摘要：

作為熔融還原煉鐵流程中的一種，COREX采用預(yù)還原豎爐+熔融氣化爐的純氧煉鐵流程，目前已經(jīng)工業(yè)化。韓國(guó)浦項(xiàng)、印度金達(dá)爾和南非薩爾達(dá)納共4套COREX設(shè)備的成功運(yùn)行．已充分證明COREX工藝是除傳統(tǒng)高爐技術(shù)之外的一個(gè)成熟的工藝流程。比如，金達(dá)爾的2套設(shè)備運(yùn)行的這幾年間，其產(chǎn)品質(zhì)量、特別是生產(chǎn)能力，均超過(guò)了預(yù)期的指標(biāo)。加上不斷豐富的操作經(jīng)驗(yàn)，以及COREX工藝本身的發(fā)展。使得工藝投資成本明顯下降，同時(shí)生產(chǎn)率大幅度提高。本文分析了COREX工藝的特點(diǎn)，原、燃料的性能要求，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，討論了其發(fā)展前景和進(jìn)一步研究完善的方向

關(guān)鍵詞：煉鐵，COREX，奧鋼聯(lián)，發(fā)展現(xiàn)狀

引言：

熔融還原煉鐵是當(dāng)代冶金工業(yè)前沿技術(shù)之一，它的開(kāi)發(fā)應(yīng)用是對(duì)傳統(tǒng)高爐煉鐵工藝的根本性變革。COREX熔融還原煉鐵工藝是近年已趨成熟的新型煉鐵生產(chǎn)方法，它不僅能使用非煉焦煤直接煉鐵，而且工藝流程短、投資省、生產(chǎn)成本低、污染少、生產(chǎn)的鐵水質(zhì)量能與高爐鐵水相媲美[1]；能夠利用排出的過(guò)程煤氣在豎爐中生產(chǎn)海綿鐵，替代優(yōu)質(zhì)廢鋼供應(yīng)電爐煉鋼。這對(duì)沒(méi)有條件采用天然氣氣基豎爐法大量生產(chǎn)海綿鐵的我國(guó)來(lái)說(shuō)，其更具意義。中國(guó)寶鋼集團(tuán)浦東鋼鐵公司簽訂了建設(shè)一座年產(chǎn)能力為1 50萬(wàn)噸鐵水的COREX C一3000廠的合同，這是COREX技術(shù)發(fā)展的一座新的里程碑。

1.COREX工藝

1.1COREX工藝原理

COREX是一種新的熔融還原煉鐵工藝。它之所以可以取得成功，是因?yàn)樗�綜合了豎爐和煤的氣化兩種較成熟的工藝[2]。設(shè)備主要由熔融氣化爐，預(yù)還原爐，加料設(shè)備與氣體處理設(shè)備組成。如圖（1-1）所示，上部裝置為還原豎爐，下部是熔化氣化爐。COREX熔融還原煉鐵相當(dāng)于把高爐看作兩部分，即等價(jià)于高爐爐身中上部的還原豎爐，礦石90％～95％的還原反應(yīng)由還原豎爐承擔(dān)；相當(dāng)于高爐爐腹、爐缸的COREX熔融氣化爐，承擔(dān)融化還原豎爐送來(lái)的海綿鐵并將其進(jìn)一步融化還原造渣水達(dá)到最終的溫度和成分[3]。

圖（1-1）COREX工藝裝置示意圖

1.2原燃料要求

礦石：塊礦、球團(tuán)礦；粒度范圍：6～45mm。COREX

工藝可采用比高爐用礦強(qiáng)

度較低的鐵礦石。由于裝置本身要求及塊礦在運(yùn)輸和存儲(chǔ)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生粉化，因此對(duì)其強(qiáng)度還有一定要求，平均抗壓強(qiáng)度通常應(yīng)大于250kg/cm2。在選礦過(guò)程中，要考慮到礦石的還原性，粒度大小，熱爆性等。煤：非焦煤；最優(yōu)平均粒度：20～25mm。COREX工藝無(wú)需煉焦煤，只需要熱煤用于產(chǎn)生熱量、還原氣體和適當(dāng)?shù)臐B透床。在高爐煉鐵工藝中，焦炭起的作用和COREX中熱煤的效用相同。[4]由于特殊的工藝需要熱煤必須滿足一定的條件，見(jiàn)表(1-1)。熔劑：白云石和石灰石。

表 1-1 COREX工藝所需煤的性能

1.3COREX工藝的優(yōu)缺點(diǎn)

