1、1云南高磷铁矿选冶新技术设想云南高磷铁矿选冶新技术设想2资源的短缺性资源的短缺性翁宇庆：落实科学发展观，中国金属学会翁宇庆：落实科学发展观，中国金属学会2005年工作会仪，北京年工作会仪，北京3大量进口铁矿石大量进口铁矿石v2004年进口年进口2.08亿吨；亿吨；v进口铁矿石价格近乎进口铁矿石价格近乎“翻翻番番”；v导致港口、铁路、公路、船导致港口、铁路、公路、船运紧张，运价上升；运紧张，运价上升；v钢厂成本提高；钢厂成本提高；v钢材价格上升。钢材价格上升。4科学发展观科学发展观 “积极开发利用国内贫矿资源。积极开发利用国内贫矿资源。”中共十六大报告指出：中共十六大报告指出：中央进一步提出：中
2、央进一步提出： “走出一条科技含量高，经济效益好，资源消耗低，环镜走出一条科技含量高，经济效益好，资源消耗低，环镜污染少，人力资源得到充分发挥的新型工业化路子。污染少，人力资源得到充分发挥的新型工业化路子。”中国钢铁工业协会提出：中国钢铁工业协会提出： “大力发展循还经济，建设节约性社会。大力发展循还经济，建设节约性社会。”5云南省丰富高磷铁矿资源云南省丰富高磷铁矿资源v云南高磷铁矿资源：云南高磷铁矿资源：v储量大（超过储量大（超过10亿亿吨）；吨）；v铁品位较高（选矿后铁品位较高（选矿后精矿品位达精矿品位达60。v不能利用的原因：不能利用的原因：v铁矿石磷含量高（超铁矿石磷含量高（超过过1.
3、3）；）；v由高磷铁矿生产的高由高磷铁矿生产的高磷铁水不能用于炼钢。磷铁水不能用于炼钢。6部分云南高磷矿资源部分云南高磷矿资源7高炉采用高磷矿生产高磷铁水高炉采用高磷矿生产高磷铁水v炉料中磷几乎炉料中磷几乎100还还原；原；v如铁矿石如铁矿石T.Fe为为60，炉料磷含量为炉料磷含量为1.5；v铁水铁水P大约为大约为2.3。8HIsmelt熔融还原工艺熔融还原工艺v工业试验已取得成功；工业试验已取得成功；v目前在澳大利亚西部目前在澳大利亚西部Kwinana建设年产建设年产80万吨的工业示范厂；万吨的工业示范厂；v合资方：合资方：Rio Tinto，纽克、三菱、首钢纽克、三菱、首钢;v近期投产。近
4、期投产。9HIsmelt工艺发展简述工艺发展简述v 直接使用粉矿、粉煤和直接使用粉矿、粉煤和1200C1200C热风热风v 不用氧气，用不用氧气，用22NM3/t22NM3/t天然气天然气v 19911991年，开始试验，持续七年年，开始试验，持续七年v 正建设正建设8080万吨万吨/ /年示范厂年示范厂v 高二次燃烧率向熔池传热，高二次燃烧率向熔池传热，55556565v 用用CIRCOFERCIRCOFER流化床预还原铁矿粉，流化床预还原铁矿粉，10102525还原度还原度v 19971997年，竖式熔融还原炉（炉缸直径年，竖式熔融还原炉（炉缸直径2.7m2.7m）取代底吹喷煤卧式铁浴炉，
5、）取代底吹喷煤卧式铁浴炉，132132天试验，最长连续时间天试验，最长连续时间3838天，先后生产铁水约天，先后生产铁水约2 2万吨万吨v 20022002年，年，HIsmeltHIsmelt、NucorNucor澳大利亚、三菱澳大利亚、三菱MCMC、首钢国际合资在西澳、首钢国际合资在西澳KwinanaKwinana建试验厂。炉缸直径建试验厂。炉缸直径6m6m，年产，年产8080万万t/t/年，商业化示范工厂，年，商业化示范工厂，20042004年年4 4季度投产季度投产10示范工厂实际数据示范工厂实际数据v 炉缸直径炉缸直径6.5m6.5mv 煤耗：煤耗：650650700kg/t700kg
