Finex工藝

Finex是一種直接用粉礦和非煉焦煤粉冶煉鐵水的新工藝。

Finex工藝的關鍵技術是在主流化床反應器內將鐵礦粉還原成粉狀DRI（直接還原鐵），DRI經熱壓成形後，利用熔融氣化爐將DRI熱壓鐵塊熔融還原為鐵水。與傳統的高爐煉鐵工藝相比，Finex煉鐵工藝省去了煉焦和燒結過程，生產的鐵水質量可以與高爐及Corex工藝相媲美。目前，世界上唯一一座Finex工藝裝備（年產150萬t鐵水）已於2007年4月10日在浦項點火投產，設計產能4300t/d。

發展歷程

1992年12月，浦項制鐵與西門子奧鋼聯公司簽訂了Corex C-2000工廠的建設契約。隨後兩家公司還簽訂了合作開發Finex工藝的協定，項目開發的主要目標是發展流化床還原粉鐵礦的反應系統。1993-1996年，雙方合作進行了實驗室規模的粉礦還原實驗和冷態流化床動力學研究。緊接著，浦項建立了日產能15t的熱模擬實驗設備，在一級流化床反應器內研究了在高溫、高壓、還原氣氛條件下，鐵礦粉的還原和流化床反應工序的動力學條件。1998年，浦項總部決定在現有Corex工廠附近新建一套日產能150t的流化床還原粉礦的半工業實驗裝置。1999-2002年進行的多次實驗結果表明，流化床還原鐵礦粉系統可以滿足工業化生產的要求，其工藝技術具有可行性。此外，浦項還成功進行了將流化床還原得到的粉狀DRI熱壓成熱壓鐵塊的工藝實驗。

在此之後，浦項決定建立年產能60萬t的Finex F-2000示範工廠，進一步驗證Finex技術整個工藝流程的可行性。該示範工廠於2001年1月開工建設，並於2003年5月開始投產運行。Finex F-2000示範工廠的工藝系統中第一次安置了流化床反應器系統和粉狀DRI熱壓設備。浦項還對原先的Corex C-2000工廠進行了相應的改造，將熔融氣化爐用作F-2000示範工廠的熔融裝置和煤氣發生裝置，同時將豎爐用作儲料倉和加料倉。逐級放大的流化床反應器在Finex工藝的開發中起著決定性的作用。到2004年年初，Finex F-2000示範工廠的生產已趨於穩定，鐵水產能超過2000t/d。

2004年4月，示範工廠的生產運行又上升到一個重要階段。由於二氧化碳脫除系統開始運行，可以循環利用流化床的排除煤氣，不再僅僅由流化床還原系統決定整個工藝系統的煤耗，故噸鐵煤耗進一步降低。對流化床排出的煤氣進行循環利用，流化床還原系統變得更加獨立，減少了對熔融氣化爐系統的依賴，噸鐵煤耗降低到950kg的水平。

2005年10月，工藝最佳化的又一個重要步驟是粉煤噴吹（PCI）工藝的套用。通過逐步提高噴煤比到300kg/t，總煤耗下降列800 kg/t以下，最低月平均煤耗紀錄為750kg/t，與現代高爐生產鐵水的燃料比相當。當噴煤比達到250kg/t時，總煤耗可以減少100kg/t。這是由於熔融氣化爐中焦床的停留時間提高了20%，碳的利用率也提高了10%。自2006年年初，Finex F-2000示範工廠開始工業化生產鐵水，鐵水的最大產量達90萬t/a(設計產能為60萬t/a)。由於Finex示範工廠的運行取得了良好的效果，作為Finex工藝開發項目的一部分，浦項制鐵於2004年投資折合人民幣87億元在浦項廠建設了世界上第—座年產能為150萬t的Finex工業化工廠，並於2007年4月30日順利點火投產，2007年9月以後產能已達到設計水平（4300t/d），最高達4400t/d，煤耗平均850kg/t，最低700kg/t。

工藝過程

在Finex工藝中，流化床由四級反應器組成，粉礦和粒度8mm以下的添加劑由礦槽經提升進入流化床反應器R4，在R4中乾燥預熱，並按重力依次進入R3和R2中進行預還原，最後在底部的R1中進行還原。從R1排出的為熱態粉狀DRI，通過氣力輸送方式將DRI向上輸送到熱壓塊設備上部的餵料倉中。熱態粉狀DRl在雙輥壓塊機中被壓成條狀的熱壓鐵塊，條狀的熱壓鐵塊再被進一步打碎成塊狀，在熱狀態下輸送到熔融氣化爐頂部的料倉中。螺旋加料機通過下料管將料倉中的熱壓鐵塊添加到熔融氣化爐中。當使用氧化球團時。在將其添加到熔融氣化爐之前，將還原性煤氣通入料倉中，可對球團進行一定程度的預熱和預還原。

在將熱壓鐵塊加入到熔融氣化爐的同時，也將乾燥後的塊煤或經粉煤成形後的煤塊從頂部加入熔融氣化爐。熔融氣化爐內的反應(包括熱壓鐵塊及煤灰熔融生成鐵水和冶金渣的反應以及其它冶金反應)所需要的能量由煤的氣化反應供給。噴煤系統通過風口向熔融氣化爐內噴吹煤粉，產出的鐵水和爐渣從爐缸內排出。氣化反應產生的煤氣先與變壓吸附設備(PSA)產生的冷煤氣以及來自冷煤氣系統的加壓煤氣混合，然後進入熱旋風除塵器除塵。熱旋風除塵器中分離出的粉塵通過粉塵燃燒器返吹到熔融氣化爐中回收，得到循環利用。熔融氣化爐中的壓力由過剩煤氣淨化器控制。熱壓塊儲倉頂部排出的煤氣在爐頂煤氣淨化器中快速冷卻後，與過剩煤氣混合。部分流化床排出煤氣與爐頂煤氣及過剩煤氣混合，並循環用於冷卻熱發生煤氣和控制流化床系統的還原煤氣。為此，循環煤氣需在PSA裝置中脫除二氧化碳，並經過壓縮機加壓。輸出煤氣是未循環利用的外排煤氣和PSA裝置尾氣的混合煤氣。當總煤耗為850kg/t時，可輸出煤氣1530m3/t。

工藝特點

Finex採用氣基還原技術，以低成本的粉礦和煤粉為原燃料，通過多級流態化床反應器對粉礦進行直接還原，鐵水質量與高爐鐵水相差無幾。因此，Finex工藝可省去焦化、燒結和球團工藝，減少污染排放和煉焦煤等資源及能源的消耗；此外，與同等規模的高爐相比，Finex工藝設備的建設成本只相當於高爐的80%，生產成本是高爐的85%左右。