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        鐵精礦復合粘結劑球團直接還原法實現創新

        時間:2020-07-29 瀏覽:759次

          項目負責人邱冠周教授、博士生導師,中南大學副校長。中國顆粒協會常務理事、中國礦業學會理事、中國大洋協會常務理事及教育部科學技術委員會材料學部副主任。在礦物加工科技領域承擔過21項重要科研項目,15項成果通過省部級鑒定,獲國家科技進步一等獎1項,國家科技進步二等獎1項,國家發明二等獎1項;省部級一等獎6項、二等獎4項;2項科技成果分別被評為1998年和2002年中國高校十大科技進展。獲得國家發明專利8項;被評為國家有突出貢獻的博士、入選教育部跨世紀人才42名首批專家和國家有突出貢獻的中青年專家,是礦物加工國家創新群體的學術帶頭人和“973”項目科學家。針對我國鐵礦資源特點,他所領導的課題組經過十多年的攻關,成功開發出“鐵精礦復合粘結劑球團煤基直接還原新工藝”,該成果獲2005年度國家發明二等獎。

          直接還原鐵含鐵量高、成份穩定而純凈,不僅是替代廢鋼的理想電爐原料,而且是冶煉優質鋼和特殊鋼時不可缺少的稀釋劑,發達國家電爐爐料比中DRI已高達40%%-50%%。目前世界鋼鐵生產正加速向“直接還原鐵/廢鋼—電爐煉鋼”的短流程方向發展,直接還原鐵生產已成為發展熱點之一。

          目前我國鋼鐵產量很大,但優、特鋼比例偏低,品種結構不合理,仍需大量進口。電爐是公認的冶煉優、特鋼有效手段,我國電爐鋼的生產能力目前已達4000萬噸/年以上,尚有一批大型電爐在建或即將投產。但廢鋼特別是直接還原鐵資源的短缺,已嚴重制約了其生產能力的發揮和產品檔次的提高。一部分企業采用加鐵水的辦法來補充廢鋼和直接還原鐵資源的不足,但只能生產普通鋼材。我國電爐鋼比僅18%%左右(發達國家已在50%%以上),直接還原鐵在電爐爐料比中平均不到5%%(世界平均水平為15%%),其中大部分直接還原鐵是從國外進口的。因此,加速發展直接還原鐵的生產是實現我國鋼鐵工業結構調整、質量優化的戰略需要。

          直接還原鐵的生產方法有多種,但由于我國天然氣和優質鐵塊礦資源缺乏,而非焦煤資源十分豐富、分布較廣。因此,我國適合發展以鐵精礦球團為原料的“回轉窯煤基直接還原法”。此類方法中,目前技術成熟、應用較廣的為“二步法”直接還原工藝。它以膨潤土為粘結劑,將鐵精礦造球,先經高溫(1200-1300℃)氧化焙燒固結后,再入窯進行高溫(1050-1100℃)直接還原,故需經兩步高溫過程方能獲得直接還原鐵。所以其工藝流程長、高溫設備多、建設投資大、能源消耗高、加工成本高、產品鐵品位低。此外,氧化球團礦孔隙率小、還原速度慢、還原過程中存在著較嚴重的粉化現象。這都嚴重制約了其推廣應用和我國直接還原鐵生產的發展。

          本發明是根據我國經濟建設之急需,針對鐵精礦球團二步法回轉窯直接還原工藝中需二步高溫過程、流程長、窯容利用系數低及粉化率高等技術難題,在原國家計委和國家科委的立項支持下,由研究、設計和生產單位通力合作、八十多位科研人員歷經十余年努力所取得的研究成果。

          該成果發明了具粘結、放熱、催化等多項功能的復合粘結劑及與之配套的混合料活化預處理工藝、強制分級造成球技術、“全窯高溫、快速還原”的直接還原熱工體系,以復合粘結劑球團取代高溫氧化焙燒球團入窯,由此省掉了一步高溫(1200℃以上)氧化焙燒過程及相關設備,變兩步高溫為一步高溫過程生產直接還原鐵。從根本上解決了上述技術難題。經原冶金部組織的20個單位的34位專家鑒定,認為本發明“國內外尚無先例。是煤基回轉窯直接還原的一項重大的工藝技術突破”,“具有創新性、開拓性”。為我國直接還原鐵生產的發展開拓了一條新途徑。

          本發明于1992年在原冶金部西昌410廠成功地完成了工業性試驗,分別于1998年和1999年在山東魯中冶金礦山公司、北京密云冶金礦山公司建廠投產。其中密云冶金礦山公司直接還原球團廠的主要技術經濟指標為:窯容利用系數0.8t/m3?d、金屬化率94%%、磁性粉率<2%%、煤耗650Kg/t.DRI左右、產品含鐵90%%以上、作業率92%%以上。已達到回轉窯直接還原的國際較前水平。設計能力為年產6.2萬噸的回轉窯,實際年產量已達9萬噸以上,近三年累計經濟效益13972萬元。

          經生產數據的對比、計算,“二步法”工藝相比,本發明工藝流程縮短40%%左右、基建與設備投資減少30%%以上、節煤15%%左右、節電約20%%、降低成本21%%、產品含鐵量提高1.0%%,經濟、社會效益都十分顯著。因而勢必易為廠家所接受,能較快的推廣應用,具有很強的市場競爭力。