經(jīng)驗證的鋼廠廢料回收利用工藝

1、FASTMET經(jīng)驗證的鐵鋼廠廢品料回收利用流程工藝James M.Mc clelland,Jr.P.EManager-Techincal SalesMidresx Technologes,Incorproated2725 Water Ridge ParkwayCharlotte,North Carolina,28217USATel:704-378-3359Fax:704-373-1611E-mail:jmcclelland關鍵詞：FASTMET；快速熔解FASTMELT®；環(huán)形高爐轉(zhuǎn)底爐；直接還原產(chǎn)物；鐵氧化物；電爐粉塵；鋼廠廢料；鋅的回收利用。摘要：兩個用于回收利用鋼鐵廠廢料的FA

2、STMET流程工廠現(xiàn)在已處于商業(yè)運作。這些FASTMET流程設備正在將鋼鐵廠廢料轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏玫蔫F組織產(chǎn)品和有價值的副產(chǎn)品。本文將通過這兩個工廠來討論包括廢棄油燃料油處理操作，產(chǎn)品質(zhì)量，鋅的回收利用和排放物的測試等生產(chǎn)運營操作經(jīng)驗。緒論Midrex 科技技術公司Inc和與它的有合作關系的母公司，神戶鋼鐵公司合作，已經(jīng)開發(fā)出了一種以固體炭為基礎的還原技術的FASTMET流程；:這種流程可應用于加工鐵礦砂石，也可應用于加工含有鐵氧化物的材料，比如鐵鋼廠的廢料。將電廠一臺電感加熱化鐵爐添加到FASTMET流程就得到了FASTMELT®快速熔化流程-一種生產(chǎn)高質(zhì)量鐵水的經(jīng)濟的方法。許多大多數(shù)鋼鐵

3、廠都正在尋求一種合適的方式來回收利用包括高爐和堿性氧化頂吹轉(zhuǎn)爐的粉塵和、淤泥、，細碎的剝落物軋鋼皮、，以及電弧爐粉塵在內(nèi)的各種鋼鐵生產(chǎn)廢棄物。電弧爐生產(chǎn)煉鋼粉塵的積聚以及對它們的處理已成為了一個世界性課題。電弧爐粉塵的回收利用包含兩個方面：一方面是回收利用有價值的資源，回收含鐵料來煉鋼，回收粗氧化鋅用于來造非鐵材料回收有色金屬；另一方面是降低對環(huán)境的污染。從經(jīng)濟與環(huán)保兩方面來考慮，F(xiàn)ASTMET流程都是一種十分吸引人的電弧爐粉塵回收利用技術。在作為將粉塵回收起來做電弧爐和堿性氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的原料方面，這個流程有兩個主要目標。一方面?zhèn)€是為了提高含鐵氧化物的金屬化率，這樣可以減輕熔化過程的負擔。另一

4、方面是為了提高鋅的遷移脫除率，這樣可以降低回收回路中鋅的濃度。作為對高爐原料，高的壓縮抗壓強度是必要的，這一點在FASTMET工藝也可以通過調(diào)整粘結劑與原料的配比來實現(xiàn)。經(jīng)過實驗室測試試驗和Koakogawa 示范性工廠的檢驗試驗，F(xiàn)ASTMET流程被證實在粉塵回收方面可成功地提高金屬化率和鋅的回收率。通過這些測試，得出了建設一座商業(yè)化FASTMET廠的設計理念。在新日鐵公司的Nippon Steels Hirobata 工廠Works，第一座FASTMET廠已被建立起來建成、開工，并被交付給新日鐵公司Hirobata 工廠的客戶投入商業(yè)化生產(chǎn)。而第二座商業(yè)化的FASTMET工廠的建設也正在神

5、戶公司加古川工廠生產(chǎn)操作中。本文所示的信息和數(shù)據(jù)均收集于這些最早的商業(yè)化FASTMET廠的開工與最初的生產(chǎn)運營期間。煉鋼廢料及相關問題今天，許多鋼鐵廠都在考慮如何處理生產(chǎn)中的廢料。所這些考慮的問題年復一年地積累起來，因此鋼鐵生產(chǎn)部門廠應采用更積極的行動來尋求解決方案。這些問題包括：1、對含鐵廢棄物的處理從聯(lián)合企業(yè)得到的無毒廢料含有大量有價值的鐵、碳元素。掩埋或傾倒？這些樣處理廢料會增加支出。電爐布袋收塵室粉塵，被美國EPA列為一種有毒物質(zhì)（K061），若簡單將其傾倒，會對環(huán)境造成一系列的危害，在掩埋這些廢棄物之前對其進行特殊適當?shù)臒崽幚砘驘岱€(wěn)定化是很昂貴而且是對有價值資源的浪費。2、終止封閉式

