我国煤基隧道窑直接还原铁生产现状及发展
梁文阁
Present Status and Development of Coal Based Tunnel Kiln Direct Reduced Iron Production in
China
Liang Wenge
(Central Iron and Steel Research Institute, Beijing 100081) 1997年世界直接还原铁产量达到3 620万t；预计2 000年达5 000万t，2010年可达7 000万t。
世界上直接还原法按使用还原剂种类可分为气基直接还原法(生产能力占92%)和煤基直接还原法(生产能力占8%)。
煤基直接还原法按还原装置类型分为回转窑、固定床(隧道窑)、旋转床、竖炉。
国外隧道窑生产直接还原铁情况见表1。
表1 国外隧道窑直接还原铁的生产
Table 1 Production of overseas tunnel kiln direct reduced iron
国别和地名 米尔顿 (加拿大) 蒙德雷 (墨西哥) 建立 直接还原铁 隧道窑规模和生产能力 年代 用途 粉末冶金及 1950 1座隧道窑年产9 000 t 代替废钢 1952 1座隧道窑年产1万t 冶炼普通 沸腾钢 卡姆配斯脱拉 1952 2座隧道窑年总产5万t 生产特殊钢 (巴西) 俄亥俄州 (美国) 1954 1座隧道窑年产8 000 t 粉末冶金 川崎钢公司 1966 2座隧道窑年总产2万t 粉末冶金 (日本) 同和铁粉公司 1965 2座隧道窑年总产2万t 粉末冶金 (日本) 日本铁粉公司 1965 1座隧道窑年产1万t 粉末冶金 (日本) 苏林粉末冶金厂 1965 1座隧道窑年产1万t 粉末冶金 (原苏联)
我国在50年代末和60年代初粉末冶金工业普遍采用倒焰窑和反射炉等小批量地生产直接还原铁，用于生产还原铁粉。1965年上海粉末冶金厂建立我国第1座38.5 m隧道窑开始成批量地生产直接还原铁。70年代最长的隧道窑为68 m。80年代武钢粉末冶金公司建成1座105 m隧道窑，90年代武钢粉末冶金公司又建成1座154 m隧道窑。1997年马钢铁合金厂建成1座166 m隧道窑，到目前为止国内建有约40座小型隧道窑。1994年全国生产直接还原铁约5万t用于生产还原铁粉。
我国煤基回转窑直接还原法于1989年在福州特钢厂40 m回转窑工业试验成功后，先后在辽宁喀左、天津钢管公司、山东鲁中矿公司、吉林桦甸、北京密云铁矿建设6座回转窑，总生产能力为46.2万t。回转窑法工艺成熟、机械化自动化水平高，产品质量好，能耗低，但是由于投资大，在经济不发达地区其发展受到一定限制。
由于国内市场对钢铁产品的品种和质量要求不断提高，导致电炉炼钢对业已紧俏的优质废钢的迫切需要。直接还原铁是优质废钢的理想代用品，为此促进了煤基回转窑的建设，同时也带动了隧道窑的发展。 1993年山东莱芜粉末冶金厂首先在2座54 m隧道窑试生产炼钢用直接还原铁供莱钢特钢电炉炼钢用，该厂于1995年又建1座66 m隧道窑用于生产炼钢用直接还原铁。
1 我国隧道窑法直接还原铁生产现状
1.1 我国隧道窑建设概况和特点
我国隧道窑法直接还原铁厂从1993年至1997年全国建成12家(厂或公司)，共建有隧道窑17座，设计年生产能力为17.4万t。其中有8家共10座隧道窑进行正常生产，有2家2座隧道窑经试生产后因销路等问题已停产，尚有5座隧道窑建成后未投产(见表2)。
表2 我国隧道窑直接还原铁厂
Table 2 Manufacturers of tunnel kiln direct reduced iron in China
实际生隧道窑设计工艺参数 建产能 窑 长度宽度高度座力/万/m /m /m 数 .-1ta 0.3 0.6 0.5 1.0 54 66 55 75 1.6 1.6 1.2 1.2 2 1 生 产 (试生投产日产) 期 座 数 2 1 1 1 1993 1995.4 1993 1995 序号 厂 名 备注 1 2 山东莱芜粉末冶金厂 湖北罗田海绵铁厂 已停 1.65 1.506 1 1.65 1.506 1 3 抚顺钢厂建安公司海绵铁厂 4 5 6 7 8 9 10 安徽霍邱海绵铁厂 新牟钢铁公司临城海绵铁厂 邢台益新海绵铁制造公司 邯郸马头海绵铁厂 哈市东方海绵铁有限公司 阜新海绵铁厂 沙河市巨火企业集团 河南桐柏还原铁有限公司 1.0 1.2 1.2 1.2 2.5 1.0 1.0 1.0 1.0 80 1.65 1.506 1 1 1 1 1 1 1 1 1995.10 已停 99.98 2.088 1.30 2 99.98 2.088 1.30 2 104 2.088 1.612 2 40 4.00 1 1995.11 1995.12 1996.12 1997.1 1997.2 1997 101.2 2.00 1.31 1 100 2.00 1.31 1 11 通化还原铁厂 12
