HIsmelt熔融还原工艺技术规范

HIsmelt熔融还原工艺技术规范范围本文件规定了HIsmelt熔融还原工艺技术的术语和定义、工艺原理与流程、技术要求、安全运行与环保、试验方法、检验规则等。本文件适用于规范HIsmelt熔融还原工艺技术的生产和运行。规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T211 煤中全水分的测定方法 GB/T212 煤的工业分析方法 GB/T213 煤的发热量测定方法 GB/T214 煤中全硫的测定方法GB/T223.3钢铁及合金化学分析方法二安替比林甲烷磷钼酸重量法测定磷量GB/T223.61钢铁及合金化学分析方法磷钼酸铵容量法测定磷量GB/T223.62钢铁及合金化学分析方法乙酸丁酯萃取光度法测定磷量GB/T223.67钢铁及合金硫含量的测定次甲基蓝分光光度法GB/T223.68钢铁及合金化学分析方法管式炉内燃烧后碘酸钾滴定法测定硫含量GB/T223.71钢铁及合金化学分析方法管式炉内燃烧后重量法测定碳含量GB/T474 煤样的制备方法GB/T475商品煤样采取方法 GB/T477煤炭筛分试验方法GB/T2007.1散装矿产品取样、制样通则手工取样GB/T2007.2散装矿产品取样、制样通则手工制样方法GB/T2565 煤的可磨性指数测定方法哈德格罗夫法GB/T3286.1石灰石及白云石化学分析方法第1部分：氧化钙和氧化镁含量的测定络合滴定法和火焰原子吸收光谱法GB/T3286.2石灰石及白云石化学分析方法第2部分：二氧化硅含量的测定硅钼蓝分光光度法和高氯酸脱水重量法GB/T3286.3石灰石及白云石化学分析方法第3部分：氧化铝含量的测定铬天青S分光光度法和络合滴定法GB/T3286.6石灰石及白云石化学分析方法第6部分：磷含量的测定磷钼蓝分光光度法GB/T3286.7石灰石及白云石化学分析方法第7部分：硫含量的测定管式炉燃烧-碘酸钾滴定法、高频燃烧红外吸收法和硫酸钡重量法GB/T3286.8石灰石及白云石化学分析方法第8部分：灼烧减量的测定重量法GB/T3715煤质及煤分析有关术语GB/T3863工业氧GB/T3864工业氮GB/T6730.1 铁矿石分析用预干燥试样的制备GB/T6730.5 铁矿石全铁含量的测定三氯化钛还原法 GB/T6730.9 铁矿石硅含量的测定硫酸亚铁铵还原-硅钼蓝分光光度法 GB/T6730.11 铁矿石铝含量的测定EDTA滴定法GB/T6730.12 铁矿石铝含量的测定铬天青S分光光度法 GB/T6730.17 铁矿石化学分析方法硫含量的测定燃烧碘量法GB/T6730.18 铁矿石磷含量的测定钼蓝分光光度法GB/T6730.20 铁矿石磷含量的测定滴定法GB/T6730.30铁矿石铬含量的测定二苯基碳酰二肼分光光度法GB/T6730.42 铁矿石铅含量的测定双硫腙分光光度法GB/T6730.61铁矿石碳和硫含量的测定高频燃烧红外吸收法 GB/T6730.62铁矿石钙、硅、镁、钛、磷、锰、铝和钡含量的测定波长色散X射线荧光光谱法GB/T6730.65铁矿石全铁含量的测定三氯化钛还原重铬酸钾滴定法GB/T6730.76 铁矿石钾、钠、钒、铜、锌、铅、铬、镍、钴含量的测定电感耦合等离子体发射光谱法 GB/T6730.67铁矿石砷含量的测定氢化物发生原子吸收光谱法GB/T6730.72 铁矿石砷、铬、镉、铅和汞含量的测定电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）GB/T6730.73 