Finex工艺在冶金中的应用

986 编辑：中冶有色技术网来源：杨改彦谷峪冯磊安志伟

2024-03-08 14:12:44

摘要：本文主要介绍了Finex工艺在冶金中的发展历程及其存在的价值。

关键词：Finex 熔融还原发展流化床

0 引言

目前我国的炼铁设备主要还是高炉，因为高炉炼铁技术已经过了长期的发展且技术也非常成熟。但其对冶金焦的强烈依赖性是高炉炼铁的致命缺陷。因为炼焦煤在全球已成为一种非常紧缺的资源，尤其随钢铁工业的迅猛发展，其供应也越发紧张，从而导致炼铁成本呈直线增加。为使炼铁摆脱对冶金焦的依赖，使炼铁生产得到长期可持续发展，业内的工作中始终探索和研究高炉喷煤以及非高炉炼铁，其中非高炉炼铁包括直接还原和熔融还原。实践证明高炉炼煤在减少冶金焦用量方面效果是有限的，而直接还原的产品与高炉铁水的差别很大因此不适于转炉冶炼。能够真正实现无焦炼铁工艺的只有熔融还原中的Finex工艺。

1 Finex工艺流程概述

Finex工艺由还原部分和熔炼造气部分两大部分构成，具体分为三步。第一步为还原，即对流化床组中的铁矿粉依次还原，最后还原为金属化率约为40%的粉状海绵铁，还原气体为CO和H2，这些还原性气体是由熔炼造气炉中的煤经燃烧和高温分解而产生的。第二步为海绵铁热压块，即将从流化床里出来的粉状海绵铁进行热压块，变成热的块状海绵铁。第三步是熔炼造气，即在熔炼造气炉中利用燃料燃烧放出的热量将热压块海绵铁熔化成铁水和炉渣，同时燃料燃烧和分解产生的煤气经过调节温度可以作为还原段的还原气使用[1]。

2 Finex工艺的发展

Finex工艺是一种新型的熔融还原法。它的发展源于熔融还原炼铁可避免对冶金焦的依赖。其中熔融还原法是指一切不用高炉法生产液态铁水的方法，以非焦煤作为主要能源，使用块矿、球团矿或者直接使用铁粉等原料，在高温熔融状态下用碳把铁氧化物还原成金属铁的冶炼方法。由于熔融还原的产品相当于高炉铁水，故它在转炉炼钢工艺中处于类似于高炉的环节。与高炉的最大区别在于高炉使用冶金焦，而熔融还原使用非焦煤。故熔融还原使炼铁摆脱了对炼焦煤的依赖,并且熔融还原还提供了直接使用粉矿的可能性，使炼铁生产进一步摆脱了烧结矿和球团矿的生产环节。这些特性使得熔融还原具有降低基建投资、能耗和生产成本的能力或潜能，是一个非常有希望取代高炉炼铁的工艺流程。

3 Finex工艺的优点

3.1 生产成本低。Finex工艺能够极大地降低炼铁厂的修建成本并且减少了向空气中污染物v1o829heH5P2XRlSb8Qsbw==的排放量，这主要是由于此工艺可以直接从低廉的铁矿石中生产出铁水，因此避免了一般炼铁工艺中的铁矿石的预烧结和煤的预处理过程。由于Finex工艺不需要预处理铁矿石，因此减少了初期偷袭中建设烧结厂和炼焦厂的费用,同时采用世界上储量巨大的廉价粉状铁矿石和烟煤作为原料，粉矿的价格要比块矿的价格低23%左右，这样就显著降低了炼铁的成本。

3.2 环境友好性。Finex工艺极大地减少了有害气体的排放，如硫的氧化物、氮的氧化物和二氧化碳等,此工艺同时也减少了环境污染，主要是由于它不需要炼焦工厂和烧结工厂等铁矿石及原料煤预处理工厂。

3.3 可提供优质煤气。Finex输出的煤气成分大致如下：40%～45%的CO，35%的CO2，15%～20%的H2，还有少量CH4，这是一种优质煤气，其发热值为高炉煤气3.5倍，价值可观，也是该工艺除铁水外的另一种产品。

4 Finex流程存在的问题及其解决方法

Finex是在Corex基础上发展起来的新技术，虽然存在很大的发展空间，但是也面临着在流化床组中还原铁粉时存在粘结失流以及产生大量过剩煤气等问题。其中流化床还原中的粘结失流是制约Finex发展的关键问题。而粘结失流是一个突然的過程，并且与由于产生液相而造成的烧结现象完全不同，主要是由于在床层流态化突然停止而矿石颗粒以较松散的方式结合在一起。阻碍流化床在铁矿石还原方面工业化应用的主要问题就是发生粘结失流后流态化恢复较为困难。还原温度、气氛、气体流速、还原率或金属化率、还原剂种类和铁的析出形态以及矿粉粒度等都是影响粘结失流的重要因素。粘结失流需要一定的温度，只有在还原性气氛下且有一定的金属化率的情况下才可发生,关于气体流速，往往是较高的气体流速可对应较高的还原温度,矿粉颗粒主要影响着矿粉颗粒间的接触面积及动量大小，一般大颗粒矿粉可在一定程度上降低粘结失流现象。近年来人们为了降低粘结失流现象主要采用以下几种方法：①严格协调还原温度和气体流速。②在矿粉中加入抑制剂，如煤粉或焦粉。③选择粘结失流趋势较低的矿石可在一定程度上降低粘结失流。④对矿粉表面做适当预处理，降低矿粉表面的粘性。⑤使用高速循环流化床。

目前最有可能应用到工业生产中的预防措施是在矿粉中混入抑制剂。为了隔绝或者降低矿石颗粒之间的碰撞以及接触机会，以提高料层的流动性以缓解粘结失流现象，一般都在矿粉中参加抑制剂。

5 结语

再生产铁水时Finex技术可以直接经粉矿和非焦煤作为原料，并且不需要建设烧结厂、球团厂、焦化厂以及热风炉等，不仅具有生产运营成本低以及污染物排放量少的特点，并且生产的铁水质量与高炉铁水质量相当，是一项值得关注的炼铁新技术。

参考文献：

[1]方觉等.非高炉炼铁工艺与理论[M].2版.北京：冶金工业出版社，2012：171-172.

[2]安志伟，郝素菊，郭丽，等.Finex流程的技术经济分析[J].河北理工大学自然学报，2007，29（2）：20-24.

[3]周传典.FINEX能否代替高炉[J].世界钢铁，2004（4）：34-36.

作者简介：杨改彦（1984-），女，河北藁城人，河北联合大学迁安学院冶金与材料系，助教，研究方向为炼铁。

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