6、定點掩埋鋼鐵廠現(xiàn)在大多都將廢棄物定點存放幾年，甚至是幾十年。理論上講，由于占的土地是免費的，可以降低開支。然而，絕大數(shù)地點會被填滿，并會使得環(huán)保機構的審查更加頻繁。On site是否可以翻譯為“廠內(nèi)”？3、回收利用有價值的鐵元素聯(lián)合企業(yè)每噸球團礦要付花費$4050/噸來造球團礦。對于如果使含鐵達到典型的65的含鐵品位，可折算為每噸鐵元素則這種轉(zhuǎn)變的花費為$6070/噸。如果這些球團礦粉不能再利用，則廠家會損失一筆錢，對于而如果無論是使用直接還原鐵為原料的緊湊型鋼廠和小廠還是聯(lián)合鋼廠企業(yè)都采用直接還原鐵作為原料，則不回收利用直接還原鐵粉的經(jīng)濟代價是用氧化球團礦的三倍。4、控制鋼鐵廠原料成本成功的

7、鋼鐵廠必須持續(xù)地降低成本。一種有效的降成本的方式就是處理和回收利用廢棄的材料，這樣做還可以取消相關的掩埋費用。5、節(jié)約投資保護資本大多數(shù)鋼廠都限制在生產(chǎn)操作的冶煉工序投資，相反傾向于在下游工序集中投資。一個可能由第三方建設、擁有和運作的現(xiàn)場廢料加工廠，使得鋼鐵廠能夠節(jié)省投資和避免另外一個冶煉工序操作的責任。6、煉焦廠與燒結廠的環(huán)保問題對聯(lián)合企業(yè)的排放物實施更嚴格的EPA規(guī)則，特別是煉焦廠排放問題是一個主要問題。如果有可行的替代方式，許多廠家都將關閉煉焦廠和燒結廠。對廢棄物處理方法問題的解決答案在過去10年，Midrex和Kobe廠已經(jīng)開發(fā)出了FASTMET流程，它將幫助鋼鐵廠解決廢棄物的處理問

8、題，F(xiàn)ASTMET通過添加或不添加鐵礦砂粉來處理鋼鐵廠廢棄物，將其放入以炭碳作還原劑的轉(zhuǎn)底爐（RHF）爐中，冶煉為金屬化的鐵。這個流程的產(chǎn)物可以是冷DRI、熱DRI和HBI，或者是鐵水，具體是哪種形式取決于最終使用需要。FASTMET流程的背景20世紀60年代，RHF爐最先被Midrex的前身Midland Ross Corporation用于生產(chǎn)直接還原鐵，RHF爐又被稱為其名稱為“熱的快”。這種快速加熱流程包括將鐵精礦和煤粉造球，炭粉和球團礦，將球團礦在爐篦子進行爐柵上的干燥球團礦，在轉(zhuǎn)底爐爐中預先前還原的球團礦，然后以及在豎爐冷卻器冷爐身中的冷卻球團礦。從19631965年到1966年，

9、這種快速加熱流程在明尼蘇達州的Cooley的一個2噸/小時的實驗性廠中以2噸/小時的測試試驗取得成功。與Heat Fast開發(fā)的此同時，一種由快速加熱發(fā)展而得到的以天然氣作還原劑的直接還原流程Midrex也得到發(fā)展，這種流程可以提供比快速加熱更高質(zhì)量的鐵水產(chǎn)品并能降低經(jīng)營成本（因為當時的天然氣價格只有今天的十分之一）。由于當時天然氣流程的經(jīng)營成本更低，使得快速加熱流程的工作被中止并沒有被用于商業(yè)生產(chǎn)開發(fā)。20世紀80年代初，Midrex對運用RHF生產(chǎn)直接還原鐵重新產(chǎn)生興趣而重現(xiàn)輝煌。多項研究表明，基于美國當時的條件，可以用開發(fā)出RHF流程生產(chǎn)以較低的價格生產(chǎn)直接還原鐵的方法可以以誘人的價格得

