COREX工藝是1977年纔開始研究,1989 年纔開始應用的熔融還原技術,是一項非常年輕的鍊鐵技術。 如圖1,上面是還原豎爐,塊礦、球團礦、熔劑從它的頂部加入。 它產生的高溫煤氣也由頂部排出經過一系列的處理,大部分通入上部的還原豎爐。
- 燃燒和氣化過程生成的煤氣再由爐頂連續排出,進入煤氣處理系統。
- COREX爐中煤氣溫度高於850℃時會發生礦石粘結,低於700℃時又容易發生析炭反應。
- COREX熔融氣化爐爐頂的加煤孔安裝了萬向布料器,像高爐的無料鍾一樣,可以實現任意角度的布料。
- 還原氣中S以H2S和COS形式存在, 當含量超過0.087%時,將和Fe反應生成FeS。
- Corex 熔融還原法是奧鋼聯開發的非焦鍊鐵技術, 也是唯一實現工業化的熔融還原技術。
燃燒和氣化過程生成的煤氣再由爐頂連續排出,進入煤氣處理系統。 處理後的煤氣一部分返回還原豎爐作爲熱源和還原劑,一部分回收它用。 corex COREX是由奧鋼聯開發的一種使用塊礦或球團礦作原料、使用非焦煤作還原劑和燃料的熔融還原鍊鐵工藝。 所以COREX完整的意思是直接用煤來鍊鐵作爲它的終極目標。 高爐鍊鐵是用粉礦和粉煤, 但粉礦必須通過燒結廠燒結成燒結礦,粉煤必須通過煉焦廠將其結焦成焦炭,然後供高爐鍊鐵。 因而流程短、工序少、污染輕、可以不用資源稀缺的煉焦煤。
corex: COREX
項目實施後,將逐步利用塊煤篩下粉煤和除塵煤粉,使COREX-C3000爐直接利用粉煤,對降低鍊鐵成本、改善經濟技術指標、提高工藝競爭力具有重要意義。 加大了爐身角,以利於爐料的順行;增大了煤氣圍管的直徑及圍管以下部分的高度;提高豎爐下部的壓差,防止或減少氣化爐煤氣通過海綿鐵下料管直接竄入還原豎爐,導致局部爐料溫度過高,產生粘結。 寶鋼COREX-C3000的預還原豎爐(總高29m、還原段12m、內徑8m)下部水平沿圓周方向佈置了8臺螺旋排料機,連續地在熱狀態下向熔融氣化爐供料。 熔融氣化爐(高33m、爐缸內徑9m)設28個氧氣風口,氧氣風口由風口小套、風口大套及氧槍組成。 在半焦固定牀上方的拱頂空間設有6個氧氣燒嘴,以改善和調整熔融氣化爐拱頂的熱狀態。
- 所以COREX完整的意思是直接用煤來鍊鐵作爲它的終極目標。
- 2007年11月,世界第一套COREX-C3000在寶鋼羅涇投產。
- 將爐腹角加大到22°,以避免冷卻壁燒蝕;風口以上採用2段銅冷卻壁,增大半焦炭牀的體積;增加出鐵口的長度和死鐵層的深度,以減輕鐵水對爐缸的沖刷侵蝕;風口以上的半焦牀高度由7m增加到10m。
- 因此, 煤種的選擇和合理利用是該工藝的重要技術和限制因素。
海綿鐵( ℃)、非焦煤、一定比例的焦炭和熔劑通過海綿鐵螺旋加料機加入到下部的熔融氣化爐中。 熔鍊氣化爐有兩個作用,即將海綿鐵熔鍊成鐵水及產生還原豎爐需要的還原氣。 熔融氣化爐內的燃料爲非焦煤,通過煤料斗加入到爐內,助燃劑使用工業純氧,煤與氧燃燒放出熔鍊和造氣所需的熱量。
corex: COREX鍊鐵工藝
Corex工藝對煤的特殊要求不僅表現在化學成分和物理性能上, 對煤的塊度有嚴格要求。 corex2025 因此, 煤種的選擇和合理利用是該工藝的重要技術和限制因素。 COREX工藝需使用天然礦、球團礦和燒結礦等塊狀鐵料;燃料爲非焦煤,爲了避免爐料粘結並保持一定的透氣性,還需要加一定數量的焦炭;熔劑主要爲石灰石和白雲石。 原燃料經備料系統處理後,分別裝入礦倉、煤倉和輔助原料倉,等待上料。 與COREX-C2000相比,寶鋼COREX-C3000在熔融氣化爐、還原豎爐、爐體冷卻系統、布料系統以及耐材系統等方面進行了相應改進。 2008年4月,寶鋼試製成功了COREX-C3000噴煤技術,並計劃於年底投入工業應用。
南非撒丹那的COREX-C2000於1998年12月建成投產,設計年產量65萬t,原料中60%~80%爲塊礦,20%~40%爲球團礦,每年還使用30多萬t熔劑等副原料。 該套COREX-C2000的設計焦比爲5%,但由於使用80%的塊礦,煤的質量不佳,焦比過低時爐況不順,因此目前該設備的焦比爲13%左右,其中11%從豎爐加入,2%直接加入到熔融氣化爐。 corex2025 燃料比1050kg/t左右,扣除5%的水分,幹基燃料比1000kg/t。
corex: COREX質能特點
公司每年都需定期(半年一次)對爐內進行清空處理,對結塊爐料進行清除。 目前COREX-C2000設備的作業率爲80%-90%。 由於焦炭使用量少,因此死料柱較軟,鐵口泥包不易形成,鐵口深度維持在1.5-1.9m。 2002年5月,公司對COREX-C2000進行了中修,將熔融氣化爐第5、6段鑄鐵冷卻壁換成了銅冷卻壁,並進行了噴塗。
corex: 南非
