操作的目標是在反應器內形成多個反應帶,以強化能源傳遞, 但要限制鐵水與燃燒產物的相互反應, 這在很大程度上取決于操作中燃燒產物的分離程度。燃燒產物的分離, 在鐵水與其發生反應最小而能源傳遞最大情況下才能完成。
能源回收
影響能源回收效率的控制參數包括對二次燃燒用的空氣、氧氣的噴入分布狀況和噴入位置的調節能力。如果二次燃燒空氣和氧氣噴得離整個熔池太近, 則爐渣表面的還原劑煤可能發生氧化;如果離得太遠, 直接與噴濺渣接觸的燃燒又不會產生, 熱傳遞效率會減小。AusIron 專利噴槍是在燃料管外還有一個水冷套管, 用來噴吹空氣和氧氣。外套管的長度可調, 以使二次燃燒空氣噴吹至熔渣上的特定位置;噴槍噴入爐渣的深度也可以控制渣的噴濺狀況。使用AusIron 噴槍易于有效控制非泡沫渣, 比風口、泡沫渣中的非浸入式或固定噴槍成本更低。
工藝優點
AusIron 工藝具有以下優點:
(1)投資費用低、投產快。由于AusIron 工藝在微負壓下操作, 設備簡單, 可直接加入煤、鐵礦、熔劑, 并使用常規廢熱回收設備, 投資費用低。該工藝與其它熔融還原新工藝相比, 操作簡單、干凈, 建造費用低廉, 投產快速。
(2)操作、維修費用低。由于AusIron 工藝可使用廉價劣質煤、設備無需風口、不需采用轉底爐、設備簡單且維修率低, 因此操作、維修費用低。
(3)可抑制鐵水的再氧化。還原反應在渣浴中進行, 而爐渣在活潑的鐵水和提高二次燃燒熱回收效率所需的較高的富氧之間形成阻隔, 抑制了鐵水的再氧化。
(4)工藝操作安全、對環境友好。熔融還原爐在微負壓下操作, 與在正壓(通常很大)下用廢氣對鐵礦進行預熱或預先氧化的生產工藝相比, 本工藝可使用低品位鐵源, 故鐵源成本低。可以接受含鐵50 %的鐵礦作原料, 是否采取措施提高其品位根據生產的經濟性決定。可以接受SiO2 、Al2O3 、TiO2 、MnO 、MgO 等稀釋劑, 造渣后進入爐渣中。
(5)可使用高磷鐵礦。由于磷易于進入渣中而去除, 因此可使用高磷鐵礦。已經使用了含磷高達0.2 % 的鐵源, 生成的生鐵含磷低達0.004 %。
(6)原料不需預先處理, 可以接受粉礦和塊礦。AusIron 技術可以使用原礦和精礦, 不需對原料進行預熱、干燥、預還原或造塊, 也無需使用直接還原鐵作原料。
(7)工藝設備均為常規設備或被工業性生產所驗證。所有供料、廢氣處理和熱回收設備均為常規設備, 而還原爐和噴槍已被有色金屬的工業性生產所驗證。
(8)由于已具有較大產能的工業性有色金屬還原生產設備, 完全可以按比例放大建設大型工業性煉鐵生產設備。迄今為止, 每座Ausmelt 生產設備均由中間試驗設備直接按比例放大。Aus-Iron 能源公司采取了比較保守的做法, 先建造和投產了中間規模的示范工廠, 再考慮建造大型工業性生產設備。單座反應爐的年產能在概念上沒有限制, 正在考慮鐵水生產能力為100 ～ 200 萬t/a 的裝備。
(9)各種級別的煤均能用作燃料, 不需使用煉焦煤和焦炭。與使用進口煤煉焦生產鐵水的亞洲或歐洲國家傳統高爐工藝相比, 在南澳大利亞, 采用AusIron 工藝單位碳的成本僅為其1/3 ～1/4 左右。
(10)鐵料和煤的來源廣。在反應爐的長度方向上改變渣中FeO 的含量, 可最大限度地去除礦和煤中的硫和磷, 因此, 擴大了鐵料和煤的來源。
(11)可以使用天然氣和其它燃料來取代煤。根據鋼鐵工業每年每噸鐵水的投資費用和生產用現金, Ausmelt 生產鐵水技術的典型投資可望比現有技術或現有技術與直接還原鐵/熱壓塊鐵相結合的技術要低1/4 , 因此, 該工藝具有成本低廉、易于擴大規模的潛力。