸續(xù)的3年工業(yè)試生產(chǎn)中,研發(fā)出專用的電爐變壓器[5]和一整套冶煉高(FeO)原料的熔融還原法，特別是創(chuàng)立了泡沫渣冶煉技術和高FeO原料高溫熔融還原防止爐襯嚴重侵蝕技術。在試生產(chǎn)中建立了泡沫渣的正常冶煉制度之后，遇到的另外一個技術難題是高(FeO)液態(tài)渣在高溫還原條件下的惡性爐襯侵蝕。蔡博運用了在鞍鋼煉鐵廠多年任廠長的生產(chǎn)經(jīng)驗和聘請了煉鐵廠資深水冷技師詹建功，采用一整套技術訣竅以及采用專門的掛渣皮技術，經(jīng)過反復試驗終于解決了使用上述超高(FeO)液態(tài)原料高溫還原嚴重浸蝕爐襯的技術難題，爐襯使用周期12個月。該項目經(jīng)過上述3年的努力，獲得國家認可和驗收，成功完成了試生產(chǎn)為后續(xù)的年處理10萬噸阿爾巴尼亞紅土礦生產(chǎn)鎳鐵和3萬噸鋼鐵產(chǎn)品冶煉廠提供了可靠、科學的設計依據(jù)。本項目的回轉爐選擇還原—電爐冶煉鎳鐵工藝是我國最早原創(chuàng)首創(chuàng)的RKEF法以及我國首創(chuàng)原創(chuàng)的電爐冶煉高FeO鎳鐵渣熔融還原法是以蔡博為首的發(fā)明者之一[6]。

　　1.2 1984年7月5-7日前冶金部科技司組織了熔融還原技術研發(fā)會議，當時我單位擁有煉鐵和熔融還原雄厚實踐經(jīng)驗和豐富的煉鐵知識的蔡博專家本應作為主力參加(我院煉鐵室主任)，可惜也許是因為他對熔融還原有自己的看法而拒絕參加，就這樣，我們煉鐵室的其他主力也未能加入研發(fā)團隊，而是由我院從未作過煉鐵生產(chǎn)、搞物理化學和煉鋼室的人參加研發(fā)(不在行)，應當說這是決策不力吧。

　　1.3 1989年侯希倫在北京“蘇聯(lián)科技日在中國” 博覽會上看到Romelt熔融還原法資料，這是中國最早首次開始向全國介紹該法,后來又將此熔融還原法的原創(chuàng)發(fā)明人---有色冶金領域氧化銅礦的瓦?？品蛉廴谶€原法介紹給北京有色設計總院。

　　1.4 1990年初筆者到Romelt工廠進行技術考察。1991年12月筆者與Romelt熔融還原法發(fā)明人羅明涅茨副校長及其助手烏沙喬夫博士(我的校友學弟)到錦州與副市長等人進行技術交流和商務洽談關于在錦州建設年產(chǎn)40萬噸鐵水的熔融還原廠事宜。(見圖1)

 

　　1990年9月由侯希倫發(fā)起通過北京鋼鐵研究總院李世英副院長邀請羅明涅茨和烏沙喬夫來華在北京、上海召開了Romelt熔融還原法全國技術交流會[7]。在此期間，筆者向羅明涅茨建議：Romelt熔融還原法應當擁有自己的設計權和設計組織，他采納了我的建議，羅回國后烏沙喬夫被任命為鋼設計院(Стальпроект)院長。

　　1994年10月筆者發(fā)起邀請客戶和國家科委代表考察Romelt熔融還原法(見圖2)

　　筆者先后對Romelt熔融還原法作了3次深入的技術考察和多次技術談判，對其工藝技術有了深入的了解。此后，筆者在國內(nèi)又找到幾家客戶，試圖運作建設熔融還原煉鐵廠。

　　2 Romelt熔融還原法

　　Romelt熔融還原法、Hismelt熔融還原法的冶金原理、工藝過程大體雷同，前者是臥式爐型(可以制造單位面積的熔體之間更大的接觸和滲透面積)，后者是立式爐型。

　　Romelt熔融還原法，通過爐墻兩側的第1排噴口往熔池渣層中噴吹富氧風，形成對熔池渣層的攪動區(qū)，使加入熔池的爐料(礦、煤、熔劑)卷入熔渣層中，將入爐的鐵礦粉迅速還原成鐵。進入自由空間的煤氣(CO、H2等)被通過第2排噴口噴入的氧氣燃燒成CO2、H2O 等，產(chǎn)生的燃燒熱輸送給熔池作為熱源。試生產(chǎn)的Romelt熔融還原爐產(chǎn)能為30萬t鐵水/a，按每次不同的試驗任務共作了24次試生產(chǎn)，每次連續(xù)生產(chǎn)14天，總共斷斷續(xù)續(xù)累計試生產(chǎn)336天，爐襯未損壞、未更換仍能使用。爐襯的耐火材料是普通材料，不必煞費苦心專門尋找、琢磨昂貴的特殊耐材照樣可以長壽。Romelt熔融還原爐如圖3.有Romelt熔融還原法的錄像可參看。

 

　　1995年日本公司“日商巖井”購買了Romelt熔融還原法的技術使用許可權，美國鋼鐵協(xié)會運送礦樣到Romelt廠作了試驗，已經(jīng)商業(yè)化轉讓的Romelt熔融還原廠(產(chǎn)能3萬t生鐵/a)，近年印度有意向引進。

　　Romelt熔融還原法比其他熔融還原法的成功點首先是渣鐵分離較徹底(爐渣含F(xiàn)eO=2,47%)，其次是從爐料到生鐵產(chǎn)品的鐵回收率高(97%)，這說明爐子結構設計和冶煉工藝比較合理，在熔池熔體的激烈沸騰攪動條件下渣鐵分離良好和鐵回收率高是不容易的。Romelt爐的生產(chǎn)率是高爐的2,8倍!

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