转底炉

转底炉项目简介
1 转底炉还原工艺简介
1.1 转底炉工艺简介
转底炉由轧钢用的环形加热炉演变为炼铁工艺，最早是用来处理钢铁工业产生的粉尘及废弃物。

转底炉工艺有多种，主要包括Fastmet/Fastmelt、ITmk3、Inmetco/Redsmelt、DryIron、Comet/Sidcomet、HI-QIP等。

转底炉直接还原工艺流程示意图
1.2 转底炉工艺与其它相似工艺比较
转底炉是煤基直接还原工艺中的核心设备之一，煤基直接还原工艺主要包括回转窑法（如SL-RN法）和转底炉法（如COMET法）。

而煤基直接还原工艺和气基直接还原工艺都是直接还原工艺，以铁产品为例直接还原工艺的产品为海绵铁（又称直接还原铁—DRI即Direct Reduced Iron）。

直接还原和熔融还原是两种主要的非高炉炼铁思路。

当转底炉的原料加入含碳球团时，其产品为金属化球团，可供电炉使用，也作为高炉的原料。

而链篦机—回转窑—环冷机（链回环）生产出来的产品是氧化球团，是为高炉炼铁提供的原料之一，称之为球团矿，而高炉炼铁的含铁原料还包括天然块矿、烧结矿。

转底炉直接还原技术采用含碳球团作原料，反应速度快，同时符合中国以煤为主要能源的特点。

以直接还原技术用于钒钛磁铁矿为例，转底炉技术相比隧道窑、回转窑工艺，以ITmk3为代表的转底炉工艺的优点主要是：○1还原原料在预热和还原过程中始终处于静止状态下随炉底一起进行，所以对生球强度要求不高；○2较高的还原温度（1350℃或更高）、反应快、效率高。

反应时间可在10-50min范围，可与矿热电炉熔炼容易实现同步热装；○3可调整喷入炉内燃料（可以是煤粉、煤气或油）和风量，能准确控制炉膛温度和炉内气氛；○4过程能耗低，回转窑法折算成每吨海绵铁的煤耗通常大于800kg，而转底炉法为600kg；○5从工艺角度来看，ITmk3技术流程简单，投资成本低，产品价格低，铁矿石原料及还原剂选择灵活。

另外，据马鞍山钢铁设计研究总院秦廷许的研究：转底炉-电炉炼铁流程与高炉传统炼铁流程比较，虽在铁精矿消耗量、还原剂和燃料的能源消耗量上相差不大，但吨铁成本低约10%；基建投资省22%左右；全流程电耗低48.6%。

说明转底炉相对回转窑流程、高炉流程都具有极大优势。

（参考文献来源：《金属矿山》杂志2007年第5期《钒钛磁铁矿转底炉直接还原综合利用前景》）
2 国内外现有转底炉工程情况、技术情况、技术来源
2.1 国外发展现状
国外现有达到商业生产规模的转底炉(表1)大约不足10座，基本大同小异，其中，目前最大的转底炉（美国动力钢公司IDI(IDP)）的规模年产铁不过50万吨，以铁精矿为原料，生产出的DRI经埋弧电炉熔分后为大电炉供应铁水。

历史最久的为美国INMETCO,并以处理冶金厂粉尘和废弃物而称著。

其他分布在美国、日
本等地的一些转底炉几乎都是处理粉尘，其规模一般年产能力20万吨左右，生产出的DRI金属化率70～85％不等，一般不用作电炉原料，其用途或作为高炉原料，或给转炉作冷却剂，或经埋弧电炉熔分后生产出铁水，给炼钢电炉热装。

（参考文献：百度文库《转底炉工艺可研报告》）新日铁在广畑厂共有2座年产能为19万t的Fastmet转底炉(分别于2000年和2005年投产)来处理含铁废料。

神户加古川厂有1座年产能为1.6万t的转底炉(2001年投产)来处理富锌含铁废料，尘泥含锌率为0.7%～0.9%，还原铁的金属化率为70%～85%。

（参考文献：《中国冶金》2007年第4期《谈转底炉的发展》）ITmk3工艺由日本神户钢铁公司及美国米德兰（MIDREX）公司联合开发,在20世纪90年代中后期取得了突破性进展。

