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1、转底炉工艺对高炉生产的影响摘要：介绍了高炉生产过程中含铁粉的使用情况，转底炉煤基还原工艺将还 原后的金属化球团作为高温焙烧还原后原料返回高炉生产。转底炉技术有助于避 免高层炉生产中有害元素的循环。金属化球团对降低结焦率、提高产量和减少污 染有积极影响，对转底炉的知识和推广有积极影响。关键词：转底炉；含锌粉尘；煤基直接还原；金属化球团；焦比中国钢铁工业的粗钢生产多年来一直是世界第一，据统计，中国粗钢产量达 8.04 亿吨，占世界总产量的 49.54%。钢铁工业是一个资源密集型和能源密集型 产业。除了消耗大量资源和能源之外，还有大量固体废物可供回收利用，其中铁 泥是钢铁企业产生的最多样、最复杂的固
2、体废物。它已经在中国使用多年了，根 据钢铁企业的固体废物分类，含铁粉尘和固体废物总量一般占钢产量的 8%， N12%t。一、转底炉原理及特点1.转底炉技术原理。转底炉主要由四个部分组成:炉床、内外侧壁、炉顶及 燃烧系统。炉的侧壁和炉顶牢固，下部传动机构驱动炉床，转动循环。炉床水封 密封与侧壁内外之间，如图 1 所示相对炉底和水封槽的位置。整个窑炉环境可分 为供料、加热、还原和排放区四个部分。内壁和外壁配燃烧区配有烧嘴不同数量 的，热量控制每个区域的温度由管道和燃烧是由空气燃烧产生的。产生的烟气将 转底炉的旋转方向，流入球团落料口附近的排气管，排放到废气除尘系统中。国 内外的大多数转底炉工艺都是
3、用带有碳球团的原材料制成的，直接放入炉内。在 配料过程中，均匀混合细粉和煤粉形成球团。在一定温度下，碳首先起到还原剂 的作用，参与球团内部的氧化物。CO的一部分外溢来球团的内部，C0 2燃烧中 以产生热量。田粘庭加斯面fil2转底炉的工艺和特点。转底炉的流程造工艺分为原料加工和直接还原。原 料加工过程是混合含铁原料与一定比例的还原剂，添加剂和粘合剂是根据不同原 料添加一定数量。然后处理造球或压块，球团含碳干燥后在回转窑中快速还原， 得到具有一定金属化率的直接还原铁，转底炉技术主要采用转底炉熔分炉，为 了达到直接还原铁中渣铁分离的目的。首先，转底炉工艺的发展是钢铁厂金属废 料的处置。后来，人们越
4、来越重视优质铁矿石的开采和环境污染，已成为铁的直 接还原的重要方法。与其他工艺方法相比，投资成本较低，功耗较低。在含碳球 团中生产原料时，氧化铁与还原之间的接触丰富，层薄，还原速度快。同时，由 于炉料与炉底之间没有相对运动，炉料强度不高，因此炉料与炉子之间的矛盾在 一定程度上可以克服粘结问题。但最重要的是，在使用原材料方面表现出巨大的 优势。它不仅可以回收铁、锌和高质量铬废料，而且还可以回收更复杂的选择性 矿物，如钛、红土镍矿和高磷状赤铁矿。此外，与传统高炉相比，含碳球团中的 碱金属主要以NaCl和KCl的形式存在。氯化钠和氯化钾是通过高温从炉膛里随 烟气排。在去除过程中，不会再被吸收，避免了
5、炉内钾、钠的富集。转底炉工艺 的缺点是使用内部碳球团作为原料还原灰进入产品，导致铁品位低，S高达0.10%0.15%，不能直接用作炼钢还原铁；采用单次辐射传热，炉料表面远离燃 烧器，降低热效率；由于炉料层薄，炉料表面难以形成稳定厚的 CO 保护层，很 难通过炉内还原利用来控制炉内氧浓度的扰动。二、转底炉工艺对高炉生产的影响1.高炉除尘灰的布袋灰、炼钢一般由碳、锌、钾、钠等组成。过去常常直接 使用布袋灰和炼钢除尘灰进行烧结，在高炉烧结矿物会导致锌、碱液等危险元素 的泛滥。采用转底炉工艺，将高炉物料循环系统中含铁、锌的粉尘和污泥分离出 来进行离线处理，锌和碱金属元素在转底炉中蒸发。结果表明，原料脱
