电弧炉炼钢工艺对海绵铁需求量的增加,促使海绵铁生产工艺不断进步,产量不断提高

电弧炉炼钢工艺对海绵铁需求量的增加,促使海绵铁生产工艺不断进步,产量不断提高。2002年以来,全球海绵铁产量已经增长了近50%,并呈继续增长态势。据报道, 2006年世界海绵铁产量为5979万t, 2007年同比增长12% ,达到6722万t。2007年许多新建产能在中东、印度和俄罗斯投产。印度仍然是大的海绵铁生产国,产量达1900万t,其中70%是采用煤基回转窑生产的;委内瑞拉的产量居世界第二,产量为770万t。我国从1996年起粗钢产量一直居世界,2007年粗钢产量为4.9亿t, 占世界总产量的36%以上,而我国的海绵铁生产还处于起步阶段,生产能力滞后,远远不能满足需求。2007年我国海绵铁的产量仅为50万t, 不到世界产量的1.0%。据不完全统计, 2002年我国从国外进口海绵铁130万t, 2007年进口量达320万t。 20世纪70年代以来,以海绵铁为原料的炼钢工艺有所发展,但由于上述特点,尤其是“冰山现象”的存在,限制了海绵铁的加入量,并使出钢到出钢时间延长至约2h以上,电耗也大于以废钢为原料的电弧炉炼钢,诸项技术经济指标不能令人满意。
20世纪90年代以后,直至本世纪初以来,用户对产品的需求迅速增长。随着功率电弧炉技术的迅速发展,以及多种相关技术的应用,电弧炉炼钢稳步增长。由于废钢的短缺,使电弧炉炼钢对废钢替代品的需求量不断增加;而对钢种的需求,使电弧炉炼钢对降低原材料有害残留元素的要求大为提高。这些因素导致对海绵铁需求增加,同时以海绵铁为原料的电弧炉炼钢工艺获得了长足的进步。目前海绵铁的加入比可以按需要而定,高为。出钢到出钢时间已经缩短到1h以内。电耗降低到电弧炉炼钢的水平。各项技术经济指标也达到了高标准。 海绵铁是在铁的熔点温度以下。铁精矿被还原，形成一种多孔和低密度物质，称直接还原铁。当脱氧或还原在稍高的温度下进行，海绵铁就丧失了多孔性和低密度性，采用此法可直接造块。近两年由于钢铁市场的升温，加之废钢的短缺和海绵铁中As、Sb、S等杂质元素极低，而被广泛应用于转炉及电炉炼钢。国产海绵铁在产量上尚无法满足国内需要，据估算国内每年海绵铁消耗量为3OO～500万吨。而且大部分依赖进口。隧道窑生产海绵铁，成本低，杂质含量少，故可取代进口。 大量工业生产实践表明，钢厂用海绵铁佳配比为12％时，冶炼时间短，电耗低，钢水收得率达到88％。当海绵铁配比小于12％时，随海绵铁的加入，入炉炉料堆比重增加，炉料间隙减少，电弧热量利用率提高，加快了熔化速度，且钢水收得率变化较小；另外，海绵铁本身含有一定量的FeO与喷人渣中的c粉反应，产生CO气体使泡沫渣埋弧操作时间延长，减少了电弧对炉衬的热辐射，充分利用了电弧热量；并且由于海绵铁本身P、S含量低，减少了脱P所需渣量，缩短了冶炼时间，降低电耗。当配比大于12％ 时，随海绵铁配入量的增加，氧化期大沸腾现象加剧，并由于海绵铁中含有脉石等成分，增加了石灰消耗量，冶炼时间、电耗均有所增加。
铭泽优势炼钢主要工艺路线为电炉炉外精炼+真空去气，电炉采用废钢一生铁冷装法冶炼钢水，废钢所占比例为80％～90％，生铁为20％～10％。生产钢种多为高附加值合金钢，品种多达200余种。废钢的来源以自
产废钢为主，约占废钢总量的60％。自产废钢的多次循环，必然导致残余元素的富集。为稀释废钢中的残余元素，净化炉料，返回废钢良陛循环，就用“干净”的钢铁料来冲淡。海绵铁恰好能起到这种作用。如果大量采用生铁，由于生铁本身碳、磷、硫含量高，为去除磷、硫需加入足够的矿石、石灰和萤石，增加了辅助材料消耗，且价格昂贵，必然会导致炼钢成本的增加。另外，海绵铁中含有一定量的氧化铁，在冶炼过程中有利于泡沫渣的形成，为脱氧及去除夹杂创造了良好的动力学条件。同时，在冶炼前期，也有利于快速脱磷及减少弧光对炉衬的侵蚀。因此，海绵铁在一重成为部分废钢的代用品具有可行性。 电炉炼钢用原材料是影响钢水洁净度的重要因素之一，炼钢使用的钢铁料大多是锻造和机加下来的返回废钢，返回废钢由于长期的循环使用，污染严重，各种残余元素富集，已经很难钢水质量要求。另外，外购废钢严重匮乏，只占30％左右，而废钢供需更加紧张，致使可替代废钢的直接还原铁市场需求正日趋增长。