铁矿石全铁含量的测定EDTA光度滴定法GB/T6730.77铁矿石砷含量的测定氢化物发生-原子荧光光谱法GB/T6730.81铁矿石多种微量元素含量的测定电感耦合等离子体质谱法GB/T10322.1 铁矿石取样和制样方法 GB/T10322.7 铁矿石和直接还原铁粒度分布的筛分测定GB/T10410人工煤气和液化石油气常量组分气相色谱分析法GB/T16913粉尘物性试验方法GB/T18666商品煤质量抽查和验收方法GB/T19494.1煤炭机械化采样第1部分：采样方法GB/T19494.2煤炭机械化采样第2部分：煤样的制备GB/T20066钢和铁化学成分测定用试样的取样和制样方法GB∕T20123钢铁总碳硫含量的测定高频感应炉燃烧后红外吸收法（常规方法） GB/T20565 铁矿石和直接还原铁术语GB/T25476可调谐激光气体分析仪GB/T27975粒化高炉矿渣的化学分析方法GB/T30732 煤的工业分析方法仪器法GB/T32545铁矿石产品等级的划分YB/T042冶金石灰YB/T105冶金石灰物理检验方法YB/T4177炉渣X射线荧光光谱分析方法YB/T5208菱镁石YB/T5278白云石JB/T6207氢分析器技术条件AQ2002炼铁安全规程GB28663炼铁工业大气污染物排放标准GB13456钢铁工业水污染物排放标准GB12348工业企业厂界环境噪声排放标准GB18599一般工业固体废弃物贮存和填埋污染控制标准GB18597危险废物贮存污染控制标准术语和定义下列术语和定义适用于本文件。HIsmelt熔融还原工艺HIsmeltsmeltingreductiontechnology一种铁浴式熔融还原冶金工艺，该工艺可直接利用非焦煤粉和含铁粉料进行冶炼。熔融还原炉smeltreductionvessel熔融还原炉指HIsmelt熔融还原工艺进行高温冶炼的反应炉，在反应炉内进行铁氧化物还原反应生产液态金属、熔渣、煤气，英文缩写SRV。二次燃烧率postcombustionrate评价熔融还原炉产生煤气在炉内燃烧反应进行程度的指标，用下式表示：PCR=[(CO2+H2O)/(CO+CO2+H2+H2O)]*100%，式中，CO、CO2、H2及H2O分别表示燃烧产物中各组分的体积百分数。休风模式off-windmodeHIsmelt工艺的一种运行模式，在生产过程中因检修、停炉或其他原因需要中断生产时，停止向熔融还原炉中送风冶炼的状态。焖炉模式idlemodeHIsmelt工艺的一种运行模式，在恢复生产准备过程中只送热风点燃焖炉喷枪，对SRV进行初步升温熔化表面渣壳的状态。保持模式holdmodeHIsmelt工艺的一种运行模式，在恢复生产准备过程中只送富氧热风，喷入燃料及熔剂，对SRV熔池进行升温至具备工艺冶炼条件的状态。生产模式productionmodeHIsmelt工艺的一种运行模式,在生产过程中喷入原燃料及熔剂正常生产冶炼的状态。工艺原理与流程工艺原理HIsmelt熔融还原工艺原理主要包括还原和传热两大机理。综合入炉原燃料及熔剂经预处理设备处理后，由物料喷枪喷入SRV，高温富氧（体积百分数为30%~45%）热风从炉顶喷入，在SRV内发生铁氧化物还原反应，产生大量气体，使熔池剧烈沸腾。熔池逸出的CO、H2在炉顶喷入的热风作用下发生二次燃烧，释放热量，加热溅起的铁液和炉渣，加热后的熔体回落熔池中，实现有效的热传递。