COSRED直接还原技术的应用实践

COSRED直接还原技术的应用实践

唐恩李森蓉李建涛周强汪朋陈泉锋付邦豪

（武汉科思瑞迪科技有限公司）

2018年全球直接还原铁（DRI）的产量接近有9800万吨（图1），主要集中在印度、伊朗、俄罗斯、墨西哥等国家（图2），占比达到80%左右，近两年产量有加速增加的趋势，突破一亿吨的产量指日可待。这其中热压块HBI的生产商主要是俄罗斯，委内瑞拉，美国，马来西亚，利比亚和伊朗，冷态DRI的供应商非常少，基本上只有直接还原短流程电炉厂的富余产量，例如在伊朗，还有一些来自巴林。另外，纽柯的特立尼达工厂生产的大量冷DRI运送到其美国的其他钢铁厂。印度生产的海绵铁主要用于国内消费，仅有少量出口到周边市场。

图1 全球直接还原铁产量走势

图2 全球直接还原铁产量分布

随着全球还原铁产量的大量增长，越来越多的中国钢铁企业对其有所认识和了解，仅2019年上半年不完全统计，已从海外进口30万吨以上的还原铁进行钢铁生产，随着钢铁企业对还原铁认知度的不断增加及良好的用户体验，适应我国能源结构特点的COSRED直接还原铁生产技术势必会受到钢铁企业的青睐，未来COSRED基于技术的灵活性处理不同原料生产的各种还原铁产品势必为客户创造价值（图3）。

图3 还原铁产品在钢铁制品中的应用价值

1铁精粉生产直接还原铁

中国作为全球钢铁产量第一大国，未来在还原铁的使用上以普通炼钢还原铁为主，随着选矿技术的进步，使得高品质的铁精粉市场大量供应成为现实，为直接还原铁的发展创造了有利条件。

表1-1 原料条件

表1-2 还原铁产品质量分析（wt%）

*MD=MFe/TFe，即金属化率

表1-3 生产成本

目前，国内铁水的生产成本在2100~2300元/吨，优质废钢的价格也在2500元以上，而自产还原铁价格仅在1600元左右，成本优势明显，加大还原铁的使用量有很好的市场竞争力。

此外，高品质的还原铁熔分后杂质元素少，全铁含量高达99.9%以上，是很好的纯铁及其他优质高端含铁产品的原料（见下表）。

表1-4 熔分后的铁水质量（wt%）

2普通钒钛磁铁矿生产直接还原铁

普通钒钛赤铁矿由于含钛高，导致高炉冶炼透气性差，能耗高，不适宜与高炉流程大比例使用，而COSRED技术有很好的适应性，还原产品高，并能使用高硫煤。

表2-1 原料条件（wt%）

表2-2 还原剂成分（wt%）

表2-3 还原后产品质量（wt%）

对还原后的球团进行了压块后，加入中频炉中熔分，具体过程及铁水成分如下：

冷压块熔分出铁

图2-1 中频炉熔分过程

表2-4 熔分后铁水成分（wt%）

可见，铁水中含铁高，其余有害杂质元素少，是很好的炼钢原料。

3高钒磁铁矿精粉提钒冶炼

COSRED技术为实现复合矿的综合高效利用开辟了一条新的工艺路线，提高了元素的收得率和产品的质量，在高钒铁精粉的处理上具有特有的优势，钒元素的收得率能达到95%以上，较常规的流程提高了40%以上。

表3-1 高钒精粉化学成分

表3-2 还原剂成分

表2-3 还原后产品质量（wt%）

对还原后的还原铁不经压块，直接在电弧炉进行100%的冷料生产测试，过程及结果如下：

图3-1 电弧炉熔分过程

表3-4 熔分产品及收得率

通过电弧炉熔分冶炼，发现直接还原铁的生产较全废钢冶炼有如下操作特点：1）冷装吨铁水电耗600~800kwh，较废钢相当或更低

2）可以实现连续稳定加料或更少批次料篮加料

3）冶炼时间相当或更短

4）起弧容易，冶炼平稳

5）生产噪音大大降低

6）有利于造泡沫渣，渣流动性较好

7）炉内耐材及电极寿命相当甚至更长

8）适应大渣量操作

9）不适应全粉料冶炼

4铁鳞（氧化铁皮）生产直接还原铁

铁鳞作为高品质的含铁固废，目前主要返回烧结使用，造成了资源的错位配置，铁鳞实际是生产高品质产品的一种稀缺原料。

表4-1 原料条件

表4-2 还原铁产品质量分析（wt%）

表4-3 生产成本

这种产品目前在国内，参照优质废钢比价的话，出厂含税售价大概2700元/吨。此种产品在铸造用中频炉上进行了测试，过程及结果如下：

图4-1 熔分过程

表4-4 还原铁替代废钢的应用测试参数

还原铁替代废钢的使用效果：

（1）加料操作：用的振动筛加废钢，废钢大小不均，加料效率低，而球团均匀，操作上更简洁、方便。

（2）烟气量：废钢主要是烟气量大，海绵铁加入后产生大量的煤气，主要是火焰燃烧，有利于提供热能，对生产未有不利影响。

（3）渣量：由于用的是高品位的海绵铁，渣量基本与废钢相当，渣量较小，不影响操作。

（4）电耗：相同配比下，电耗相当。

（5）原料成本：优质废钢价格2800元/t，海绵铁生产成本2200元/t，吨钢综合成本较废钢冶炼大致低10~20元左右，成本上有优势。

（6）冶炼时间：基本与废钢冶炼时间相当，40min左右。

（7）残余元素：表明海绵铁能稀释其他有害元素，提高产品质量。

5含锌尘泥脱锌及生产高金属化率球团

表5-1 原料条件

表5-2 还原铁产品质量分析（wt%）

表5-3 脱除效率（wt%）

1）球团中铁的金属化率基本都能达到90%以上，煤基竖炉的还原功能完全可以满足含锌固废还原的需要。

2）煤基竖炉能确保脱锌效率达到90%以上，其它碱金属如K、Na、Pb的脱除率分别保持在70~80%，60~70%，90~100%，Zn、K、Pb的脱除效果较好。

表5-4 生产成本