100 2.00 1.31 1 75 1.65 1.506 1 在表2中，除哈尔滨东方海绵铁有限公司40 m隧道窑(斜坡炉)用粉煤喷嘴加热外其他隧道窑均用烟煤块加热。 1.2 高品位铁精粉的来源及选矿方法
目前国内尚未有专门供生产直接还原铁用的高品位铁精粉生产厂家。为解决生产高品位铁精粉各厂家采用以下办法。 1.2.1 直接还原铁厂自设选矿系统
安徽霍邱、湖北罗田、河南桐柏还原铁厂均使用大别山铁砂(TFe61%～62%)经湿式(一段)再磨再选生产高品位铁精粉。 1.2.2 直接还原铁厂自设干式磁选机 邢台益新、邯郸马头厂均使用邯郸地区小型磁选厂铁精粉(TFe64%～65%)经自设干式磁选机选出高品位铁精粉。 1.2.3 直接还原铁厂自设干式磁选再磨系统
莱芜粉末冶金厂由莱钢供应铁鳞，阜新海绵铁厂外购铁鳞，经水洗、干燥、磁选，除去铁鳞夹带的杂质后再球磨，将粒度＜3 mm料磨至20～100目之间以满足生产需要。
1.2.4 直接还原铁厂直接外购高品位铁精粉
新牟临城、抚钢建安、东方、通化因厂内未设选矿系统只能外购高品位铁精粉(TFe67%～68%)，各厂高品位铁精粉化学成分见表3。 表3 各厂高品位铁精粉化学成分/%
Table 3 Chemical compositions of high quality iron powder at
various plants/%
厂 名 原矿选矿工来源 艺 TFe FeO SiO2 Al2O3 CaO MgO S P 大别湿式再安徽霍邱海山 磨 68.84 绵铁厂 (一段)铁砂 磁选 1.39 0.54 0.19 0.11 0.002 0.02 湿式再大别湖北罗田海磨 山 ～70 绵铁厂 (一段)铁砂 磁选 邢台益新海邯郸 干式磁绵铁制造公铁精≥68 选机 司 粉 邯郸 邯郸马头海干式磁铁精≥68 绵铁厂 选机 粉 山东莱芜粉莱钢 干式磁≥72 ≤28 末冶金厂 铁鳞 选再磨 阜新海绵铁干式磁铁鳞 72 厂 选再磨 新牟钢铁公邯郸 司临城海绵铁精铁厂 粉 本溪 抚钢建安公铁精司海绵铁厂 粉 哈市东方海辽宁 绵铁有限公铁精司 粉 二户通化海绵铁来 厂 铁精粉
1.3 还原剂的种类及质量
大多数厂使用本地无烟煤做还原剂，少数厂使用本地钢铁厂焦粉做还原剂，仅有东方海绵铁有限公司使用褐煤做还原剂。各种还原剂工业分析见表4。
表4 各厂还原剂工业分析
≤0.005 ≤0.05 ＜0.05 ＜0.05 69.33 29.25 2.08 0.10 0.67 0.69 67～68 67～68 2.52 0.006 0.027 67.72 28.32 5.87 0.15 0.08 0.13 0.006 0.015 Table 4 Commercial analysis of reducing agent at various plants
厂 名 山东莱芜粉末冶金厂 阜新海绵铁厂 通化海绵铁厂 抚钢建安公司海绵铁厂 邯郸马头海绵铁厂 新牟钢铁公司临城海绵铁厂 哈市东方海绵铁有限公司
由表可知，虽然还原剂工业分析基本上可达到要求，但比国外使用的还原剂(焦粉)质量上有差距，一般固定碳含量低，灰分含量高。 1.4 隧道窑加热燃料种类及发热值
除哈市东方海绵铁有限公司使用粉煤喷嘴加热隧道窑外，其他厂均使用燃烧室烧烟煤(块)加热隧道窑。燃烧煤工业分析见表5。由表可知，多数厂使用本地小煤窑较低发热值烟煤。
表5 各厂燃烧煤工业分析
Table 5 Commercial analysis of coal for burning at various plants
厂 名 山东莱芜粉末冶金厂 邯郸马头海绵铁厂 新牟钢铁公司临城海绵铁厂 邢台益新海绵铁制造公司 安徽霍邱海绵铁厂 哈市东方海绵铁有限公司
根据阜新海绵铁厂经验：使用发热值不高的烟煤，采用二次鼓风技
燃烧煤种类 烟煤 烟煤 烟煤 烟煤 烟煤 褐煤 工业分析/% 固定碳 45 挥发灰 分 硫 份 ≤30 ≤25 51.17 31.47 17.36 0.31 59.40 27.00 13.00 51.22 42.90 5.88 0.25 发热值/kJ.kg-1 23 000 27 182 23 000 ＞20 910 29 273 21 520 还原剂种类 焦 粉 焦 粉 焦 粉 工业分析/% 固定碳 78 挥发灰 分 硫 份 ≤3 ≤18 ≤1.0 76.60 0.98 22.42 0.51 24 468 29 917 25 376 发热值/kJ.kg-1 25 936 无烟煤 61.00 25.60 11.51 0.20 无烟煤 74.42 4.62 20.66 0.36 无烟煤 67.00 褐 煤 51.22 42.90 5.88 0.25 21 520