IDI的RHF工厂
2.1 国内发展现状
我国自20世纪90年代开始研究，2006～2007年，山东瑞拓球团工程技术公司一座年产能为7万t转底炉曾连续生产7个月。

韩国浦项、我国莱钢、马钢、昆钢等正在进行转底炉建设。

（参考文献：冶金丛刊2009年10月第5期《转底炉炼铁工艺发展现状》）北京科技大学先后在舞阳和鞍山建成了小型的试验装置，2000年在原国家经贸委的支持下，与山西民营企业合作建起了我国第一台生产金属化球团矿的转底炉。

炉底面积为100m2，设计年产金属化球团矿7万t。

该生产线在2006年～2007年连续生产了6个月，加工精矿粉9000多吨。

2006—2007年为印尼一家公司和昆明钢铁公司进行了金属化球团矿工业生产试验，连续6个多月，金属化球团矿转底炉生产工艺获得成功。

（参考文献：世界金属导报/2007年/9月/25日/第008版绿色钢铁）
四川龙蟒集团转底炉直接还原项目，是美国人做的基本设计，龙蟒情人作详细设计。

（资料来源：百度文库《煤基转底炉炼铁新工艺》/view/dec01ac658f5f61fb7366629.html）该项目取得了一定的经验，历经多次改造，主要用于处理钛铁矿，据了解目前该项目仍在调试，没有达到设计产量。

2003年日本神户制钢KSL为石家庄钢铁有限公司进行“FASTMET煤基直接
还原工艺”技术研发，中冶京诚（北京钢铁设计院）受日本神户制钢邀请，排出4人考察组。

据此，钢铁研究总院为日照钢铁控股集团有限公司设计了具有国内自主知识产权2×20万吨转底炉直接还原生产线（2010年5月投产），详细建设过程可参看附录。

2011年1月12日，中国钢研科技集团有限公司（简称中国钢研）与洪范基金管理有限公司“有色铜渣转底炉综合回收利用合作开发和工程总承包合同”签约仪式在北京举行。

本项目一期建设年处理铜渣总计为90万吨的转底炉直接还原工程，投资逾10亿元，也是中国钢研目前为止承接的最大的工程总承包项目。

中国钢研在转底炉直接还原技术领域具有多项专有技术及工程实践经验，目前可承接年处理量为10万～65万吨的大型转底炉直接还原工程建设项目。

２０００年以后国内开始转底炉技术的开发和研究工作，主要集中在以下３个方面：第一，以处理钢厂粉尘为主，回收金属铁和锌，其产品作为高炉和转炉的原料，副产品粗锌粉尘外售作为炼锌的原料；第二，以普通铁精粉和高品位铁精粉为原料生产炼钢用的直接还原铁；第三，以钒钛磁铁矿、红土矿、锰矿为原料，经转底炉直接还原后，再加入电炉冶炼生铁和合金铁。

（参考文献：《钢铁》2012年第3期《转底炉处理钢厂固废工艺的工程化及其生产实践》）
3 本项目工程依托情况及技术可靠性
3.1 项目依托
3.2 技术可靠性
转底炉直接还原工艺从主工艺机理性研究实验室开发上已经不存在问题，只是如何完全转化为大型工业化连续生产，尤其工业化生产后随之需要的工艺设备如何确保满足工业化生产的需要，如转底炉排料设备、压球机或造球及原料干燥设备、布料设备、冷却设备等，需要机械制造行业共同努力去优化完善。

日钢转底炉通过三年（目前应为第四年，此段文献来源：2013年9月16日直接还原网报道“日照钢铁转底炉生产实践及发展展望”—/show.php?contentid=154564）的生产实践，制约性问题都得到改进，能够完全达产达效，转底炉直接还原工艺是可行而经济的直接还原工
艺。