铁水经过虹吸原理的前置炉排出，炉渣定期从水冷渣口分批排放。炉顶煤气从1450℃冷却至200℃以下的过程中产生的蒸汽用于发电。煤气主要用于热风炉烧炉、发电、矿粉预热及预还原设备等。工艺流程HIsmelt熔融还原工艺流程主要由预热和预还原、煤粉制备、喷吹系统、SRV本体、煤气处理系统、渣铁处理系统、铸造系统、燃气锅炉系统、热风炉系统及烟气脱硫系统等组成。综合入炉原料的预热和预还原采用两级回转窑工艺或其它工艺，综合入炉燃料采用串罐式/并罐式粒煤喷吹，与通过独立喷吹系统输送的含钙熔剂一起汇入两支水冷喷枪，与综合入炉原料及含镁熔剂等一起喷入SRV熔池。高温煤气经水冷烟罩及余热锅炉进行余热回收，同时为减轻锅炉和除尘负荷，在水冷烟罩和余热锅炉之间设有高温旋风除尘器，煤气净化采用湿法或干法除尘，净化后的煤气用于热风炉燃烧和发电。炉渣处理采用转鼓法水冲渣或底滤法冲渣工艺，得到类似高炉渣的粒化渣副产品。设置烟气处理系统，用于矿粉预热和预还原、热风炉和燃气锅炉烟气的脱硫处理。也可采用源头治理方式，对煤气进行脱硫处理，然后再分配到各用户。技术要求冶炼技术要求HIsmelt熔融还原工艺冶炼运行分为休风模式、焖炉模式、保持模式及生产模式四种状态，其中休风模式、焖炉模式及保持模式为非生产模式，炉况由非生产模式恢复生产模式的过程包括按顺序进行的休风阶段、焖炉阶段、保持阶段和生产阶段。非生产模式炉况控制参数HIsmelt熔融还原非生产模式炉况控制参数技术要求应符合表1规定。HIsmelt熔融还原非生产模式炉况控制参数技术要求项目符号单位技术要求休风模式焖炉模式保持模式喷矿量Ore-It/h000喷煤量Coal-It/h0010~30喷天然气量NG-FlowNm3/h01000~60000SRV操作压力SPkPa010~5020~70SRV热负荷HTTMW00~3015~50生产工艺控制参数HIsmelt熔融还原生产工艺控制参数技术要求应符合表2规定。HIsmelt熔融还原生产工艺控制参数技术要求项目符号单位技术要求磨煤预处理水分-%≤2.5原料预热温度-℃300~650矿喷吹载气流量-Nm3/h4000~12000风温HAT℃800~1200风压HAPkPa100~200氧气纯度（体积分数）-%≥90氮气纯度（体积分数）-%≥99工艺炉况控制参数HIsmelt熔融还原工艺炉况控制参数技术要求应符合表3规定。HIsmelt熔融还原工艺炉况控制参数技术要求项目符号单位技术要求二次燃烧率PCR%45~70煤气热值CVMJ/Nm3≥2.0煤气氧含量O2%≤1.0SRV操作压力SPkPa65~85SRV热负荷HTTMW35~70铁水工艺控制参数HIsmelt熔融还原铁水工艺控制参数技术要求应符合表4规定。HIsmelt熔融还原铁水工艺控制参数技术要求项目符号单位技术要求铁水温度MTem℃1340~1420铁水碳含量[C]%≥3.5铁水磷含量[P]%≤0.20铁水硫含量[S]%≤0.14炉渣工艺控制参数HIsmelt熔融还原炉渣工艺控制参数技术要求应符合表5规定。HIsmelt熔融还原炉渣工艺控制参数技术要求项目符号单位技术要求炉渣温度STem℃1370~1500二元碱度R2%1.10~1.35氧化镁含量（MgO）%≥7.0渣中铁量（TFe）%≤8.0镁铝比--0.40~0.65原料、燃料及还原剂综合入炉原料HIsmelt熔融还原综合入炉原料的技术指标应符合表6规定。