熔融还原及其耐火材料
2010-02-06 16:28:59   来源： ()　   评论：0 点击：

第二次世界大战后的40 多年中，钢铁工业有了重大发展。钢从1.9 亿t 提高到8 亿t 。在钢

的品种质量方面，向洁净钢、增加合金钢的方向发展。不断满足现代国民经济各部门和军工、尖

端技术提出的高质量、多用途的需要。在钢铁工艺技术与装备方面也向大型化、高生产率、连续

化、自动化方向发展。但是也存在着工艺流程长、建设资金巨大、生产灵活性差、环境保护等问

题。而且，能源危机，炼焦煤资源大量减少。为了解决这一系列问题，多年来正掀起一场缩短流

程、节约能源、提高效率、改善环境为特征的技术革命。而熔融还原炼铁新工艺和接近最终产品

形状的连铸技术正是这一革命的重要内容。

    熔融还原是指在熔态下的某种矿物、精矿粉被还原剂还原成某种纯金属、合金或金属化合物

的冶金过程。它包括一步法液态还原工艺和二步法（固态预还原十液态终还原）还原工艺。本文

中涉及的是二步法还原工艺，以下简称SR                （Smelting Reduc－tion ）。熔融还原炼铁的主要特点

是以煤代焦炼铁，其意义是：（1）以煤代焦：用非焦煤代替焦炭，可以采用在我国广为分布的非

焦煤；（2 ）缩短流程：可以取消炼焦厂及烧结厂；（3）灵活性大：采用新工艺对年产20 一30 万

t 的钢铁厂也能达到经济规模；（4 ）有利于保护环境；（5）生产效率高：高炉内是气固反应为主，

速度为几小时级，而熔态还原反应为几十分钟级，效率高。

    熔融还原炼铁新工艺最早是在上世纪20 年代提出的，前后经历了4 个阶段。30 年代后期丹

麦开发了Basset 法，德国开发了Sturelberg 法。早期的熔融还原用回转窑，采用低速旋转法生产，

是想把炉内发生的煤气燃烧热高效传给熔池。但旋转运动使炉壁受到激烈的热循环作用和高FeO

渣的侵蚀。70 年代英国、意大利改用高速旋转法，耐材侵蚀虽有减轻，但高速旋转会给设备带来

很多问题。50 年代开始英国等开发了一种同时喷入煤粉、矿粉氧的工艺，在燃烧火焰中进行熔融

还原。后来开发了Flame－Smelting 法，加拿大的Jet－Smelting 法，瑞典的Doted 法，这类工艺

反应速度加快，生产效率提高，但火焰中熔融还原不充分，还必须配备终还原设备。60 年代还开

发了一种向熔池中喷吹粉状物料的方法，如美国的U.S.Steel 和瑞典的Eke－torp－Valak 铁水熔池

法，其中氧化铁熔池热效率高，但耐材侵蚀严重。以上是熔融还原技术发展的第一阶段，属一步

法，即在一个反应器（转炉、回转窑）中使用精矿和煤进行熔融还原。

    融熔还原技术发展的第二阶段有两个特点，一是用电作能源，二是从一步法转向由预还原和

终还原组成的二步法工艺。具代表性的是瑞典开发的几项方法，如：由流化床预还原和直流电炉

终还原Eked 法，由吹入煤粉和氧气对矿粉进行闪速预还原和电弧炉终还原的Inred 法，以及由流

化床预还原和风口等离子枪，喷粉状物料、还原的高炉型终还原炉的Plasmasmelt  法。这类工艺

由于用了预还原炉，使单位原料消耗减少。但用电能还原铁矿石在多数情况下是不经济的。

    70 年代末，特别是80 年代以来，由于焦煤资源、能源的紧张和降低成本的迫切要求，使融

熔还原技术的研究与发展更加活跃起来，因而进入了第三阶段。其特点是发展规模大，许多国家

都有政府资助，技术上大多采用二步法，而且把高炉和转炉技术应用到融熔还原中。据统计，迄

今，融熔还原的方法有35  种之多，但是从设计方案看，不外乎两种。第一种类似高炉下部采用

竖炉，如COREX 法（KR ）、住友法、川崎法。第二种是采用一个铁液熔池反应器，如RIT－infection

法，COIN 法，KS 法，CIG 法等等。其中KR 法已工业化。