转底炉处理钢铁厂含锌尘泥关键技术解析

2021年，“driinfo”携“老铁号”祝大家欣欣向荣。

不同于公众号“driinfo”；“老铁号”几乎是日日更新，内容更专、针对非高炉冶炼技术进展和发布行业新动态。“老铁号”人格化的非高炉平台。“老铁号”的口号是：介绍非高炉冶炼（直接还原/熔融还原）新工艺新技术进展，发布行业最新动态。

佘雪峰，薛庆国,王静松,左海滨,王广

北京科技大学，钢铁冶金新技术国家重点实验室

1 转底炉工艺实施背景介绍

1.1工程背景

1.2 转底炉直接还原技术发展历程

1.3 技术向工程化中遇到的问题及针对性研究工作

2 转底炉关键技术及设计思路

2.1 转底炉整体工艺流程

2.2 转底炉处理钢铁厂尘泥的设计思路

转底炉工艺系统达到国际领先水平

工艺流程设计思路体现如下特点：

2.2.1 流程设计的合理性是未来竞争力的基础（造球、预热和烟气）

2.2.2 设备全寿命周期考核是获得高作业率的保障（关键设备）

2.2.3 智能控制是工业生产先进性和集约化的表现（配料、燃烧温度）

2.2.4 分散—集约—解析，集合再创新持续升（烟气和预热）

2.2.5 柔性—冗余—适应性，是适应多原料、能源介质的解决方案

2.3 转底炉处理钢铁厂尘泥的六项关键技术

六项关键技术

2.3.1 基于原料特性的综合配料及成球技术

2.3.2 基于还原脱除特性的热工控制技术

2.3.3 转底炉能量综合利用技术

2.3.4 转底炉二次粉尘回收技术

2.3.5 转底炉本体结构设计与制造技术

2.3.6 关键工艺装备设计及制造技术

3 转底炉关键工艺单元解析

3.1 关键技术之一基于原料特性的综合配料及成球技术

3.1.3 转底炉工程单元专题研究—原料基础特性

原料基础特性研究

转炉污泥有团聚结块现象，较难破碎

电炉灰颗粒比较分散，其间镶嵌一些不规则颗粒物

转炉干法粗灰颗粒呈圆球状

轧线污泥颗粒较大且形状尺寸不规则

干球落下在水分10%处出现最大值；湿球落下次数随水分的增加而增大

当水分超过14%时压球机的球窝开始出现粘结现象。

粘结剂选择

膨润土的用量大于5%，QTG-10粘结剂用量大于3%，糖蜜随温度变化对生球质量影响较大，在5℃时加入量大于4%，在39℃时加入量大于8%;

膨润土较便宜，但用量大降低含铁品位；QTG-10和糖蜜较贵，但对球团的含铁品位基本没影响。

工艺对比分析

原料的适用范围不同：企业处理粉尘范围及其特点（基础）；

直接处理成本不同：圆盘造球低于对辊压球

流程配置影响：润磨设备+圆盘造球，对辊压球；

DRI质量影响：DRI返粉率、抗压强度不同，后续利用存在差异；

烟气系统影响：烟气含尘量、二次粉尘品级以及余热系统糊堵等。

3.2.1 转底炉工程单元专题研究—球团还原控制与强度形成

金属化球团金属化率、强度与工艺条件的关系

将C:O=1.0的混合粉尘造球，球团烘干后，分别在1200℃，1250℃，1300℃和1330℃条件下进行还原，3min，6min，…，30min。取8~10个金属化球团匀速加压至破裂，取平均值为抗压强度。

3.2.2 转底炉工程单元专题研究—配料模型研究与开发

热工控制模型建立

炉气温度变化会直接造成球团温度的变化，同时引起不同气体扩散速率的影响，进而影响球团内部化学反应的速率，最终带来金属化率和脱锌率的差异。

根据转底炉现场运转情况，及在线模型计算结果分析的基础上，球团的碳氧比为1.0，周期为25min；计算球团温度、金属化率、脱锌率与时间的关系。

3.2.3 转底炉工程单元专题研究—热工控制模型与开发

热工模型实例

定预热段和均热二段温度不变，改变还原一段、还原二段、均热一段温度，得到球团温度、金属化率、脱锌率如下图 。

、

3.3.4 转底炉工程单元专题研究—排烟温度与露点分析

不同煤气用于转底炉的对比分析

板结物似铁块一般，强度极高，高压水冲洗不掉。后被迫多次（2015年5次、2016年4次）拆卸换热器，以风镐、钢钎、大锤等人工清理。经与公司质检中心、技术中心联系，对转底炉所用物料及换热器粘结物进行了化验、能谱仪扫描，结果如下：

炉膛设计依据及实践

由预热段、还原一段、还原二段、均热一段、均热二段五个不等高反应区构成，合理配置了进出口挡墙、可移动式调压隔板、止推板和烟道口。

优点：减缓烟气聚集处的流速，将转底炉进出口压力调整在±5Pa。破解了烟气流速与炉压匹配的技术难题。