HIsmelt熔融还原综合入炉原料的技术指标项目符号单位级别技术要求入炉品位TFe%Ⅰ级≥55.0Ⅱ级≥45.0杂质SiO2%Ⅰ级≤7.0Ⅱ级—Al2O3%Ⅰ级≤5.0Ⅱ级—微量元素Cr%Ⅰ级≤0.05Ⅱ级—有害元素P%Ⅰ级≤0.175Ⅱ级≤1.200S%Ⅰ级≤0.05Ⅱ级≤0.10Pb%Ⅰ级≤0.15Ⅱ级—As%Ⅰ级≤0.1Ⅱ级—粒度———粒度≤6mm，-0.1mm占比10%～15%，+4mm占比10%～15%注：HIsmelt熔融还原综合入炉原料Ⅰ级为可生产HIsmelt高纯生铁的原料技术指标；HIsmelt熔融还原综合入炉原料Ⅱ级为满足正常生产具有综合经济价值的原料技术指标。综合入炉燃料及还原剂HIsmelt熔融还原综合入炉燃料及还原剂的技术指标应符合表7规定。HIsmelt熔融还原入炉燃料及还原剂的技术指标项目符号单位级别技术要求灰分Aad%Ⅰ级≤10.0Ⅱ级≤14.0挥发分Vad%Ⅰ级6.0~10.0Ⅱ级＞10.0~18.0固定碳FCad%Ⅰ级≥75Ⅱ级70~75全硫St,ad%Ⅰ级≤0.45Ⅱ级≤0.70哈氏可磨性指数HGI-Ⅰ级≥45Ⅱ级35~45发热量Qnet.arMJ/kgⅠ级≥26.4Ⅱ级≥25.1粒度粒度≤3mm；-0.50mm占比65%~80%；-0.125mm占比20%~30%综合入炉熔剂含钙熔剂HIsmelt熔融还原含钙熔剂的技术指标应符合表8规定。HIsmelt熔融还原含钙熔剂的技术指标项目符号单位级别技术要求氧化钙CaO%Ⅰ级≥90.0Ⅱ级≥80.0二氧化硅SiO2%Ⅰ级≤3.0Ⅱ级≤5.0硫S,ad%Ⅰ级≤0.020Ⅱ级≤0.030灼减量-%Ⅰ级≤4.0Ⅱ级≤9.0活性度--Ⅰ级≥320Ⅱ级≥220安息角-°Ⅰ级≤25Ⅱ级-粒度--Ⅰ级粒度≤0.25mm；-0.075mm占比≥80%Ⅱ级粒度≤3.0mm；-0.50mm占比≥80%注：HIsmelt熔融还原含钙熔剂Ⅰ级为炉外脱硫用熔剂的技术指标要求；HIsmelt熔融还原含钙熔剂Ⅱ级为SRV冶炼用熔剂的技术指标要求。含镁熔剂HIsmelt熔融还原含镁熔剂的技术指标应符合表9规定。HIsmelt熔融还原含镁熔剂的技术指标项目符号单位级别技术要求氧化钙CaO%Ⅰ级≥30.0Ⅱ级≥27.0氧化镁MgO%Ⅰ级≥19.0Ⅱ级≥17.0二氧化硅SiO2%Ⅰ级≤3.0Ⅱ级≤3.0三氧化铝Al2O3%Ⅰ级≤0.85Ⅱ级≤0.85磷P%Ⅰ级≤0.070Ⅱ级≤0.070硫S,ad%Ⅰ级≤0.035Ⅱ级≤0.050粒度粒度≤20mm，+10mm占比≤10%单种原料常规铁矿粉HIsmelt熔融还原冶炼用常规铁矿粉的技术指标应符合表10规定。HIsmelt熔融还原冶炼用常规铁矿粉的技术指标项目化学成分（%）粒度（mm）TFeSiO2Al2O3S指标≥50.0≤7.0≤5.0≤0.1≤6高磷矿HIsmelt熔融还原冶炼用高磷矿的技术指标应符合表11规定。HIsmelt熔融还原冶炼用高磷矿的技术指标项目化学成分（%）粒度（mm）TFeSiO2Al2O3PS指标≥45.0≤15.0≤6.0≤1.2≤0.4≤6含铁固废HIsmelt熔融还原冶炼用含铁固废的技术指标应符合表12规定。HIsmelt熔融还原冶炼用含铁固废的技术指标项目化学成分（%）粒度（mm）TFeSiO2Al2O3PS指标≥35.0≤10.0≤6.0≤1.2≤0.4≤6单种燃料及还原剂无烟煤HIsmelt熔融还原冶炼用无烟煤的技术指标应符合表13规定。