操作的目標(biāo)是在反應(yīng)器內(nèi)形成多個反應(yīng)帶,以強(qiáng)化能源傳遞, 但要限制鐵水與燃燒產(chǎn)物的相互反應(yīng), 這在很大程度上取決于操作中燃燒產(chǎn)物的分離程度。燃燒產(chǎn)物的分離, 在鐵水與其發(fā)生反應(yīng)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(shù)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(diào)節(jié)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(fā)生氧化;如果離得太遠(yuǎn), 直接與噴濺渣接觸的燃燒又不會產(chǎn)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(diào), 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(fēng)口、泡沫渣中的非浸入式或固定噴槍成本更低。
工藝優(yōu)點(diǎn)
AusIron 工藝具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)投資費(fèi)用低、投產(chǎn)快。由于AusIron 工藝在微負(fù)壓下操作, 設(shè)備簡單, 可直接加入煤、鐵礦、熔劑, 并使用常規(guī)廢熱回收設(shè)備, 投資費(fèi)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(fèi)用低廉, 投產(chǎn)快速。
(2)操作、維修費(fèi)用低。由于AusIron 工藝可使用廉價劣質(zhì)煤、設(shè)備無需風(fēng)口、不需采用轉(zhuǎn)底爐、設(shè)備簡單且維修率低, 因此操作、維修費(fèi)用低。
(3)可抑制鐵水的再氧化。還原反應(yīng)在渣浴中進(jìn)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(huán)境友好。熔融還原爐在微負(fù)壓下操作, 與在正壓(通常很大)下用廢氣對鐵礦進(jìn)行預(yù)熱或預(yù)先氧化的生產(chǎn)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(jù)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性決定。可以接受SiO2 、Al2O3 、TiO2 、MnO 、MgO 等稀釋劑, 造渣后進(jìn)入爐渣中。
(5)可使用高磷鐵礦。由于磷易于進(jìn)入渣中而去除, 因此可使用高磷鐵礦。已經(jīng)使用了含磷高達(dá)0.2 % 的鐵源, 生成的生鐵含磷低達(dá)0.004 %。
(6)原料不需預(yù)先處理, 可以接受粉礦和塊礦。AusIron 技術(shù)可以使用原礦和精礦, 不需對原料進(jìn)行預(yù)熱、干燥、預(yù)還原或造塊, 也無需使用直接還原鐵作原料。
(7)工藝設(shè)備均為常規(guī)設(shè)備或被工業(yè)性生產(chǎn)所驗證。所有供料、廢氣處理和熱回收設(shè)備均為常規(guī)設(shè)備, 而還原爐和噴槍已被有色金屬的工業(yè)性生產(chǎn)所驗證。
(8)由于已具有較大產(chǎn)能的工業(yè)性有色金屬還原生產(chǎn)設(shè)備, 完全可以按比例放大建設(shè)大型工業(yè)性煉鐵生產(chǎn)設(shè)備。迄今為止, 每座Ausmelt 生產(chǎn)設(shè)備均由中間試驗設(shè)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(chǎn)了中間規(guī)模的示范工廠, 再考慮建造大型工業(yè)性生產(chǎn)設(shè)備。單座反應(yīng)爐的年產(chǎn)能在概念上沒有限制, 正在考慮鐵水生產(chǎn)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(jìn)口煤煉焦生產(chǎn)鐵水的亞洲或歐洲國家傳統(tǒng)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(yīng)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(kuò)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(jù)鋼鐵工業(yè)每年每噸鐵水的投資費(fèi)用和生產(chǎn)用現(xiàn)金, Ausmelt 生產(chǎn)鐵水技術(shù)的典型投資可望比現(xiàn)有技術(shù)或現(xiàn)有技術(shù)與直接還原鐵/熱壓塊鐵相結(jié)合的技術(shù)要低1/4 , 因此, 該工藝具有成本低廉、易于擴(kuò)大規(guī)模的潛力。