转底炉还原一般包括原料混合、球团制备、直接还原、直接还原铁进一步处理等主要环节,目前转底炉直接还原技术的关键点如下。

1.符合生产的高强度球团的制备

转底炉一般以冷固结含碳球团为处理对象,由于处理对象广泛,原料的粒度、强度、亲水性有很大差异,因此在球团的制备过程中对粘结剂的品种与使用量上也有不同的要求。冶金中常用的球团制备方式有两种,圆盘造球和压球。圆盘造球在设备成本与生产技术上相对比较成熟,但是生产的球团含水量高,后续工艺烘干要消耗很大的能量,一般使用膨润土做粘结剂,直接还原后膨润土成分大部分留在直接还原球团中,降低产品品质。冷固结成型的方式设备造价与维护成本高,使用粘结剂量较多,粘结剂消耗占成本很大比例,但制得球团可以直接入炉,使用有机粘结剂燃烧过程中可以提供部分热量,且燃烧产物少,不会影响到直接还原后产品品质。

2.转底炉布料、出料方式以年处理能力20万吨转底炉为例,转底炉中径有21m,炉床内外半径差有5m,转底炉工作时内外环的线速度差值在0.5~1m/min。将球团均匀散布在这样连续移动且各点位移速度并不相同的料台上是布料技术的难点,如果不能实现均匀布料必然使物料在炉膛内受热程度不一,从而影响物料的还原品质,导致生产率低下。同时,如果布料装置安装的位置如果过高,布料过程中球团自由落下会产生一定的冲击力,过大的冲击一方面会使球团的破损率增加,影响产品质量,长期对炉床进行冲击造成炉床的使用寿命降低。如果安装位置较低位于炉膛口附近,工作环境的温度较高,布料装置在高温下稳定运行对装置有很高的要求。转底炉的出料装置处理物料的方式与布料类似,要求更高的使用温度环境和连续使用的较强耐磨性能。

3.处理对象的冶金性能不同的处理对象铁氧化物以不同的结合形式存在,品位、杂质成分、还原性等影响因素对直接还原都有很大的影响。在确定转底炉处理对象后,需要对原料的冶金性能进行详细的研究,做好充分的技术准备,确定转底炉工艺适合用于处理,能够获得预期直接还原铁、除尘灰与熔炼渣产品后方能进行转底炉的建设。

4.直接还原铁处理

一般转底炉的产品是具有一定金属化率的金属化球团,在转底炉炉膛内还原后球出料时在800#左右,对于生产直接还原铁的球团要避免球团排出转底炉后冷却过程中与空气接触发生二次氧化。有企业规划将转底炉直接还原产品制成热压块出售,而热压技术在国内应用并不广泛。对于直接还原衔接熔分的工艺,需要解决的技术难点是高温直接还原球团的输送设备以及在输送过程中防止二次氧化的措施。

5.除尘与换热

转底炉生产过程中烟尘产生量较大,尤其是以钢铁厂内的尘(泥)等固体废弃物为处理对象的转底炉,产生烟尘粒度小、总量多、粘性大极易附着在换热器与余热回收装置上,造成热量损失,降低能量利用效率,要保证除尘与换热的效率,同时还要获得具备一定品质的含铅锌粉尘也是转底炉发展的重要课题。