由奥钢联(VAI)于70年代开发的COREXCOREX是当前最成熟的熔融还原技术,也是唯一的一个工业化熔融还原流程。已在韩国浦项、印度金达尔(两座)和南非萨尔达纳和伊斯科(各一座),共有5座投产,并稳定运行,生产出合格的铁水,已达到或超过设计产量(每小时产铁80-100t)。2008年,设计能力为150万t生铁的COREX 装置C3000在上海宝钢建成,并顺利出铁。
熔融还原的基本流程是将块矿和球团矿及熔剂加入到还原竖炉中,被逆向流动的还原气体还原为金属率约93%的直接还原铁。通过竖炉底部的螺旋给料机送入熔融气化炉。非炼焦煤(块状)和一定量的焦炭直接加入熔融气化炉。经风口送入纯氧,与煤和焦炭燃烧产生热量和还原气体,最终完成含铁炉料的还原、熔化和造渣过程。铁水和液体炉渣聚集在炉缸,定期排放。熔融气化炉产生的高温煤气含有约70%的CO和25%的H2,被送入还原竖炉作为还原剂。还原竖炉排出的煤气仍有很高的发热值,可发电或作其他用途。南非萨尔达纳厂将COREX炉与生产直接还原铁的MIDREX竖炉串联,形成COREX/DR流程。在2004年,用COREX产生的煤气,作为直接还原炉的还原剂。
采用COREX炼铁工艺生产铁水,在成本、操作和环境保护等方面具有明显的优点,在生产规模、炉龄等方面的不足也须引起注意,并采取相应的措施。
COREX炼铁技术的优点
环保效果好。根据有关资料显示,COREX和高炉两种工艺的SO2/NOX、灰尘排放量以及废水中酚类、硫化物、氨的排放数量,前者比后者要低得多。
(1)用料范围广。与高炉工艺相比,COREX工艺可以使用较高比例的非炼焦煤,焦炭用量少(120~170kg/t),质量要求也相对较低,并可使用15%左右的粉矿。
(2)劳动生产率高、生产成本低。在相同的生产能力下,与高炉相比,COREX更为复杂和庞大,如果不包括氧气站,其投资要多30%,如果包括氧气站,投资则要多60%。但是COREX工艺不建设焦炉,与高炉加焦炉流程相比,COREX投资总额约低10%。
(3)煤气可以多级利用。COREX炼铁工艺的副产品是含有大量CO和H2,含杂质量很低,这种煤气纯净,热值高,可以用来生产DRI,生产DRI的尾气又可以用于发电或给钢厂加热炉或其他设备进行加热,实现煤气的多级利用。
(4)生产调节灵活。COREX生产工艺可在几小时内调整铁水和炉渣成分,设备停工和重新开工容易,生产调节灵活。
COREX工艺存在问题
COREX工艺在本质上是将高炉冶炼分为还原和熔融两段,放在两个容器中进行。因此,也存在高炉工艺本身具有的一些特征和不足。
(1)还原容器仍是竖炉,因为竖炉工艺要求良好的透气性,因此,还需要块状原料和球团(南非工厂使用60%-70%块矿和30%-40%球团矿)。并且对块矿和球团的强度、粒度、含粉率有一定要求。
(2)COREX虽然可以使用非炼焦煤,但并非任何非炼焦煤都可使用。因为熔融气化炉产生的气体要作为还原竖炉的还原气体,要求煤的挥发分应在27%~30%。当然可以通过几个煤种混合达到。但也增加了配煤的麻烦。
(3)COREX的熔融气化炉床层也需要有一定的透气性,因此需要入炉煤有一定块度(一般20~25mm),并且煤热解后的半焦有维持床层透气性的任务,从而要求具备一定强度,并且其固定炭和挥发分应稳定。与焦炭相比,半焦的CSR和CRI较差,因此,实际生产中往往需要一定比例的焦炭以弥补煤的不足。