转底炉的发展及其功能

转底炉的发展及其功能

佘雪峰;孔令坛

【摘要】Experiment or industrial practices on disposal of dust generated by iron and steel plant, production of sponge iron and comprehensive utilization of compound mineral were introduced briefly and the development of Rotary Hearth Furnace(RHF) was comprehensively discussed in domestic and overseas. American, Japan, China and Korea had disposed the dust and sludge generated by iron and steel plant. Hazardous elements were removed from the dust and the zinc was recycled for improving the environment. At the same time metallized pellets and hot briquette iron(HBI) were produced by RHF used as raw materials of BF. In addition, DRI produced by RHF was used as raw materials of steelmaking which can be simplified the steelmaking process. Many compound iron ore containing vanadium, titanium, boron, magnesium, rare earth were investigated in lab and industry.%在对国内外转底炉的发展进行综合论述的同时，简要介绍了转底炉在处理钢铁厂粉尘，生产海绵铁，以及复合矿综合利用方面的实验研究和工业生产实践。美国、日本、中国和韩国已经利用转底炉处理钢铁厂粉尘和污泥，去除其中有害元素，生产金属化球团矿或压块，作为炉料返回高炉，同时回收锌等有价元素，并改善了钢铁厂的环境。此外，转底炉生产海绵铁（DRI），作为炼钢的原料，简化钢铁生产流程。近年来利用转底炉处理复合铁矿石，如含钒、钛，含硼、镁，含稀土和氟等铁矿正在实验室研究和工业试验之中。

【期刊名称】《山东冶金》

【年(卷),期】2015(000)006

【总页数】5页(P1-5)

【关键词】转底炉;直接还原;粉尘处理;复合矿;综合利用

【作者】佘雪峰;孔令坛

【作者单位】北京科技大学，北京 100083;北京科技大学，北京 100083

【正文语种】中文

【中图分类】TF556

转底炉技术属于煤基直接还原工艺中发展较快的一种，其最初的目标是处理含铁废料［1-2］，并回收其中的有用元素，如Cr、Ni、Zn、Pb、K和Na等。其后美国、日本、中国等将转底炉进一步开发应用于铁矿石的直接还原和熔融还原，并分别建立了工业示范厂［3-5］。转底炉直接还原工艺主要包括配料、制团、烘干、高温还原、成品冷却、烟气余热回收、烟尘中有用元素回收等主要工序［6-8］，从20世纪末，我国开始研究开发用转底炉处理复合铁矿，如处理四川的钒钛磁铁矿，包头的含稀土和氟的铁矿石，辽宁的含硼、镁铁矿石，有的已经进行了工业规模生产，有的尚处于实验室研究阶段。

转底炉将所需处理的含铁原料和还原剂（煤炭）按照一定的比例配合，再经过混合、制团、烘干，然后将生球送入转底炉，在转底炉内经过1 250～1 350℃的高温快速还原，得到金属化球团，然后高温金属化球团由螺旋出料机排出，经过冷却，便得到成品金属化球团。转底炉排出的废气温度通常在1 000℃以上，必须利用余热锅炉回收余热，若采用的原料是钢铁厂含锌粉尘，则于铁氧化物还原的同时，锌、

铅、钾、钠等被还原和挥发并进入烟气，烟气经降温后，将携带的上述物质通过袋式除尘器收集起来，是为副产品。转底炉直接还原工艺对于原料、还原剂要求不太严格，可处理的原料范围广，不仅可以利用自然资源，而且能够处理各种含铁粉尘，是钢铁厂保护环境的设施，因此，在钢铁和有色冶金领域有广阔的前景。

2.1 转底炉在国外的发展

20世纪50年代，美国Midrex公司的前身Ross公司发明了含碳球团—转底炉直接还原法，并于1965—1966年在明尼苏达州的Cooley进行了2 t/h的热模型试验，获得成功，由于还原过程很快（20 min左右），故取名为Fastmet［1-2，9］。从60年代到90年代，Fastmet工艺由2 t/h的试验规模，发展为年产50

万t金属化球团矿的现代化生产设备。在此期间，以Fastmet工艺为主旨的研究

很多，并发表了许多文章，足见其基础研究和工艺设计已相当成熟。1974年，加拿大的国际镍（集团）—Imnetco公司把转底炉用于处理不锈钢的粉尘，回收金

属Cr和Ni，取得良好的经济效益。该公司将转底炉预还原的产品—金属化球团，直接热装进入电炉冶炼，并命名为Inmetco［10-16］，Fastmet和Inmetco工

艺流程基本类似，其工艺流程如图1所示。

20世纪90年代以来，日本新日铁与美国公司合作，利用Fastmet工艺处理钢铁

厂含锌粉尘，取得了成功，并建起了工业生产规模的设施。2000—2009年在Kimitsu，Hikari，Hirohata相继投产5座处理钢铁厂含锌粉尘的转底炉［17-21］。2006—2009年日本又相继建成了3台处理钢铁厂含锌粉尘的转底炉，最

大者达到30万t。此外，韩国浦项、光阳钢铁公司在2009年也建起了20万t的转底炉，用于粉尘处理，各项生产指标均达到设计水平。

2.2 转底炉在我国的发展

1992年北京科技大学物理化学系在实验室工作取得成功的基础上，与舞阳钢铁公司合作，在现场建造了一座直径3 m的转底炉热模型，设计年生产能力为3 000 t