不銹鋼電弧爐粉塵的新還原工藝

美國的Midrex公司和日本的KobeSteel公司合作共同開發(fā)的Fasmet/Fastmelt直接還原工藝與Inmetco一樣采用轉底爐生產海綿鐵。Fasmet工藝是用碳作還原劑,用鋼鐵廠廢渣或粉塵,返回轉底爐冶煉,生產的產品叫做直接還原鐵DRI,該產品含有85%～92%的鐵和2%～4%的碳,產量要依靠造球效果。Fastmelt是利用Fasmet的RHF還原成的DRI再生產高純的液態(tài)鐵。此工藝的優(yōu)點是流程短,布局緊湊,設備占地面積少；用內配碳球團,為快速反應創(chuàng)造了條件(反應時間約為10min)；應用范圍廣；具有較大生產能力,可以省去傳統(tǒng)工藝中的燒結爐和鼓風爐；與Inmetco工藝相比,可實現(xiàn)清潔生產,不產生廢水和廢氣等二次污染。但其缺點是部分金屬(鉻)回收率不高,一般為70%～90%；操作條件要求較高,對煤粉質量要求較高；工序能耗較高。該工藝已于2001年,在日本投入了工業(yè)應用。并且現(xiàn)在世界上許多別的廠家如:U.S.SteelGroup,CyprusNorthshoreMining等公司也在發(fā)展和應用該工藝。
BureauofMines電爐還原工藝:美國Bu2reauofMines采用電爐還原回收不銹鋼粉塵中的有價金屬,生產高鎳鉻合金。該工藝是Powell等人(U.S.BureauofMines)于1975年開始可行性研究,用AOD粉塵、EAF粉塵、廢鐵屑加入5%的碳作為還原劑,混合制粒,球團在電爐中還原。該工藝在小規(guī)模試驗中金屬的回收率較高(可達95%以上)。而同樣來自U.S.BureauofMines的Barnards等人于1977年,在不同容量的電弧爐中加入與Powell等人使用的相似的粉塵顆粒,進行深入研究。在小容量的電爐中,同樣有95%的金屬被還原出來,而在大容量的電弧爐中,因為爐渣的成分難以控制,鉻的回收率比期望值少了10%。STAR工藝:日本KawasakiSteel公司的STAR工藝處理不銹鋼粉塵是利用流態(tài)化床技術,在鼓風爐中,分兩步直接還原而不需要造球工序。并且于1994年5月,一個140t/d的工廠在日本建成投產。其金屬(鐵、鎳、鉻)回收率很高,幾乎達到100%。1997年日本DaidoSteel公司將粉塵直接返回煉鋼熔池,采用鋁作為還原劑還原回收粉塵中的有價金屬,此方法的最大缺點是粉塵中除含鎳、鉻外還含有大量鐵,用鋁換鐵是不經濟的。1998年美國J&LSpecialtySteels公司與Dereco公司合作進行直接還原法處理不銹鋼粉塵和廢渣的工業(yè)試驗,550d實驗研究結果顯示鉻回收率低于70%,為提高回收率必須增加硅鐵的使用量,由此又回到了以硅換鐵的經濟問題。日本VHR(VacuumHeatingReduction)工藝將Zn分離后,其他成分制球返回EAF還原金屬；ElkemTechnol2ogy發(fā)展了緊縮空氣渣還原爐(airtightslagreductionfurnace)來還原Zn,富集Fe金屬；在等離子技術上發(fā)展起來的MEFOS工藝,于DC爐的空電極中通過高溫的離子和粉塵來還原；相似的還有DavyMckeeHi-Plas工藝,粉塵在Hi-Plas等離子爐中還原。世界上還有一些不銹鋼粉塵的處理工藝,但都是從上面的基本工藝中演變出來的。綜上所述,常規(guī)方法只適用于金屬含量低、沒有提取價值的粉塵,而直接還原法則適用金屬含量高、有提取價值的粉塵。并且可以看出,這些直接還原工藝都是在粉塵中加入還原劑碳,投入高溫容器中進行還原,還原產物仍需進行再冶煉。所以,從冶煉的過程來看,并不是嚴格意義上的直接還原,它并不能通過一步反應來完成整個冶煉過程。從流程上看,這些工藝都有其自身的局限性。為此,有必要探索一種真正意義上的直接還原工藝,即通過一步還原直接使有價金屬返回到不銹鋼中,而不用另加設備。在不銹鋼生產中,生產成本過高將成為國內不銹鋼生產企業(yè)快速發(fā)展的瓶頸,因為鎳、鉻等原材料消耗占不銹鋼生產成本的50%以上。因此,不銹鋼粉塵經過處理后,直接再用于不銹鋼的冶煉過程是最經濟最有效的方法。既可減少環(huán)境污染,又可變廢為寶,實現(xiàn)粉塵的最優(yōu)化利用。