目前国内转底炉直接还原工艺已经建成的生产线有攀枝花龙蟒集团、马钢、日钢、沙钢、莱钢、攀钢、天津荣程钢铁等，龙蟒集团和攀钢以钒钛矿直接还原工艺与熔分电炉为主工艺流程冶炼铁水，提取钛渣，其它转底炉主要是处理钢厂粉尘或低品质复合矿，扩大资源利用。

从龙蟒、日钢、马钢、沙钢三家连续生产的实践经验来看，转底炉直接还原工艺工业化生产是可行而且日趋成熟的，前面论述存在的问题需要在设计、建设及生产期间，相关参与方共同努力是完全可以解决的。

4 转底炉发展前景
目前国内对转底炉的研究较多，处于实验室阶段的工艺占大部分，成功工业应用的转底炉如前所述，国内多家科研院所对转底炉的研究还包括以下几个方面：
●直接还原铁-电炉
●熔融炼铁（转底炉-埋弧炉）
●转底炉处理钢铁厂粉尘
●转底炉处理海砂等钒钛矿
●转底炉处理红土镍矿
●转底炉处理赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿及鲕状赤铁矿、含铁铜渣镍渣等难选含
铁原料
另外，国内外科研机构已经完成使用转底炉生产“珠铁”工艺的实验室试验，在实验室开发研究已经成功，但在工业化生产中生产中转底炉温度提升100℃以上，原料结构、排料设施、渣铁分离等工业化设施正在完善之中，为该工艺提供了无限的遐想发展空间。

除了钢厂粉尘处理已经在国内外日趋成熟的基础上，科研机构所作的通过转底炉处理各类复合矿（铜渣、镍渣）技术，也是转底炉直接还原技术的发展空间的拓展。

附录日照钢铁转底炉生产项目实施历史回顾（目前生产运行指标可参看参考文献来源：/show.php?contentid=154564）
1)2008.4-2009.6：与钢铁研究总院签订实验协议和合作框架协议，对转底炉处
理钢厂粉尘及新西兰海砂矿资源技术开发，实验室试验、论证可行性及技术方案。

2)2009.7-2010.5：2×20万吨转底炉设计及施工合同签订、设计施工开工，2010
年4月1#线施工完成，开始烘炉。

3)2010.5-2010.9：投产后，原料压球系统问题较多，螺旋排料机制造及选材也
出现问题，烟气系统设计不合理的问题有所暴露。

生产、调试，5-7月份主要是改造原料压球系统，通过生产实践改造原料压球系统，8月份彻底打通了原料制备系统；其间单线试生产，月度产量1000 吨-4000吨，作业率30%左右。

4)2010.9-2010.11：针对1#线暴露出的烟气系统问题。

对2#线烟气系统进行小
范围改造。

5)2010.11-2011.4：双线开始边生产、边改造，成品系统加装筛分系统，月度
产量8000-12000吨，作业率50%左右，烟气系统严重制约生产，研究烟气系统改造方案。

6)2011.5-2012.3：签订了烟气系统改造及余热利用利用合同，对1#线烟气系统
拆除改造，建设余热发电机组；2#线单线生产，产量8000吨左右，作业率60%左右。

7)2012.3-2012.7：2#线烟气系统改造；1#线单线生产，暴露出个别部位堵塞、
腐蚀问题，同步进行优化改造，其间对2#线转底炉炉底炉顶耐材进行更换。

作业率80%，月度产量8000-12000吨。

8)2012.9-2012.12：双线生产，其间12月份对1#线转底炉炉底炉底耐材更换，
其间月度产量14000-19000吨，扣除耐材更换时间作业率85%左右。

9)2013.1-2013.5：双线连续生产，5月份停产10天对冷却机进行更换，作业率
88%-93%，产量24000-27000吨。