【产业研究】利用高品位块矿生产直接还原铁案例分析

冷枫

2、具体准备工作
如前所述，在将块矿引入混合炉料之前，设备运行稳定至关重要。改变混合炉料总是会带来设备运行不稳定的风险。在本案例研究中，在使用块矿之前，需要解决如下几个方面的问题：

1）炉床温度

稳定的设备通常最大只有大约10℃的炉床温度变化，所研究设备的炉床温度波动范围为85℃。米德雷克斯竖炉分为几个区域，包括上部还原区（铁矿石在此区被热还原气加热和还原成直接还原铁）、中间过渡区（避免冷却气和还原气相混）、下部冷却区（用冷却气将热的直接还原铁冷却到较低温度），可以看出每个区域的温度不同，即存在热区和冷区。在距工艺气体入口最远的地方存在着工艺气体围管堵点，在此气体速度最低。通过检查和清理所有围管的堵点可以解决这个问题。此外，分析气体喷嘴处的气流速度，建议关闭25%的喷嘴开口，以提高进入炉床的气体速度。

2）输送工艺气体围管温度

在米德雷克斯设备中，优先以自动运行模式对工艺气体围管温度进行控制。遵守炉床温度操作准则标准，结合工艺气体流量及炉料比率，将炉床温度保持在最佳且稳定的状态(±10℃)，以确保产品质量和工艺稳定性。由于失效的热电偶不能提供自动运行所需的炉床温度反馈，因此自动床温控制在研究设备中不能实现。

3）直接还原铁的输出

直接还原铁输出的变化会导致工艺不稳定，影响还原气体温度、炉顶煤气温度、系统温度、顶部煤气、炉顶温度等工艺参数，从而导致直接还原铁质量不稳定。一项研究显示，当直接还原铁产量随着时间的推移而增加时，直接还原铁出口的压力显现。建议增大直接还原铁的排出能力，这样可以保证产出的直接还原铁在当前平均40%以上的生产率时，运行波动小于±2吨/小时。

4）原料构成

改变原料构成会导致生产出现不稳定的情况。用于研究的设备目前正在使用来自三个料仓的混合炉料。每个料仓由不同的原料供应商负责。使用软件评估最佳原料构成，确保选择出最佳组合，并制定了分阶段引入块矿的计划。

此外，在决定电弧炉的炉料配比时，还需要考虑如下因素：①要生产的钢的质量，这在确定生铁与废钢用量时至关重要；②废钢中铜及其他杂质含量；③使用或增加直接还原铁用量时，随着脉石的增加，需要调整电弧炉造渣制度，可能导致钢产量显著损失。④在直接还原生产中粉末的增加会降低电炉的钢水收得率。

5）炉料给料装置

在米德雷克斯直接还原竖炉中，给料机的设计旨在促进炉床的均匀移动，并减少工艺不稳定时形成的黏结块尺寸。给料速率方面，每个料仓的给料速率应保持稳定，一旦料仓给料速率大幅波动，产量就会发生变化，从而难以保持一致的产品质量和工艺。此外，如果给料机速度过快会导致炉料被粉碎，进而产生更多的粉料。

6）重整装置温度控制

重整装置温度控制是确保直接还原生产工艺稳定的基础。当重整装置温度控制不精确时，重整气体质量、气体体积、产品质量和天然气消耗都会受到影响。可以通过向主烧嘴添加天然气来稳定重整装置的温度。根据米德雷克斯的设计，允许使用主烧嘴的天然气对重整装置顶部温度进行精细调节。相对于热值波动的重整装置顶部气体燃料，天然气具有更为稳定的热值。由此，需要使用少量天然气对温度进行必要的调整。