10、以發(fā)展。然而，氣基流程的經(jīng)濟價值效益更加誘人，并且氣基流程得到了很好的驗證。還有就是，炭煤基還原流程已落后于傳統(tǒng)的氣基流程。在20世紀90年代，問題又被再一次提出，進一步的多項研究表證明，RHF炭煤基流程的經(jīng)濟價值是誘人的?；谶@種觀點，決定繼續(xù)研發(fā)這種流程的商業(yè)化技術。以建設可追溯到20世紀60年代的快速加熱的實驗性工廠為基礎進行建設可追溯到20世紀60年代，對技術進行了改進，使得改建是為了做出可以提高生產(chǎn)能力，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高流程適應性和提高流程效率的技術。最后就發(fā)展成FASTMET流程。Midrex和KSL已經(jīng)開發(fā)出了比FASTMET流程更優(yōu)越的FASTMELT流程。它取消了可以使從R

11、HF中熱排放出來的直接還原鐵的熱輻射，而是減少并通過重力將直接還原鐵裝引入電化鐵感爐內(nèi)，這是一個為將熱的直接還原鐵熔化生產(chǎn)成鐵熱水而特別設計的熔化室爐，這種鐵水就稱之為FASTIRON。FASTMET流程的發(fā)展史20世紀60年代Midland Ross(Midrex=MIDland Ross Expreimental)開發(fā)了HEAT FAST 流程；從1965年到1966年，2t/h的實驗性廠在明尼蘇達州的Cooley建成并投入運營1990年Midrex 開始研發(fā)FASTMET流程1992年FASTMET實驗性廠在Midrex技術中心建成，2.75m RHF,160kKg/h;1992年至19

12、94年共做了>100多次的試驗FASTMET實驗性廠在Midrex技術中心建成。其經(jīng)營活動從1992年持續(xù)到1994年。1995年8.5m RHF，2.5t/h的Kakogawa 示范性工廠在KSLs Kakogawa鋼鐵廠建成，并在1995年到1998進行了持續(xù)的開發(fā)型運營。1998年Midrex 技術中心安裝電感電煉鐵爐；直接與FASTMET實驗性車間的RHF相配套，每小時生產(chǎn)150Kg 150kg 鐵水；這個示范性的FASTMELT流程成為成功地通過純氧化鐵和鋼鐵廠廢棄物生產(chǎn)出了高爐級質(zhì)量的鐵水2000年第一座商業(yè)性FASTMET工廠（PDPR）在新日鐵公司的H

13、irobata廠建成；21.5m的RHF；19.2萬噸轉(zhuǎn)爐污泥和粉塵/年的處理能力；14萬噸熱DRI和2250噸/年粗氧化鋅的生產(chǎn)能力。2000年3月21日：第一批產(chǎn)品2000年4月：連續(xù)操作2000年7月：達產(chǎn)試驗結束，操作移交給新日鐵2000年7月：連續(xù)操作達一年，典型的金屬化率91.9，鋅回收率94，熱DRI的送料溫度大于1000，全年的作用率大于90。2001年在KSL加古川鋼廠的第二個商業(yè)化FASTMET工廠，8.5m的RHF；1.4萬噸轉(zhuǎn)爐污塵、電爐塵和軋鋼廢料/年的處理能力；廢燃料油；產(chǎn)品是1.4萬噸DRI和1400噸/年粗氧化鋅的生產(chǎn)能力。2001年5月：工廠開工FASTMET

14、 流程概況FASTMET流程將氧化鐵球團礦爐料、粉礦和鋼鐵廠廢料轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏玫慕饘勹F。，如果需要，使用煤粉或其它的含碳材料可作為還原劑。最終產(chǎn)物直接還原鐵可以被熱壓成塊被加熱成熱DRI，作為熱態(tài)DRI再被送入中轉(zhuǎn)換容器；如果需要冷DRI，也可將它進行冷卻后，或者直接送入電化鐵感爐（EIF）以煉出FASTIRON。 表圖2是關于FASTMET/FASTMELT流程的流程圖： 圖2 FASTMET/FASTMELT的流程圖 在操作過程中，如果原料是如純礦石，、精礦粉和煤粉在裝入RHF爐之前要經(jīng)過燒結制成球團并經(jīng)過干燥后，被以單層形式送入在RHF爐中爐料被鋪成一層。當萬一這些原料是鋼鐵廠廢料，則它們首