海绵铁是一种电弧炉炼钢原料，尤其是生产钢和纯净钢的理想原材料。在目前废钢供应日趋紧张的情况下，作为废钢代用品的海绵铁被配用在电炉炼钢生产过程中，海绵铁能起到稀释有害残余元素和显著改善钢质的作用。 气基竖炉法海绵铁生产工艺在世界范围内已得到广泛使用, 工业实践证明, 气基竖炉法海绵铁生产工艺是完全成熟的直接还原技术。由于气基竖炉法工艺采用天然气造气, 因此对于天然气缺乏的国家来说, 全盘引入该技术是行不通的。但该工艺具有制气部分和还原部分相对立的特点, 使得气基竖炉法竖炉和其他形式的制气设备相结合生产海绵铁成为可能。我国是一个天然气缺乏、而煤资源丰富的国家, 发展用煤生产海绵铁是我国海绵铁生产的必然方向。煤通过气化可以生产出以一氧化碳和氢气为主要成分的还原气, 因此对于我国, 应探讨煤气化设备和气基竖炉法竖炉结合生产海绵铁这一新的工艺设想。德士古炉是成熟的煤造气设备, 在世界范围乃至我国的化工厂已得到广泛应用, 这给天然气缺乏而煤资源丰富的国家利用成熟的竖炉技术生产海绵铁带来了希望。因此气基竖炉法海绵铁生产技术具有广阔的发展前景。 海绵铁滤料由于含有一定量的杂质，使其在除氧过程中颗粒之间只能是弱键连接，基本不锈死成团。该产品经多家单位使用后，效果十分理想，出水含氧量降到0.05mg/L以下，处理每立方米水仅消耗25g左右，真正做到了、低成本运行。
因不经软化的水易使海绵铁除氧剂表面发生钝化，使其氧化减慢，而影响除氧效果，故应先软化再除氧。使用一段时间后，应进行反洗。
作为水除氧剂的海绵铁滤料是利用粒度在-200目以下的Fe3O4 末粘结在一起，粒度为2-5mm左右。因其还原过程发生置换反应，形成一定数量的空隙，还有粉末微粒粘结时的空隙，使得除氧剂孔隙，比表面积大，又因其为原生矿直接还原所得，相对纯净，所以活性，极与水中的氧发生反应生成Fe3O4，从而达到除氧目的。同时利用率也得到提高到90%以上。
海绵铁除氧原理：
　　采纳拥有庞大比表面积的海绵铁为滤料，当含有溶解氧的水通过海绵铁时，水中氧气与海绵铁发生生的氧化反应。其化学反应如下：　　2Fe+2H2O+O2---2Fe(OH)2 　　2Fe(OH)2+H2O+2O2---2Fe(OH)3 　　反应产物Fe(OH)3为不溶于水的绵软絮状物，海绵铁当其积累到一定程度时，即可通过反冲洗排掉，愈合到初始的除氧能力。
海绵铁除氧剂工作环境：
除氧剂海绵铁处理水量：4-50t/h 反洗强度：16-21L/m2 　　反洗间隔：24h 工作温度：5-80℃ 　　除氧速度：15-18m/h 处理前溶氧含量：6-8mg/L 　　工作压力：0.15-0.5MPa 处理后溶氧含量：0.03-0.05mg/L
海绵铁除氧剂使用范围：
　　各种锅炉、换热器、热力管线补水、工业循环冷却水及油田注水。
海绵铁除氧剂性能特点：
1.海绵铁使用寿命长、、不污染环境，海绵铁出水含氧量稳定在0.05mg/L以下，完全符合国家低压锅炉水质标准(GB1576-2001)要求。　　
2.常温运行，何必加热，运行成本低，克服了热力除氧，真空除氧须加热耗能的毛病。　　
3.用量少，一样情形下除氧剂消耗量1吨水为10g。 　　
4.反洗频率低。除去水中溶氧的方法有很多 1.加热法(又称热力除氧)：将水加热即可。 海绵铁滤料在超纯水中的作用：是指水中的电解质几乎完全去除，同时将不分解的气体，胶体以及有机物质(包括细菌等)也去除至很低程度的水。当然价格也较高。
海绵铁滤料主要用于各种锅炉、热力管线补水，产业轮回冷却水等需要去除水中溶解氧的地方。海绵铁主要成分是铁，其松散多孔的内部结构，提供的比表面积是普通铁屑的5-10万倍，可使水中的氧与铁发生迅速的氧化反应，现代则主要用于电炉炼钢，由于海绵铁中的碳含量较低，所以还得向炉中加入增碳剂。而用于水处理除氧的海绵铁即“常温海绵铁除氧剂” 系采用特殊处理二次还原再经破碎、磁选、筛选、检修等工序精心制作而成，所以不会泛起板结、粉化、“间歇除氧”等情况，其除氧效果好，且不乱。
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