正常生產狀態下,鐵水硅含量0.5%以下,硫0.05%左右。 年產水渣量27萬t左右,渣中含SiO2 corex2025 30%左右,含CaO35%左右,含MgO11.5%左右,Al2O3 15.7%左右。 corex2025 corex COREX-C2000的布料可分別從氣化爐和豎爐處加入,煤和少量副原料從氣化爐加入。 COREX熔融氣化爐爐頂的加煤孔安裝了萬向布料器,像高爐的無料鍾一樣,可以實現任意角度的布料。 COREX爐中煤氣溫度高於850℃時會發生礦石粘結,低於700℃時又容易發生析炭反應。
corex: COREX技術簡介
而爲什麼需要一定的焦炭比例, 除了保證爐缸氣流分佈以外, 還沒有其它更好的解釋, 即相當於在Corex爐缸內存在和高爐一樣的焦炭死料區, 焦炭同樣起到料柱骨架作用。 Corex工藝能耗高的原因是從爐內排出的廢氣溫度較高, 南非Saldanha生產班報數據表明在1070~1091℃; 同時排出煤氣熱值高, 表2是氣體成分表。 和高爐煤氣熱值3200kJ/m3相比, Corex corex2025 corex 產生煤氣熱值高2.5倍。 這是Corex工藝必須配套預還原或發電以回收煤氣潛熱和化學熱的原因。 而對於預還原過程, 由於氣體中CO2含量比較高, 因此, 對預還原氣體進行處理脫除部分CO2是必須的。
corex: Announcement on Upgrading COREX Electronic Trading System
由於爐缸爐襯侵蝕嚴重,因此公司2008年對熔融氣化爐進行大修。 該COREX-C2000設備第一代壽命爲9~10年。 Corex工藝重要特點是如何有效利用過程產生的煤氣。 表1是南非Saldanha、印度JVSL和寶鋼高爐實際生產的燃料消耗。 儘管Corex的能耗水平進一步得到改善, 但2003年9月其實際消耗的燃料比寶鋼高爐水平要多近一倍。 在Corex開爐初期, 焦炭比例達到20 %~30 %才能保證足夠的生產率, 即使在穩定生產階段, 10%~15%的焦炭比例是不可少的。
corex: COREX技術簡介
Corex煤氣熱值高, 主要是H2和CO含量高, 與使用的燃料主要以煤粉爲主, 揮發分在25%~30%有關。 印度Corex設有兩排風口, 下風口以空氣和部分富氧鼓風爲主, 上風口主要是富氧鼓風, 噴吹部分回收粉塵, 並燃燒部分H2和CO, 以保證足夠的熱量。 但Corex爐內的熱交換和高爐是不一樣的, 高爐的逆流傳輸過程時間相對較長, 所以熱量利用比較充分。 早在1989年12月, 在南非ISCOR公司的Pretoria廠建成投產了世界上第一臺年產生鐵30萬噸的Corex設備, 即C -1000。 將礦石、一定比例的焦炭和部分熔劑裝入預還原豎爐,在爐料下降過程中完成預熱和還原。 降至豎爐底部的礦石已被還原成金屬化率大於90%的海綿鐵。
corex: Announcement on Upgrading COREX Electronic Trading System
同時, Corex爲了形成合適的爐渣成分, 保證冶煉的正常進行和鐵水質量, 必須加石灰石或白雲石等熔劑。 原燃料中的S主要以FeS和FeS2形式存在, 和CaO、MgO在碳作用下形成CaS、MgS。 還原氣中S以H2S和COS形式存在, 當含量超過0.087%時,將和Fe反應生成FeS。 如果噴吹煤粉或礦粉,在氧存在的條件下,FeS 和FeS2將和氧反應生成煤氣中的SO2, 熔劑分解後的產物對其有脫除作用。 因此, Corex過程產生的廢氣中SO2含量並不高。 但爲了滿足鐵水對硫的要求,以及克服H2S和COS對生產過程和設備的影響,必須嚴格控制原燃料的硫含量。
將爐腹角加大到22°,以避免冷卻壁燒蝕;風口以上採用2段銅冷卻壁,增大半焦炭牀的體積;增加出鐵口的長度和死鐵層的深度,以減輕鐵水對爐缸的沖刷侵蝕;風口以上的半焦牀高度由7m增加到10m。 2007年11月,世界第一套COREX-C3000在寶鋼羅涇投產。 COREX-C3000的設計充分吸取了C1000和C2000的經驗,克服了其不足,在爐體、耐材、冷卻系統以及布料裝置等方面做了大量改進,設計年產能達到了150萬t。
Corex使用的原料品位達到65%以上, 而高爐原料在60%以下, 所以原料中脈石含量有很大差別。 Corex使用的燃料包括煤和10%~20%焦炭, 表4是Corex使用煤的物理化學成分要求。 而實際情況下各廠略有差別, 表5是南非和印度使用的實際煤種。
少部分與豎爐頂部的排出煤氣匯合在一起形成輸出煤氣,作爲二次能源供鋼鐵廠使用。 Corex 熔融還原法是奧鋼聯開發的非焦鍊鐵技術, 也是唯一實現工業化的熔融還原技術。 通過 Corex 熔融還原鍊鐵將作爲鋼鐵企業的前道工序,爲鍊鋼工序生產鐵水。 使用這種工藝替代傳統的高爐冶煉流程工藝,對於鍊鐵鍊鋼企業降低鍊鐵成本、改善經濟技術指標、提高工藝競爭力具有重要意義。