15、先應被壓塊。經(jīng)過壓塊可以提供更多的靈活性適應性好的原料，并減少對這些原料的碾磨需求，而且不必要對生壓塊進行干燥還可以減少對未培燒的塊礦加熱的需求。這些壓塊礦在RHF中也是鋪成一層也是經(jīng)過單捻被送入爐中（見圖3）。圖3 轉(zhuǎn)底爐的簡化縱剖面圖和俯視圖 隨著爐膛的旋轉(zhuǎn)，這些壓塊礦被RHF爐中加熱到高達1300攝氏度以上的溫度通過輻射加熱，使得鐵氧化物被還原成金屬鐵。鐵氧化物的還原過程基本上是在固體狀態(tài)下由固定C與Fe3O4 或 Fe2O3反應生成金屬鐵（Fe0）和固態(tài)維氏體（Fe0.95O），同時釋放而C則被氧化成CO和CO2氣體。部分單質(zhì)炭碳則會固溶到金屬鐵中形成碳化鐵素體（Fe3C）。 鋼鐵廠廢

16、料中的鋅氧化物、鉛氧化物和其它具有揮發(fā)性的金屬氧化物也將在此過程中被還原成金屬單質(zhì)或被蒸發(fā)。這些金屬蒸汽在從煙道出爐之前又將被煙氣氧化。 爐料在爐內(nèi)的停留時間在6到10分鐘。這個停留時間的不同取決于物料的種類金屬的生產(chǎn)方法、壓礦塊的尺寸大小，以及其它因素。在這段停留時間里，85%到95%的鐵氧化物會被還原成金屬鐵。FASTMET流程中的快速還原和高還原率速度歸功于高的還原溫度，高的熱交換率速度，以及炭與礦塊中的碳與鐵氧化物之間的充分、緊密接觸。 其煙氣在出爐前已經(jīng)完全燃燒，含氧量大約為2%。而熱交換器可將燃煙氣的熱量用于預熱RHF的燃燒器的助燃空氣將要入爐燃燒的空氣和或干燥原材料。 煙氣從通過

17、爐頂排出，經(jīng)過有耐火材料內(nèi)襯的上升管進入成排的排煙管道離開RHF爐煙道。煙氣上升管道的與合適位置與RHF爐的燃燒區(qū)之間的合適的相對位置有關，它取決于對由對原材料和，還原動力學的分析所決定，并用CFD計算進行檢驗以及流動動力學校驗計算的分析。注入煙氣管道的空氣起冷卻作用，并將煙氣中的H2和CO等可燃氣體燃燒掉。 通過噴霧化水到初冷區(qū)，可以將煙氣從高于1400攝氏度冷卻到1000攝氏度以減小NOX的生成，并提供回收換熱器可接受的合適的入口氣體溫度。 從初冷區(qū)出來的煙氣流經(jīng)助燃空氣和干燥空氣預熱器，在這里煙氣中的熱量被用于預熱入RHF爐轉(zhuǎn)底燒嘴的助燃空氣和環(huán)形轉(zhuǎn)動干燥器的助燃空氣。 煙氣對助燃空氣預

18、熱后進入二次冷卻區(qū)。通過噴霧化水，在二次冷卻區(qū)將煙氣溫度從800攝氏度降到120攝氏度，以保證得到布袋過濾除塵器可接受的入口氣體溫度。攝氏度應該直接寫成，不需要翻譯！ 然后這時，煙氣流入脈沖噴射式布袋過濾除塵器，在這里，粗氧化鋅氧化物被收集起來，然而煙氣通過鼓風引風機經(jīng)煙囪被排入大氣中。 FASTMET車間在處理鋼鐵廠廢料時，并不一定一般不需要控制SO2，因為絕大部分SO2將會與煙氣中的金屬氧化物反應或被其吸收掉。噴石灰注射劑可以被用于進一步控制SO2。對NOX的控制則是通過使用低NOX生成的燃燒器和嚴格控制燃料與氣體燃燒率的比值與燃燒溫度來實現(xiàn)的。RHF了爐內(nèi)的高溫和長停留時間可以破壞二氧化

19、物惡英與呋喃Furans的生成。對煙氣冷卻率速度的控制可以減少二惡英氧化物與與Furans呋喃的再生成。粉塵通過布袋過濾除塵器從煙氣中被分離出來。而粗氧化鋅氧化物通過布袋過濾除塵器回收并儲存到倉筒中。然后這些粗氧化鋅氧化物然后被用卡車或和火車從倉筒運到買主那里。 直接還原鐵的金屬化率（金屬形式的鐵占全鐵金屬組織的百分比）是可以調(diào)整的。通過調(diào)整塊礦塊的含碳炭量就可以得到?jīng)Q定目標DRI的含炭碳量。其產(chǎn)品化學成分的不同取決于使用的礦料、和還原劑和粘結劑的化學成分，以及反應爐的選擇。 電感爐廢料處理方式的選擇 FASTMET流程使得緊湊型小鋼鐵廠除了運用當前的高處理費用的處理方式來處理廢料外，又有了另

