[科普中國(guó)]-流態(tài)化煉鐵

流態(tài)化技術(shù)

一般而言，流態(tài)化是指固體流態(tài)化，又稱(chēng)假液化，它是利用流動(dòng)的流體作用，將固體顆粒群懸浮起來(lái)，從而使固體顆粒具有某些流體的表現(xiàn)特征。利用這種流體與固體間的接觸方式實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的操作，稱(chēng)之為流態(tài)化技術(shù)。

流態(tài)化狀態(tài)下，顆粒在床層的流化類(lèi)似沸騰的液體，在床層上下翻滾，使得物料在床內(nèi)的接觸更充分，有利于提高傳質(zhì)、傳熱速率。流態(tài)化技術(shù)在反應(yīng)工程和干燥領(lǐng)域內(nèi)有著廣泛的應(yīng)用，特別是對(duì)于一些低活性的反應(yīng)類(lèi)型，在減少催化劑用量以及降低反應(yīng)溫度上更是起著不可替代的作用。

流態(tài)化技術(shù)現(xiàn)已普遍應(yīng)用于固體燃料的燃燒、煤的氣化與焦化及化工生產(chǎn)中的氣固相催化反應(yīng)、物料干燥、加熱與冷切、吸附和浸取、固體物料的輸送等領(lǐng)域，成為跨學(xué)科發(fā)展的應(yīng)用技術(shù)。1

流態(tài)化煉鐵介紹非高爐流態(tài)化煉鐵技術(shù)，一般是指應(yīng)用流態(tài)化床，對(duì)鐵礦粉進(jìn)行直接還原的煉鐵方法。由于流化床中粉礦與氣體的接觸面遠(yuǎn)高于等重的塊礦，并且床層有良好的混合條件，強(qiáng)化了顆粒與氣體間的傳熱、傳質(zhì)和還原過(guò)程，還原反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)條件大幅度改善，促進(jìn)了生產(chǎn)效率的提高。流態(tài)化煉鐵技術(shù)已成為非高爐煉鐵氣基還原流程中的一個(gè)重要分支，常被稱(chēng)為環(huán)保友好型煉鐵工藝。

非高爐流態(tài)化煉鐵技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，主要在于可直接利用粉礦而無(wú)需造塊，并且可以不用焦炭，這是因?yàn)榱鲬B(tài)化煉鐵技術(shù)采用適當(dāng)?shù)臍饬魉俣群涂刂七m宜的煤氣溫度，使鐵礦粉在流態(tài)化時(shí)被高溫煤氣還原，這樣就不存在爐料的透氣性問(wèn)題，故可直接利用粉礦而無(wú)需造塊，并且不需要焦炭作為骨架，這樣就可以省去造塊、煉焦等高污染染、高耗能工序。與此同時(shí)，采用氣體還原劑，還拓寬了煉鐵生產(chǎn)的能源結(jié)構(gòu)，減少了焦煤資源的消耗和依賴(lài)。

非高爐流態(tài)化煉鐵技術(shù)對(duì)于處理我國(guó)復(fù)雜的共生礦具有重要意義。雖然我國(guó)按礦石量計(jì)算鐵礦儲(chǔ)量居世界第四，但已查明的576億噸鐵礦儲(chǔ)量中，經(jīng)濟(jì)型鐵礦儲(chǔ)量?jī)H為166.86億噸，其余400多億噸皆為低品位復(fù)合共生礦。國(guó)內(nèi)復(fù)合共生礦的開(kāi)采和冶煉，需要開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)、高效的新流程，流化床直接還原煉鐵工藝由此具有廣闊的前景。

流態(tài)化煉鐵問(wèn)題分析流化床煉鐵技術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的主要障礙在于：

1、還原氣源問(wèn)題

一般通過(guò)天然氣的裂解、焦?fàn)t煤氣的裂解和煤粉不完全燃燒造氣等途徑，得到富H2和富CO的高溫還原煤氣，再通入流化床進(jìn)行鐵氧化物還原。這需根據(jù)當(dāng)?shù)刭Y源特點(diǎn)進(jìn)行選擇，不同地區(qū)的造氣成本也不盡相同。

2、黏結(jié)失流問(wèn)題

由于鐵礦粉在流化還原過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)礦石顆粒黏結(jié)成團(tuán)或顆粒黏附在流化床器壁和分布板上，嚴(yán)重時(shí)就會(huì)導(dǎo)致完全失去流化狀態(tài)，床內(nèi)礦粉形成固定床（或稱(chēng)死床），氣流通過(guò)床層時(shí)易形成短路管道，正常運(yùn)行的流態(tài)化床受到破壞。此為突發(fā)過(guò)程，而且失流發(fā)生后，流態(tài)化的恢復(fù)一般比較困難，使流程無(wú)法連續(xù)操作。黏結(jié)失流已成為該工藝實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的瓶頸障礙。1