COREX工藝較高爐煉鐵工藝的優(yōu)點(diǎn)是：

（1）環(huán)境友好，污染小，屬“綠色工藝”。所用原料為非焦煤，塊煤，減去了高爐煉鐵煉焦，燒結(jié)等，減少環(huán)境的污染。

（2）流程短，布置緊湊，生產(chǎn)周期短，占地面積僅為高爐流程的40％。（3）用原料范圍廣，原材料的多樣化，除了煉焦煤，還可以用各種非焦煤和粉煤。也可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐涿骸Ｉ�產(chǎn)調(diào)節(jié)靈活，開(kāi)停爐需要的時(shí)間也較高爐小。

（4）COREX 工藝脫硫能力強(qiáng)。原因之一是預(yù)還原爐中煅燒的熔劑可吸收氣化的硫；二是熔融氣化爐吹氧口上方由于缺少軟熔帶而形成高堿度初渣，使COREX 裝置所用原料中含硫量比高爐燃料高，COREX

鐵水含硫量與高爐鐵水相近。

COREX工藝缺陷：（1）規(guī)模較小；（2）作業(yè)率比高爐低；（3）爐齡較短；

（4）檢修周期短；（5）用氧量大；（6）只能使用塊煤。

1.4 原料優(yōu)化

由于COREX 工藝要求使用塊煤，粉煤的產(chǎn)生是很不利的，為了了解粉煤的生成因素，減少粉煤量，R. Sahoo 等人進(jìn)行了COREX 用煤分化的研究，分析了煤的粉化特性。Gupta 等人影響COERX 工藝燃料比的因素。研究了對(duì)燃料比起顯著影響的水分含量、揮發(fā)分含量、渣比和熔化速度等因素。同時(shí)研究表明高的生產(chǎn)效率時(shí)，焦床的穩(wěn)定性和透氣性是關(guān)鍵性指標(biāo)，操作中要求煤焦化后要有很高的反應(yīng)后強(qiáng)度。Gupta等還研究了填充床內(nèi)空洞的形成條件和消失的條件，建立了鼓風(fēng)口的尺寸和風(fēng)速與形成的空穴的半徑之間的關(guān)系式。并且建立了氣固相之間的壓力方程和摩擦力的表達(dá)式公式，并且通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了該模型的可行性，所得結(jié)果與實(shí)際狀況相吻合，這對(duì)于進(jìn)一步研究有重要的參考價(jià)值。

1.5 尾氣利用研究

尾氣的利用主要有以下幾方面：

（1）用于直接還原鐵的生產(chǎn)，生產(chǎn)直接還原鐵。當(dāng)前比較成功的是在韓國(guó)浦項(xiàng)鋼廠采用的COREX 還原尾氣后接MIDREX 工藝爐，相當(dāng)于一個(gè)熔融氣化爐供應(yīng)上部豎爐和一個(gè)后接直接還原爐。除此之外還在COREX的技術(shù)基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了FINEX工藝，該工藝能更好的利用粉礦，將COREX裝置的豎爐改為多級(jí)流化床裝置，終還原仍然沿用氣化爐裝置。

（2）用于發(fā)電。

（3）用作高爐燃料。

（4）生產(chǎn)清潔能源甲醚。

2.發(fā)展現(xiàn)狀

2.1印度金達(dá)爾鋼廠

印度的金達(dá)爾首先采用了COREX煉鐵技術(shù)。按設(shè)計(jì)規(guī)劃，金達(dá)爾鋼廠建立了兩個(gè)COREX C-2000設(shè)備，分別于1999年8月和2001年4月試運(yùn)行。該工藝操作靈活，使用各種不同類(lèi)型的非煉焦用煤作為主要燃料[5]，對(duì)原料無(wú)特別嚴(yán)格的質(zhì)量要求，

該工藝產(chǎn)生的煤氣用于發(fā)電或用作燃料。COREX鐵水具有溫度高(1 480～1 510℃)，硫低、氮低和雜質(zhì)少等特性。金達(dá)爾COREX對(duì)煤有一定的要求，如表（2-1）。

表2-1 金達(dá)爾用煤質(zhì)量要求

揮發(fā)分應(yīng)在25％～35％范圍內(nèi)，因?yàn)閾]發(fā)分物質(zhì)在熔融氣化爐的拱頂分解形成CO和H2，這些還原氣體用于過(guò)程的還原。揮發(fā)分太低，不利于含鐵物料的還原；

揮發(fā)分太高，增加熔融氣化爐中的熱需求，導(dǎo)致氧耗和燃耗較高。煤的灰分上限為12％，灰分太高使渣量增大，燃料比升高。對(duì)煤的另一個(gè)要求是熱穩(wěn)定性。包括反應(yīng)后強(qiáng)度和反應(yīng)性以及自由膨脹指數(shù)、轉(zhuǎn)鼓指數(shù)等。煤的平均粒度也是重要的參數(shù)。平均粒度減小會(huì)影響炭床透氣性，導(dǎo)致管道現(xiàn)象，并使鐵水溫度和質(zhì)量下降。金達(dá)爾主要使用澳大利亞、南非和中國(guó)進(jìn)口煤。