20、一種選擇。建在鋼廠內(nèi)的一個FASTMET車間可以處理粉塵并生產(chǎn)出兩種主要的初級產(chǎn)品，直接還原鐵作為原料返入煉鋼爐，而粗鋅氧化物則被賣給制鋅廠家。這種方法使得以前的廢料成為了有用的東西。高處理費用不存在了，并且可提供便宜的鐵產(chǎn)品。 其有益之處總結如下：1、粉塵非常少的生產(chǎn)過程使得二次粉塵的含鋅量很高而含鐵量很低；2、高金屬化率和高的鋅轉(zhuǎn)移脫除率使得還原的鐵可直接返回到電弧爐中；3、處理后就再沒有廢料生成；4、高溫處理使得二惡英氧化物分解；5、含鋅粉塵可被處理成有經(jīng)濟價值的產(chǎn)品，而不是廢品廢物； 下表顯示了FASTMET流程的EAF粉塵處理模擬實驗的結果。這個事例（EAF粉塵加煤）代表表明EAF粉

21、塵的處理可用煤作還原劑的情形。 表 1： EAF粉塵處理 ， 單位：質(zhì)量%電感爐粉塵+煤T.FeM.FeCZnOPbO電感爐粉塵32.230.021.7024.204.10煤0.450.0074.000.000.00直接還原鐵58.0952.282.022.180.00副產(chǎn)品0.050.040.0074.3313.26適合這些流程的原材料 適合這些流程的原材料可分為三大門類：鐵氧化物（即天然純鐵物材料或含鐵材物料），還原劑（即炭碳源），和一個反應爐粘結劑。在Kakogawa的試驗性車間和測試室，一個組廣泛的復合原材料組合（即：含鐵材料和不同還原劑）已經(jīng)通過了實驗室試驗的測評、半工業(yè)試驗和Kak

22、ogawa廠的工業(yè)試驗的檢驗。 部分經(jīng)檢測的原材料名單如下： 高爐除塵器濾餅焦 堿性氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐除塵器濾餅焦 工廠規(guī)模軋鋼皮 電弧爐布袋過濾除塵器灰 球團礦粉 鐵礦石濃度精礦 印度蘭粉Indian Blue粉塵 高爐粉塵和淤泥 焦炭渣粉 低/中/高揮發(fā)性炭煤 特殊石油焦炭 木炭 如果高爐粉塵和淤泥被利用，則原材料中本身的不同的炭碳就可足夠完成還原反應，而不需要再添加還原劑。 FASTMET/FASTMELT可以大大提高對廢料的處理能力，并重新獲得有價值的鐵產(chǎn)品。在FASTMET流程中，如果直接還原鐵與HBI是最終產(chǎn)品，則僅需要只能夠?qū)⒔M成RHF爐料的材料中的含鐵料加以轉(zhuǎn)變?yōu)榭山M成RHF爐爐料的

23、材料。通過這個流程得到的產(chǎn)品中仍含有較多的脈石。如果所要生產(chǎn)的是FSTIRON，而且將上述原材料送入FASTMELT熔煉爐室，則其中的脈石就將成渣。脈石的影響可用添加鐵含量較高的原礦的方法減弱。那是一個任何廢料處理流程都會發(fā)生的反應事情。 第一座商業(yè)型FASTMET工廠在2000年4月，第一座商業(yè)型FASTMET工廠在日本的Nippon Steel 新日鐵公司Hirohata Works工廠 開始投入生產(chǎn)。這個工廠每年回收處理190000公噸鋼鐵廠粉塵，這包括Hirohata Works工廠的BOF粉塵與BOF filter cake濾餅 粉塵。這個Hirohata FASTMET廠每小時大約

24、能生產(chǎn)18公噸金屬化率為90%的熱直接還原鐵，其出鐵爐溫度大于1000攝氏度。這個Hirohata FASTMET 廠接回收新日鐵公司Nippon Steel Hirohata 工廠Works 的球團礦車間生產(chǎn)的生球greenballs。這些greenballs生球是鋼鐵廠粉塵和、煤粉和粘結劑經(jīng)混合并造球團化而成。這些greenballs生球被卡車從球團礦車間運到Hirohata FASTMET車間的料倉貯。這些greenballs生球經(jīng)滾篩篩過后被送入球團干燥機里。經(jīng)過干燥的greenballs含水量低于0.5%。經(jīng)過干燥的greenballs生球被連續(xù)地送入RHF爐內(nèi)。這個RHF的直徑大約

