2015年,國內第一座非高爐熔融還原煉鐵爐—歐冶爐在新疆八鋼投產,其工藝特點是原料(球團、燒結礦、熔劑等)進入還原豎爐后,通過爐內的還原煤氣將含鐵原料進行預加熱和預還原,然后送入氣化爐內,在全氧冶煉下,實現(xiàn)終還原、熔化、去除鐵水雜質,最后產生鐵水和煤氣,煤氣再經過熱旋風除塵后,送入還原豎爐作為還原氣。豎爐產生的頂煤氣經過脫碳凈化后噴吹入氣化爐風口,從而實現(xiàn)了歐冶爐煤氣自循環(huán)工藝路線。歐冶爐工藝流程見圖3。
八鋼歐冶爐以探索區(qū)域資源利用效率最大化和低碳冶金技術為目標,圍繞原燃料結構調整、工藝再造與功能拓展、生產操作優(yōu)化、系統(tǒng)資源耦合及綠色生態(tài)煉鐵等開展了大量的生產試驗研發(fā),通過工藝技術改進,生產運行穩(wěn)定性和成本競爭力明顯增強,形成了擁有自主知識產權的非高爐熔融還原煉鐵工藝技術。
關鍵技術研發(fā)與應用
原燃料結構調整:充分利用當?shù)貏恿γ捍鎵K煤和冶金焦,解決了焦煤資源緊缺的問題。
工藝技術再造:開發(fā)氣化爐拱頂造氣技術、豎爐CGD工藝技術、歐冶爐煤氣自循環(huán)技術。拓展爐體功能,提升了各功能區(qū)的效率和穩(wěn)定性。
工藝裝備研制:開發(fā)了歐冶爐專用噴煤燒嘴和專用風口氧煤燒嘴,研發(fā)高溫國產布料裝置、實現(xiàn)了國產垂直膠帶機膠帶的應用,并通過優(yōu)化粉塵線等關鍵設備的結構,延長了設備的使用壽命。
生產操作優(yōu)化:開發(fā)了低成本烘開爐、快速休送風技術、高效煤制氣技術、低硅冶煉技術等,形成了一整套歐冶爐獨有的操作技術。
系統(tǒng)資源耦合:實現(xiàn)了歐冶爐與高爐的資源耦合,把歐冶爐高質量煤氣應用于高爐煤氣噴吹,將高爐篩下焦丁應用于歐冶爐等技術,提升了系統(tǒng)資源的使用效率和價值。
探索綠色生態(tài)煉鐵:根據(jù)歐冶爐獨有的工藝特點,將含碳、含油、高硫等危險廢棄物以及社會有毒、有害有機廢棄物等,通過歐冶爐的無害化處理,既消納了城市危廢,又無二噁英等排放,為現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)融入城市生態(tài)圈提供了新的解決方案。
取得的成果
自2015年起到2017年,對歐冶爐工藝和設備進行了大量技術改進和優(yōu)化,生產運行趨于穩(wěn)定。2018年到至今已連續(xù)穩(wěn)定運行4年,作業(yè)率由80.7%提高至93.5%,各項指標明顯提升,具備年產120萬t鐵的能力,見圖4、圖5。2020年,消納工業(yè)固廢和社會危廢29700t,鐵水成本同比高爐降低95元/t鐵水,見圖6。