2.2南非薩爾達(dá)納廠

南非薩爾達(dá)納的COREX設(shè)備于1998年末投產(chǎn)，設(shè)備能力為65萬(wàn)T/年，以本地鐵礦和煤為原料。設(shè)備同電爐煉鋼相結(jié)合，已被伊斯科的實(shí)踐證明是非常成功的。在伊斯科，每天有1000tCOREX生產(chǎn)的鐵水供給兩臺(tái)120t電爐，直到1997年9月鋼廠停產(chǎn)為止[6]。

基于COREX設(shè)備和MIDREX的直接還原豎爐聯(lián)合工藝的新建短流程鋼廠于1999年初在南非的西海岸投產(chǎn)。COREX鐵水和直接還原鐵都供給2臺(tái)150t雙爐殼交流電爐[7]。薩爾達(dá)納的COREX-2000設(shè)備全部使用本地原料.

直接還原鐵廠則使用

30％～40％的進(jìn)口球團(tuán)和60％～70％的西森塊礦。所有需要的添加劑都由國(guó)內(nèi)供貨。薩爾達(dá)納熱軋卷的生產(chǎn)完全依靠65萬(wàn)T/年，的COREX鐵水和80萬(wàn)T/年的直接還原鐵[8]。鐵水和直接還原鐵都由雙爐殼電爐冶煉優(yōu)質(zhì)鋼水，然后進(jìn)行連鑄連軋。所生產(chǎn)的熱軋卷中，大約50％用于出口，另外50％左右則在相鄰的杜佛科鋼加工中心進(jìn)行冷軋和進(jìn)一步處理[9]。

2.3寶鋼的COREX C-3000

上海寶鋼集團(tuán)是中國(guó)最大的鋼鐵企業(yè)，其下屬的浦東鋼鐵公司與西門(mén)子奧鋼聯(lián)簽訂了建設(shè)世界上第一個(gè)年產(chǎn)能力為150萬(wàn)噸的COREX C3000工業(yè)生產(chǎn)合同。寶鋼決定采用COREX技術(shù)的主要原因是：1）鐵水生產(chǎn)具有良好的經(jīng)濟(jì)性。2）羅涇新址附近的寶鋼本部大高爐的生產(chǎn)成本被寶鋼作為衡量基準(zhǔn)。3）鐵水生產(chǎn)的環(huán)保效果出色。4）羅涇地區(qū)的環(huán)保要求十分嚴(yán)格，因?yàn)樵摰貐^(qū)是上海市的水源地之一。由于COREX工藝的環(huán)保優(yōu)勢(shì)已經(jīng)得到驗(yàn)證，因此可以獲得審批。5）與傳統(tǒng)高爐路線相比，COREX使用不同的煤種。寶鋼的主要目標(biāo)是在COREX工藝中使用100％的國(guó)產(chǎn)煤。寶鋼制定了類(lèi)似于金達(dá)爾的COREX用煤計(jì)劃，并將與寶鋼本部的現(xiàn)有大高爐協(xié)調(diào)用煤[9]。6）降低了對(duì)于當(dāng)?shù)仉娏�和天然氣供�?yīng)的依賴(lài)性。 結(jié)語(yǔ)：

我國(guó)寶鋼引進(jìn)的COREXC-3000當(dāng)前很多的研發(fā)工作正在進(jìn)行，如何更好的了解爐內(nèi)的傳質(zhì)傳熱，復(fù)雜的冶金反應(yīng)，將是我們掌握好這項(xiàng)技術(shù)，并加以改造吸收的重要戰(zhàn)略。氣化爐的操作是該設(shè)備的核心技術(shù)。我們的研究也將圍繞核心技術(shù)進(jìn)行。今后的研究中將從下方面進(jìn)行：

（1）豎爐和氣化爐的匹配操作。

（2）豎爐內(nèi)部的布料研究。

（3）氣化爐中煤氣和礦料的行為研究。

（4）氣化爐內(nèi)部的傳熱和傳質(zhì)。

（5）配煤和配礦的優(yōu)化研究。建立適合我國(guó)礦煤資源的數(shù)據(jù)庫(kù)。尤其是針對(duì)貧礦和低品位煤的綜合利用研究。

（6）尾氣的綜合利用開(kāi)發(fā)。

我國(guó)的COREX工藝研究尚處在掌握吸收階段，我們應(yīng)當(dāng)不斷的借鑒國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)研究方法和經(jīng)驗(yàn)，努力盡快的將其本土化，在掌握吸收的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工藝技術(shù)。