25、有21.5m，而其有效爐膛寬度為3.75m。它有6個燃燒/反應區(qū)。所有的燃燒器都用液化天然氣LNG作為燃料燃燒。直接還原鐵的出口在從一個冷的金屬板下流過，經(jīng)過水冷的螺旋卸貨器機被排出爐外。這些熱的直接還原鐵經(jīng)過收集后，被卡車運送到堿性氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐車間。鋅氧化物的轉(zhuǎn)移脫除率超過94%，每小時有超過300kg含鋅高達60%到65%的粉塵被從煙氣中好回收起來。在日本，這些含鋅粉塵以大約只有偉LME金屬鋅2/3價格被賣出去。熱的煙氣被排出RHF爐后，通過蒸氣冷卻器冷卻，再被送入一個熱交換器。這些煙氣中的物理顯熱可將RHF的助燃氣體和greenball生球的干燥氣體預熱到350攝氏度。這時煙氣被排出預熱

26、器，經(jīng)二次蒸氣冷卻器作進一步冷卻后，被送入布袋過濾除塵器，在這里，含鋅氧化物被回收起來并被送入筒倉儲存。在送入布袋過濾除塵器的出口，安裝有一個特別設計的感應風扇引風機，以獲取煙氣系統(tǒng)所需的壓降，并控制RHF使其處于輕微的負壓狀態(tài)。在Nippon Steel液化天然氣、壓縮空氣、蒸汽和補充新水等，都是由新日鐵公司供應。 這個車間包括一個開放的水循環(huán)系統(tǒng)和一個密閉的水冷卻循環(huán)系統(tǒng)。在2000年8月3日，這個Hirohata FASTMET車間成功地通過了車間運行保障達產(chǎn)測試，并已經(jīng)持續(xù)生產(chǎn)了金屬化率為90%的產(chǎn)品。在這段測試性生產(chǎn)期間，這個車間的生產(chǎn)能力成功地達到了1000kg/m22/h。200

27、1年4月，在日本神戶鋼鐵廠的Kakogawa廠，第二座商業(yè)化的FASTMET生產(chǎn)車間開始投產(chǎn)。這是神戶計劃在2001末將Kakogawa改造成為零排放工廠的一部分。這是工業(yè)史上的頭一次。在日本的Nippon Steels 新日鐵公司 Hirohata工廠 Works成功經(jīng)營這個頭一座FASTMET回收利用工廠的基礎上，神戶鋼鐵公司在它的KakogawaHirohata Works工廠將示范性的FASTMET車間改造成為一個可以具備回收處理固體含鐵廢料能力的車間。它利用廢氣油料作為最初的燃料資源來源，這個試驗性車間被改造后可以處理高爐與煉鋼轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的粉塵，包括將從上升的煤煙氣清洗系統(tǒng)升級為中回收

28、的高鋅含量的粉塵。Hirohata Works車間對來自高爐與煉鋼轉(zhuǎn)爐正產(chǎn)生的富鋅粉塵的回收處理能力達到每年16000公噸。這套設備用的是由高爐和轉(zhuǎn)爐粉塵制成的球團礦，這些球團礦被送入RHF爐并被加熱到高溫。這些廢料中的碳炭充當還原劑，在與鐵氧化物短暫的接觸時間里與其中的氧發(fā)生反應，生產(chǎn)出高金屬化率的，且可以用來煉鋼的直接還原鐵。商業(yè)型FASTMET工廠的結果 通過在KDP示范型工廠的測試，F(xiàn)ASTMET流程被證明能夠以高金屬化率降低還原鋼廠粉塵中的鐵氧化物含量，同時還能以高脫鋅率水平轉(zhuǎn)移脫除鋼廠粉塵中的鋅氧化物。它的這些好處在以實驗室測試和示范型測試為設計基礎的商業(yè)型FASTMET工廠得到了

29、證實。這個第一座商業(yè)型FASTMET工廠從2000年4月開始連續(xù)生產(chǎn)。由于廣泛的實驗工作充分，在這個商業(yè)型工廠開工很進行的很順利并很快達到滿足了設計條件，它的生產(chǎn)保障達產(chǎn)測試于2000年7月份便完成，并且它也被移交給客戶進行正常商業(yè)化生產(chǎn)。圖7表明了這個商業(yè)型FASTMET工廠的生產(chǎn)流程。 圖7：商業(yè)型FASTMET工廠的生產(chǎn)流程圖8表明平均每小時處理鋼廠粉塵的速度曲線。圖八：粉塵處理速度圖9表明每月廢料處理的總情況圖10表明這個工廠在連續(xù)生產(chǎn)期間的工作效率作業(yè)率。在高的爐膛100kg-DRI/m2h生產(chǎn)率下，這個商業(yè)型FASTMET工廠的樣品典型金屬化率水平是91.1%，其脫鋅率水平是94.