6、锌率达 1.85%以上，钾、钠、碱金属综合脱锌率达 70%，通过有效避免高炉运行中有害元 素的循环，高炉运行平稳。（ 1）锌的危害。在自然界中，锌通常以锌矿物 （ZnS）、 氧化铁或硅的形式存在。高炉热中，氧化硫首先转化为氧化硫和氧，在1000C以 上的高温下，氧化锌再次转化为锌元素。由于沸点低（907 摄氏度），还原后的锌 元素被气化并与高炉煤气混合。还原态元素锌在高炉煤气上升过程中，一部分随 煤气进入集气系统，但易在管道中凝结粘结，堵塞管道系统；另一部分又被氧化 成氧化锌，再与原料一起还原，在高炉内形成一个小循环，影响高炉原料成分， 造成能量循环损耗。锌在高炉循环蒸汽，沉积在高炉壁上。它与
7、炉内原料和炉衬 耐火材料反应，炉块在高炉内部形成。（2）高炉碱金属的危害。碱金属通常的 存在形式是以铝硅酸盐和硅酸盐，熔点较低（-1000C）。它们与高炉原料一起 进入高温区后，部分形成高炉炉渣排出，大部分被原料中的碳还原为元素钾和钠。K、钠沸点为774C或摄氏883C。气化高温还原后，混合高炉煤气，部分碱金属 蒸汽和CO反应产生碳酸盐。高炉上部，当炉温下降时，k和Na富含碳酸盐。碱 金属的存在降低了高炉内矿物的浓缩温度，使矿物在完全恢复之前就开始熔化， 增加了高炉下直接再生的能耗。碱性金属化合物强化了原料的化学反应，导致反 应后强度急剧下降，导致粉末化，原料在炉内的臭味吸坏，炉内烧坏。2.金
8、属化球团对高炉膛生产的影响。金属化球团在转底炉可作为高质量的高 铁质材料、稳定的化学成分、均匀的精度，粒度适宜等特点。它具有良好的耐磨 性、抗压性和鼓式物理能量，对高炉的生产有积极的影响。（1）高炉焦比能耗降 低，提高产量。冶炼高炉的基本过程是还原铁矿石，含铁锌粉泥生产的低成本金 属化球团，通过转底炉工艺作为原料带入高炉。（2）产品作为预还原，高炉还 原过程大部分可以与高炉冶炼分离，冶炼时间大大缩短了，降低了高炉的能耗， 缩短了时间循环，达到了较高的炉率，金属化球团质量达到了较高的标准。把原 料的一部分转变成高炉，以提高产量。一般情况下，高炉冶炼中金属的预生产过 程需要时间80%4-6小时预还
9、原过程，转底炉20-30分钟。同时，转底炉冶炼中 金属化率最终降低到 100%是非常困难的，但在高炉冶炼中很容易实现。因此，采 用预还原和高炉终还原相结合的生产方式，可以实现两种冶炼设备的良好匹配， 提高高炉的生产效率，降低焦炭比。结果表明，每 100kg/T 金属化球团，高炉的 燃耗比可降低22kg/T。高炉加入6%的金属化球团，与普通高炉工艺相比，该工 艺能耗为 76.6kg/T 标准煤。将物料消耗转化为铁精矿，可节约铁精矿粉57.7kg/T。在减少环境污染的过程中，转底炉生产过程中污水、固体废物较少， 无异常噪声污染。布袋除尘器处理后浓度小于 20mg/m3 排放的烟气粉尘。由于转 底炉还原气氛，原料中的硫不会逸出，没有 S0 感染烟气问题。在相结合转底炉 与高炉工艺的情况下，部分烧结矿有金属化球团代替，减少使用焦炭，从而企业 减少钢铁生产过程中烧结、结焦的污染。随着国家环保政策的日益重视，转底炉技术可以作为一种成熟的新技术，值 得国内钢铁企业推广应用，实现企业的绿色健康发展。参考文献：1 黄将谈转底炉的发展J.中国冶金，2019。17(4)： 2325, 58.2 胡文燕.转底炉炼铁工艺发展现状J.冶金丛刊，2019, 183(5)： 43 46.3 周玉海.我国转底炉工艺技术发展现状与前景浅折C /中国金属学 会.中国金属学会，2019：132136.
