3 绿色低碳炼铁工艺创新方向

3. 1 炼铁工艺技术的创新思路

    长期以来，关于炼铁工艺技术的创新，最重要的就是关于非高炉炼铁技术的研究，目的是取消炼焦、烧结工艺，直接使用粉煤、粉矿。随着资源环境约束的日益加剧，这一课题仍将会继续成为广大钢铁科研人员努力奋斗的目标。围绕这一目标，结合现有各种非高炉炼铁工艺技术的研究成果与应用情况，提出几点新的研究思路:

    一是要将新炼铁工艺的开发与可获取的低成本能源、铁矿等资源禀赋情况结合起来，实现低成本炼铁。对于中国钢铁企业来说，就是要首先发展煤基非高炉炼铁工艺技术，所开发的新工艺对煤种、矿品的适应性要强;二是要将新炼铁工艺的开发与煤炭清洁利用技术的开发结合起来，并充分利用过程反应热，实现冶炼过程超净排放与低能耗;三是要将新炼铁工艺的开发与“冶金－ 能源转换－ 煤化工－ 资源再利用”一体化流程工艺技术的开发结合起来，实现钢铁工业的功能拓展;四是要将新炼铁工艺的开发与“智能工厂”的建设工作结合起来，实现生产过程连续化、信息化、数字化、智能化，生产规模灵活可调。

3. 2 强化炼铁相关反应过程的举措

    强化冶炼过程，主要从以下四个方面着手:一是减小固相反应物( 铁矿粉、煤粉、熔剂) 颗粒粒度，以提高其比表面积;二是提高多相反应体系中各物相之间的相对运动速度，以使各相能够快速、充分接触;三是充分发挥铁浴熔融还原比气固两相还原快得多的特性;四是采用富氧或纯氧为铁矿石还原吸热反应创造有利条件，并提高副产煤气热值。以上前两点强调的是要尽量采用流化床或气流床技术，并重点关注气流床炼铁工艺( 如闪速炼铁) ; 第一和第三两点说明熔融还原炼铁技术也是一个重要方向，并尤以直接使用粉状物料( 铁矿粉、煤粉、熔剂) 的一步法熔融还原炼铁工艺( 如ＲOMELT、HIsmelt) 为首选。

3. 3 气流床炼铁工艺研究重点

对于流化床炼铁工艺的研究，主要关注以下几个方面的内容:

( 1) 气流床炼铁炉炉型选择，是卧式( 如闪速炉) 还是立式( 如类似于Texaco 煤气化炉的炉型) ?

( 2) 气流床炼铁炉炉型结构主要参数的设计，是否需要还原性气体的二次喷吹入炉?

( 3) 炉内压力场、速度场、温度场和浓度场的研究，及其对煤炭气化及铁矿石还原反应的影响;

( 4) 炉内反应物颗粒大小对反应速度与还原度的影响，及其对系统总能耗的影响;

( 5) 防止流化床中反应物粘结失流的产生;

( 6) 控制流化床中反应物颗粒、反应产物颗粒被气流夹带，发生短路流;

( 7) 炉内还原反应终了后的出铁、排渣方案设计;

( 8) 副产煤气的除尘净化及余热回收技术研究，以及提高副产煤气的利用附加值;

( 9) 耐火材料的选择。

3. 4 一步法熔融还原炼铁工艺研究重点

对于一步法熔融还原炼铁工艺的研究，主要应关注以下几方面的内容:

( 1) 一步法熔融还原炼铁工艺的连续生产问题;

( 2) 提高二次燃烧率和二次燃烧传热效率，以提高能源利用效率;

( 3) 防止还原区内铁水被再氧化;

( 4) 炉内还原反应终了后的出铁、排渣方案设计;

( 5) 副产煤气的除尘净化及余热回收技术研究，以及提高副产煤气的利用附加值;

( 6) 炉衬耐火材料的防腐蚀及耐火材料的选择。

(来源：《冶金能源》作者林高平等）