30、0%。表5表明了樣品綠色球團生球的化學分析分析結果和產(chǎn)品直接還原鐵的化學分析結果。其煙氣粉塵含有高濃度的鋅氧化物。收集的樣品粉塵的典型鋅含量為63.4%，鋅氧化物含量為78.9%。收集的樣品粉塵的典型鐵含量低于1%。因此，F(xiàn)ASTMET工廠的煙氣粉塵作為鋅原料有很高的價值。 表5 典型的生球和直接還原鐵的化學分析 干球團 直接還原鐵 全鐵 58.1% 75.8% 金屬鐵 21.3% 69.7% 炭 11.6% 3.1% 鋅 1.0% 0.06% 金屬率 91.9% 脫鋅率 94%表5 樣品綠色球團和直接還原鐵分析除了上述益處外，這個第一座商業(yè)型FASTMET工廠還表明FASTMET流程對環(huán)境很

31、友好。它滿足包括CO2在內(nèi)的所有污染物排放的限制。表6表明典型的商業(yè)型工廠的標準樣品排放檢測數(shù)據(jù)。表6 FASTMET商業(yè)型工廠的排放數(shù)據(jù)NO (Nm3/h)SOx (Nm3/h)粉 塵 （kg/h）標準 <3.8 <2.7 <2.09 實際 1.98 0.08 <0.12 Dioxin<0.1ng-TEQ/Nm3表6 FASTMET商業(yè)型工廠的排放數(shù)據(jù)第二座商業(yè)型FASTMET工廠 神戶鋼鐵公司的Kakogawa鋼鐵工作室廠正在運作第二座商業(yè)型FASTMET工廠。這個工廠是FASTMET流程示范型工廠的前身（KDP）的前身。KDP已經(jīng)被改造得可連續(xù)生產(chǎn)，可處理富

32、鋅氧化物廢料和高爐粉塵。該工廠已于2001年五月開工。圖11表達了流程信息。圖11 Kakogawa FASTMET工廠流程描述。以下表格表明了Kakogawa FASTMET工廠的爐料化學成分，直接還原鐵和煙氣粉塵的樣品的數(shù)據(jù)。表7：廢料化學成分（樣品）CT.FeZnNa2OK2OSMnCaOSiO2Al2O3MgOClF高爐濾餅37.631.81.20.20.60.7-3.14.1-0.0650.16電爐粉塵0.2231.2521.11.451.350.173.3310.346.180.853.5160.294.84轉(zhuǎn)爐燃氣煙氣粉塵0.7053.62.541.0115.8180.10.31

33、5.00.760.3150.1853.30.96表8：直接還原鐵化學成分（樣品）T.FeM.FeFeOCSMnCaOSiO268.057.813.32.000.521.074.355.95 表9：煙氣粉塵化學成分（樣品）ZnPbT.FeNaKSClFC56.44.990.323.1310.791.694.860.150.01 這個Kakogawa FASTMET 當前的生產(chǎn)基于兩個方面是兩班制，處理Kakogawa鋼鐵工作室廠里收集的各種含鋅廢料。這個RHF的反應器用廢棄油料和煤的混合料物做燃料。 FASTMELT鋼鐵生產(chǎn)中的未來FASTMELT 這兩個商業(yè)型FASTMELT工廠的成功運營已經(jīng)

34、很好得證明了FASTMELT流程的優(yōu)越性可行性。FASTMELT是這種鋼鐵生產(chǎn)技術關鍵技術的下一步。FASTMELT增加了一個熔化室爐，使得FASTMELT流程可以生產(chǎn)等價于高爐鐵水的適宜鐵料以生產(chǎn)merchant pig 外銷生鐵或直接轉(zhuǎn)換冶煉為鋼。這個FASTMELT的電煉鐵感爐已在Midrex技術中心經(jīng)過了測試驗證，它可以用鋼鐵廠廢料生產(chǎn)和高爐鐵水同化學成分的鐵水。商業(yè)型FASTMELT廠可以用比包括高爐在內(nèi)的其它大多數(shù)方法更少的能量來生產(chǎn)鐵水。FASTMELT流程的對比以下是FASTMELT流程與其它煉鐵流程（其中有的已經(jīng)發(fā)展成熟，有的還在發(fā)展）的對比。能源消耗在高能耗能量費用和十分關