6、/t铁铁v 氧耗：氧耗：270m3/t270m3/t铁铁v 多种矿石预处理方案，对应不同指标多种矿石预处理方案，对应不同指标11HIsmelt工艺原理工艺原理v 喷枪向熔渣层内喷吹喷枪向熔渣层内喷吹6mm铁矿粉、溶剂和煤粉铁矿粉、溶剂和煤粉v 炉顶喷吹高温富氧热风，与熔池逸出的炉顶喷吹高温富氧热风，与熔池逸出的CO、H2二次燃烧，释放热量，二次燃烧，释放热量，在强烈的渣铁喷溅搅拌中完成热传递，熔化喷入的固体原料在强烈的渣铁喷溅搅拌中完成热传递，熔化喷入的固体原料v 特点：特点：v 炉内氧化性强，炉渣脱磷效果良好，非常适合冶炼高磷铁矿炉内氧化性强，炉渣脱磷效果良好，非常适合冶炼高磷铁矿v 生产出
7、的铁水磷低、硫高、几乎不含硅，不适合直接供传统的炼生产出的铁水磷低、硫高、几乎不含硅，不适合直接供传统的炼钢流程，要添加硅铁、锰铁并进行炉外脱硫后才能炼钢钢流程，要添加硅铁、锰铁并进行炉外脱硫后才能炼钢v 100kPa压力下工作，铁水经虹吸排出至感应保温加盖前炉，定压力下工作，铁水经虹吸排出至感应保温加盖前炉，定期从渣口出渣期从渣口出渣12HIsmelt工艺原理示意图工艺原理示意图13典型典型HIsmelt铁水、炉渣和炉顶煤气成份铁水、炉渣和炉顶煤气成份14HIsmelt工艺反应过程特点工艺反应过程特点v 矿粉和煤粉喷入铁水矿粉和煤粉喷入铁水v 溶解溶解C直接与液态的直接与液态的(FeO)反应
8、，反应速度快反应，反应速度快v 熔融还原反应产生大量上浮气体，搅拌熔池，传热传质条件极佳熔融还原反应产生大量上浮气体，搅拌熔池，传热传质条件极佳v 液相温度梯度小（液相温度梯度小（30），视为等温熔融反应），视为等温熔融反应v其他其他15HIsmelt工艺设备特点工艺设备特点v 结构简单，炉体体积和高度较小结构简单，炉体体积和高度较小v 熔融还原炉本体为新设计熔融还原炉本体为新设计v 热风炉和喷煤系统均为传统高炉技术热风炉和喷煤系统均为传统高炉技术v 投资成本和维修成本低投资成本和维修成本低v 无需焦炉和烧结，环保水平高无需焦炉和烧结，环保水平高v 其他其他16HIsmelt工艺的原料适应性工
9、艺的原料适应性v 全部使用粉矿和非焦煤，可利用低价资源全部使用粉矿和非焦煤，可利用低价资源v 尤其可使用高磷铁矿尤其可使用高磷铁矿v 波特满高磷铁矿：波特满高磷铁矿：88.5；非焦煤：；非焦煤：40v 在富产高磷铁矿的地区有很强生命力在富产高磷铁矿的地区有很强生命力17HIsmelt工艺的缺点工艺的缺点v 中试少，产量低中试少，产量低v 实际生产指标不够理想实际生产指标不够理想v 铁水成份没达到炼钢生铁标准铁水成份没达到炼钢生铁标准v 渣中渣中(FeO)高，耐材寿命低（高，耐材寿命低（1218个月）个月） 18HIsmelt工艺的现状评价工艺的现状评价v 50年来，直接使用铁矿粉和氧气的熔融还
