直接还原铁隧道窑生产工艺介绍

直接还原铁介绍

直接还原铁隧道窑生产工艺介绍

还原铁工艺根据使用还原剂的不同，可分为两大类：使用气体还原剂的气基直接还原法和使用固体还原剂的煤基直接还原法。气基直接还原法，主要分布在中东、南美等天然气资源丰富的地区，这些地区以电炉短流程为主的钢铁工业也得到迅猛发展。代表工艺为Midrex竖炉法、HYL、反应罐法和流态化法。煤基直接还原法，主要分布在南非、印度、新西兰等地，天然气资源有限，但有优质的铁矿资源和丰富的煤炭资源。代表工艺有SL-RN法和Krupp法。

我国从能源储量和合理利用考虑，还不能为冶金工业生产提供足够的天然气，即使有气可用，成本也太高，生产一吨海绵铁，若用天然气要400-500m3，天然气部分的成本就占600-750元；若用煤气，要1600m3，煤气成本1600元。因此气基直接还原无法考虑。目前在我国使用的工艺有隧道窑工艺、回转窑工艺和倒焰窑工艺三种，均为煤基还原法。

倒焰窑在我国发展较早，其特点有：投资少、上马快、成本低、规模灵活、操作简单、对原料要求低，但其产品质量差且不稳定，生产效率低、能耗高、劳动强度大、操作环境差、环境污染严重、装备水平落后、全人工操作，无机械化可言，但因其投资少还有一些小型企业在使用。但国家不提倡使用。

回转窑工艺的特点：机械化程度较高、劳动强度较低，但也存在着产品成本高、投资大、易于发生结圈故障、产品质量不高、产品分化率高、对原料及还原剂要求苛刻、生产效率较低、热效率低、填充系数低等缺点，在国内有几家使用过，但均不太成功。

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另在我国也有一些科研单位进行过其他工艺的试验与研究，但均未取得有效进展。

隧道窑工艺具有工艺成熟可靠、投资少、见效快、成本低、产品品位高且稳定、操作简单、设备运行稳定、能耗低、对原料的要求不苛刻、规模灵活、填充系数高（一般在30%以上）等优点。但过去也存在着劳动强度大、机械化程度较低的缺点，在我国有十几家海绵铁厂在使用，属成熟可靠使用最多的工艺。

针对各种工艺的优缺点，结合实际情况，本项目拟采用全自动化隧道窑生产工艺（见工艺流程图）。

下面对隧道窑生产工艺做一简单介绍：

隧道窑罐装法生产直接还原铁是将精矿粉、煤粉、石灰石粉，按照一定的比例和装料方法分别装入还原罐中，然后把罐放在窑车上推入隧道窑中，料罐经预热1150℃加热还原和冷却之后，使精矿粉还原，得到海绵铁的方法。

隧道窑生产工艺的特点： (1).原料、还原剂、燃料容易解决

此方法使用的原料是精矿粉（或铁鳞），这远比富铁块矿好解决，同时，生产中不需要把精矿粉先变成氧化球团，生产费用也低；还原剂是普通无烟煤粉或焦碳末，煤中灰分熔点也不要求很高；供热的燃料是普通动力煤或煤粉，有多余高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气、混合煤气、石油气的地方也可用这些气体做热源，还可使用发生炉煤气或重油作为热源。

(2).生产工艺容易掌握，生产过程容易控制

隧道窑工艺采用煤、煤气、重油或煤粉的加热方式，燃烧室设在沿隧道

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窑长度方向的两侧墙上，根据炉温的加热曲线调整燃量或燃气量，使炉内温度稳定地控制在一定的范围内。正常反应的炉内温度为950——1180℃。对于隧道窑车上的罐连续地从窑头装入窑内，经过预热段、还原段、保温缓冷段后，完成还原过程，进入卸料工序；因此，隧道窑工艺容易掌握，过程容易控制。

(3).设备运行稳定，产品质量均匀

隧道窑海绵铁工艺的工序环节少，设备简单，隧道窑的特殊结构保证了运行可靠，隧道窑本身在上述焙烧温度下寿命很长，几乎没有故障可出。因为每个料罐都在同样的气氛下，经过同样时间的预热、焙烧还原、保温缓冷的过程，在一定容积的焙烧罐内，精矿粉和煤粉按照一定的比例和装料方法装入焙烧罐后，在一定的焙烧温度和焙烧时间的条件下必然能得到一定金属化率的产品。产品质量必然是均匀的，生产实践已证实了这一点。

窑炉是海绵铁生产的关键设备。2004年之前，我国部分海绵铁生产厂家从倒焰窑改为煤烧隧道窑，使还原工段设备档次上升了一个台阶。但煤烧隧道窑存在环境污染、能耗高等问题，根据国家的环保政策，隧道窑煤气化已势在必行，2005年开始，我国新上的海绵铁项目绝大部分采用了煤气，加之国家行业管理部门提倡鼓励新上长窑、大窑，以形成规模经济、降低能耗和提高经济效益，在这种背景下，新一代大型煤气隧道窑应运而生。

海绵铁出厂标准

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隧道窑还原工艺流程

自动装卸料系统工艺流程图