35、注環(huán)保的當今社會里，是一個至關重要的問題。表10是以FASTMELT流程與其它流程噸鐵水的等價GJ為基準的對比。二氧化碳的排放也是所有整個流程生產(chǎn)效率的一個很好的指示指標。表11是以FASTMELT流程與其它煉鐵生產(chǎn)流程的噸鐵水的二氧化碳的排放量為基準的對比。表10：能源消耗GJ/噸鐵FASTMELTHISMELTCOREXREDMELT高爐煤12.2519.4730.7714.85天然氣2.682.20.52.17電能66.113.380.836.65小計21.0325.0532.1023.6723.36尾氣能量標準回收<4.56><3.38><13.2>

36、<5.1><5.35>總能量16.4821.6718.918.5618.01據(jù)稱注：，F(xiàn)ASTMELT流程的煤炭和天然氣的消耗量已在新日鐵的Hirohata 商業(yè)型FASTMELT工廠做了測試得到證實。表11：二氧化碳的排放量；噸CO2/噸鐵水FASTMELTHIsmeltCOREXREDSMELT高爐煤71.1381.8092.8591.3802.170天然氣80.1530.1250.0580.1240電能9， 100.2421100.1290.242120小計1.5331.9343.0461.7462.170Less equivalent CO2 of carbon

37、 in Hot Metal<0.147>13<0.147><0.169>14<0.132>15<0.147>CO2總量1.3861.7872.8771.6142.023表12是預期鐵水產(chǎn)品化學分析的對比。表12：鐵水產(chǎn)品化學分析：左邊要增加一個空格FASTMELT16HIsmelt17COREX18REDSMELT19高爐20Pig Ironfor oxygenFoundryGrade Pig1 Commercial FASTMELT Proposal, Septermber 19992 HIsmelt,The Future In I

38、ronmaking Technology, Peter Bates and Andrew Coad, 4th European Coke & Ironmaking Conference, Paris, June 2000.3 VAI publication, The COREX C-3000 Generation4 Skillings 1999, Demags REDSMLT Process For The Iron Ore Mining Industry5 Energy Use In The U.S. Steel Industry: A Histrorical Perspective

39、 And Future Opportunities, John Stubbles, U.S. Department of Energy, September 2000.6 Electricity is stated as the energy of coal used to generate power therefore is not a direct conversion of kWh to GJ.7 Coal Conversion = 92.91 kg CO2/GJ natual gas.8 Natual Gas Conversion = 56.96 kgCO2/GJ natual ga

40、s.9 Assume all Off Gas Energy Credit is used for internal electric power needs.10 Electricity Conversion = 155.91kg CO2/GJ electricity.11 6.11-4.56 = 1.55 GJ/tonne hot metal net electrical energy in.12 6.65-5.1=1.55GJ/tonne hot metal net electrical energy in.13 4% carbon in hot metal14 4.6% carbon i

41、n hot metal15 3.6% carbon in hot metal樣品典型化學分析氧氣煉鋼用生鐵鑄造用生鐵（低磷）碳炭（可控范圍）3.0 to 5.0%3.5 to 4.5%4.5 to 4.7% 3.6%4.0 to 4.5%3.5 to 4.4%3.0 to 4.5%硅0.2 to 0.6%這個過程沒有硅生成還原0.6 to 0.8% 0.2% 0.3 to 1.5%0.20 to 2.0%0.5 to 3.0% 錳0.6 to 1.2%0 to 0,2% 沒有數(shù)據(jù) 0.6%0.25 to 2.2% 0.4 to 2.5%最大為1.25%磷（取決于原料中的磷含量）<0.05%0.02 to 0.05%沒有數(shù)據(jù)沒有數(shù)據(jù)0.04 to 0.2%最大為0.40%最大為0.035% 硫<0.03%0.05 to 0.15%(需要脫硫處理)0.01 to 0.03% 0.050.03 to 0.8%(可能需要脫硫處理)最大為0.05%最大為0.035%溫度1450 to 1550oC1450 to 1550oC1490 to 1520oC沒有數(shù)據(jù)<1565oCFASTMELT流程與HIsmelt流程的鐵水特性的首要區(qū)別在于過濾管道熔化爐中的氣壓氛。FASTMELT的電煉鐵爐中的氣氛壓基本本質(zhì)上全是CO氣體，且因此有很強的還原性。這個還原