HIsmelt熔融还原冶炼用无烟煤的技术指标项目符号单位技术要求灰分Aad%≤14.0挥发分Vad%6.0~18.0固定碳FCad%≥70.0全硫St,ad%≤0.70哈氏可磨性指数HGI-≥35发热量Qnet.arMJ/kg≥25.1粒度-mm≤45烟煤HIsmelt熔融还原预热用烟煤的技术指标应符合表14规定。HIsmelt熔融还原预热用烟煤的技术指标项目符号单位技术要求灰分Aad%≤15.0挥发分Vad%25.0~35.0全硫St,ad%≤0.70哈氏可磨性指数HGI-≥50.0发热量Qnet.arMJ/kg≥22.2粒度-mm≤45安全运行与环保安全运行HIsmelt熔融还原项目相关安全生产运行维护按照AQ2002中相关规定执行。环保HIsmelt熔融还原废气排放应符合GB28663中相关规定要求。HIsmelt熔融还原废水排放应符合GB13456中相关规定要求。HIsmelt熔融还原噪声排放应符合GB12348中相关规定要求。HIsmelt熔融还原一般工业固体废物处置按照GB18599处置，危险废物（如废油等）参照GB18597进行处理，生活设施产生的生活垃圾填埋处理。试验方法冶炼工艺参数HIsmelt熔融还原铁水化学成分分析按照表15中规定分析方法进行。HIsmelt熔融还原铁水化学分析方法序号项目分析方法1铁水碳含量按GB/T223.71或GB/T20123的规定进行2铁水磷含量按GB/T223.3、GB/T223.61或GB/T223.62的规定进行3铁水硫含量按GB/T223.68、GB/T223.67或GB/T20123的规定进行HIsmelt熔融还原炉渣化学成分分析按GB/T27975或YB/T4177中规定进行。HIsmelt熔融还原煤气化学成分分析按GB/T10410、GB/T25476或JB/T6207中规定进行。HIsmelt熔融还原氧气纯度测量按GB/T3863的规定和经标准气校验过的分析仪器测量。HIsmelt熔融还原氮气纯度测量按GB/T3864的规定或采用微量氧分析仪测量。HIsmelt熔融还原冶炼技术要求其他各项指标的采样和监测按国家标准监测方法执行。入炉原料HIsmelt熔融还原入炉原料的粒度按GB/T10322.7中规定进行。HIsmelt熔融还原入炉原料化学成分的测定按表16中规定分析方法进行。HIsmelt熔融还原入炉原料化学分析方法序号项目分析方法1TFe按GB／T6730.5、GB/T6730.65或GB/T6730.73的规定进行2SiO2按GB／T6730.9或GB/T6730.62的规定进行3Al2O3按GB／T6730.11、GB/T6730.62或GB/T6730.12的规定进行4Cr按GB/T6730.30或GB/T6730.76的规定进行5P按GB／T6730.18、GB/T6730.62或GB/T6730.20的规定进行6S按GB／T6730.17或GB/T6730.61的规定进行7Pb按GB/T6730.72、GB/T6730.42、GB/T6730.76或GB/T6730.81的规定进行8As按GB/T6730.67、GB/T6730.72、GB/T6730.77或GB/T6730.81的规定进行燃料及还原剂HIsmelt熔融还原燃料及还原剂哈氏可磨性指数的测定按GB/T2565中规定进行。HIsmelt熔融还原燃料及还原剂低位发热量的测定按GB/T213中规定进行。HIsmelt熔融还原燃料及还原剂粒度的测定按GB/T477中规定进行。HIsmelt熔融还原燃料及还原剂化学成分分析按表17中规定分析方法进行。HIsmelt熔融还原燃料及还原剂化学分析方法