10、原炼铁工艺都以失败告终，年来，直接使用铁矿粉和氧气的熔融还原炼铁工艺都以失败告终，原因：耐材侵蚀快，铁损高，经济上不合算原因：耐材侵蚀快，铁损高，经济上不合算v HIsmelt并无突破并无突破v 无人具有投资的信心无人具有投资的信心19HIsmelt示范厂示范厂20HIsmelt具备脱磷能力具备脱磷能力v使用含磷使用含磷0.12%铁铁矿，铁水矿，铁水P含磷低含磷低于于0.04%，v如采用传统高炉，铁如采用传统高炉，铁水水P则会则会0.2；v脱磷率高达脱磷率高达80。T. Goldsworthy, et al., 2003中国钢铁年会文集，中国钢铁年会文集，p.60421投资比较投资比较国内莱芜
11、钢铁公司已草签了引进协仪。国内莱芜钢铁公司已草签了引进协仪。22底吹转炉吹炼高磷铁水技术底吹转炉吹炼高磷铁水技术v西欧地区（法国、西欧地区（法国、卢森堡、比利时等）卢森堡、比利时等）有丰富的高磷铁矿有丰富的高磷铁矿资源；资源；v由高磷铁矿生产的由高磷铁矿生产的高炉铁水高炉铁水P含量含量在在1.52.0；v西欧诸国先后采用西欧诸国先后采用空气底吹、氧气底空气底吹、氧气底吹、顶底复吹工艺吹、顶底复吹工艺成功吹炼高磷铁水。成功吹炼高磷铁水。23底吹转炉吹炼过程钢水成分变化底吹转炉吹炼过程钢水成分变化转炉炼钢转炉炼钢，冶金工业，冶金工业 出版社，出版社，19741974，p204p204v双渣操作：双
12、渣操作：v一次渣：一次渣：014min；v二次渣：二次渣：1418min。v后吹脱磷。后吹脱磷。24炉渣可以用于生产磷肥炉渣可以用于生产磷肥转炉炼钢转炉炼钢，冶金工业，冶金工业 出版社，出版社，19741974，p204p204终渣成分：终渣成分：25高磷铁水吹炼关键技术高磷铁水吹炼关键技术v利用利用“后吹后吹”脱磷：脱磷：vC低于低于0.15%后为主要脱磷期；后为主要脱磷期；v炉渣炉渣FetO含量高；含量高；v高碱度炉渣（大于高碱度炉渣（大于5）充分熔化。）充分熔化。v“双渣双渣”工艺：工艺：v“一次渣一次渣”：014min，炉渣，炉渣P2O5含量含量1520；v“二次渣二次渣”：1418m
13、in，炉，炉渣渣P2O5含量含量5左右。左右。v防止防止“回磷回磷“：采用：采用”倒包倒包“方法。方法。26 新流程（新流程（1）生产磷肥生产磷肥炉炉渣渣返返回回HIsmelt27新流程（新流程（2）炉渣返回利用炉渣返回利用生产磷肥生产磷肥高炉高炉28磷肥组成磷肥组成29高炉生产成本比较高炉生产成本比较30转炉冶炼成本比较转炉冶炼成本比较31主要研究内容主要研究内容1.云南高磷铁矿选矿（生产高品位铁精矿）技术研究；云南高磷铁矿选矿（生产高品位铁精矿）技术研究；2.HIsmelt熔融还原炼铁及铁水脱磷技术研究；熔融还原炼铁及铁水脱磷技术研究；3.高磷铁精矿配加低磷矿烧结技术研究；高磷铁精矿配加低磷矿烧结技术研究；4.高炉采用高磷铁精矿（配加部分低磷矿）冶炼技术高炉采用高磷铁精矿（配加部分低磷矿）冶炼技术研究；研究；5.高磷铁水顶底复吹炼钢工艺技术研究；高磷铁水顶底复吹炼钢工艺技术研究；6.炼钢炉渣（炼钢炉渣（“一次渣一次渣”和和“二次渣二次渣”）制作磷肥和）制作磷肥和循环再利用技术研究。循环再利用技术研究。
