COREX

奥钢联开发的非焦炼铁技术

Corex 熔融还原法是奥钢联开发的非焦炼铁技术，也是唯一实现工业化的熔融还原技术。通过 Corex 熔融还原炼铁将作为钢铁企业的前道工序，为炼钢工序生产铁水。COREX工艺是1977年才开始研究，1989 年才开始应用的熔融还原技术，是一项非常年轻的炼铁技术。使用这种工艺替代传统的高炉冶炼流程工艺，对于炼铁炼钢企业降低炼铁成本、改善经济技术指标、提高工艺竞争力具有重要意义。

技术简介

COREX是由奥钢联开发的一种使用块矿或球团矿作原料、使用非焦煤作还原剂和燃料的熔融还原炼铁工艺。COREX这个名字的前两个字母CO代表Coal，是煤的意思；中间两个字母RE 代表Reduction，是还原的意思（炼铁就是还原过程）；最后两个字母EX 是Extreme，是终极目标的意思。所以COREX完整的意思是直接用煤来炼铁作为它的终极目标。应当说，这是炼铁工作者梦寐以求的目标。高炉炼铁是用粉矿和粉煤，但粉矿必须通过烧结厂烧结成烧结矿，粉煤必须通过炼焦厂将其结焦成焦炭，然后供高炉炼铁。因此流程长、工序多、污染较重，而且焦煤资源稀缺。 COREX工艺是直接使用天然的块矿和块煤。取消了烧结厂和炼焦厂。因而流程短、工序少、污染轻、可以不用资源稀缺的炼焦煤。COREX工艺是1977年才开始研究，1989 年才开始应用的熔融还原技术，是一项非常年轻的炼铁技术。

在目前比较有代表性的三种（COREX、Finex和HIsmelt）熔融还原炼铁工艺中，COREX是最先实现工业化生产的，也是工艺最成熟的，世界范围内正在运行的COREX 炉只有7座，其中南非撒丹那的一套COREX -C2000、印度4座和中国宝钢的两座COREX-C3000，韩国浦项另有2座改型FINEX炉，FINEX也是一种炼铁工艺。

发展历程

COREX于20世纪70年代开发，1989年第一座年产能40万t的COREX -C1000工厂在南非伊思科尔厂（Lscor）实现工业化运行（已停产）。1995-1999年，又先后建成了4座年产能为60-80万t的COREX-C2000工厂：一座建在韩国的浦项制铁（目前，该座COREX-C2000已被改造成世界第一座Finex装置，并于2007年4月30日点火投产），一座建在南非的撒丹那（Saldanha）（65万t/a，1998年12月建成），另外两座建在印度的金达尔（Jindal）（年产80万t，分别于1999年和2001年投产）。2007年11月，宝钢又建成投产了年产能为150万t的COREX-C3000，标志着COREX工艺又向前推进了一步。

炼铁工艺

COREX工艺需使用天然矿、球团矿和烧结矿等块状铁料；燃料为非焦煤，为了避免炉料粘结并保持一定的透气性，还需要加一定数量的焦炭；熔剂主要为石灰石和白云石。原燃料经备料系统处理后，分别装入矿仓、煤仓和辅助原料仓，等待上料。

如图1，上面是还原竖炉，块矿、球团矿、熔剂从它的顶部加入。还原煤气在它的中部进入。还原后的直接还原铁从下部经螺旋输送器排出。下面是熔融气化炉。块煤和直接还原铁从顶部加入。在中下部鼓入氧气，下部有铁口排出渣铁。它产生的高温煤气也由顶部排出经过一系列的处理，大部分通入上部的还原竖炉。少部分与竖炉顶部的排出煤气汇合在一起形成输出煤气，作为二次能源供钢铁厂使用。

COREX工艺的渣铁处理与高炉相似。

各代技术

COREX-C1000

早在1989年12月, 在南非ISCOR公司的Pretoria厂建成投产了世界上第一台年产生铁30万吨的Corex设备, 即C -1000。将矿石、一定比例的焦炭和部分熔剂装入预还原竖炉，在炉料下降过程中完成预热和还原。降至竖炉底部的矿石已被还原成金属化率大于90%的海绵铁。海绵铁（700-800℃）、非焦煤、一定比例的焦炭和熔剂通过海绵铁螺旋加料机加入到下部的熔融气化炉中。熔炼气化炉有两个作用，即将海绵铁熔炼成铁水及产生还原竖炉需要的还原气。熔融气化炉内的燃料为非焦煤，通过煤料斗加入到炉内，助燃剂使用工业纯氧，煤与氧燃烧放出熔炼和造气所需的热量。熔炼过程形成的渣铁积存于炉缸底部。燃烧和气化过程生成的煤气再由炉顶连续排出，进入煤气处理系统。处理后的煤气一部分返回还原竖炉作为热源和还原剂，一部分回收它用。

COREX-C2000

南非撒丹那的COREX-C2000于1998年12月建成投产，设计年产量65万t，原料中60%~80%为块矿，20%~40%为球团矿，每年还使用30多万t熔剂等副原料。对煤粒度的要求是8~10mm，大于6.3mm的部分应达85%以上，小于3.5mm的要低于5%；干燥后的煤含水量要在20%以下，固定碳含量要达到60%以上，挥发分25%~28%，P含量越低越好。熔融气炉化拱顶温度高达1050℃。该套COREX-C2000的设计焦比为5%，但由于使用80%的块矿，煤的质量不佳，焦比过低时炉况不顺，因此目前该设备的焦比为13%左右，其中11%从竖炉加入，2%直接加入到熔融气化炉。燃料比1050kg/t左右，扣除5%的水分，干基燃料比1000kg/t。正常生产状态下，铁水硅含量0.5%以下，硫0.05%左右。年产水渣量27万t左右，渣中含SiO2 30%左右，含CaO35%左右，含MgO11.5%左右，Al2O3 15.7%左右。COREX-C2000的布料可分别从气化炉和竖炉处加入，煤和少量副原料从气化炉加入。COREX熔融气化炉炉顶的加煤孔安装了万向布料器，像高炉的无料钟一样，可以实现任意角度的布料。COREX炉中煤气温度高于850℃时会发生矿石粘结，低于700℃时又容易发生析炭反应。公司每年都需定期（半年一次）对炉内进行清空处理，对结块炉料进行清除。目前COREX-C2000设备的作业率为80%-90%。由于焦炭使用量少，因此死料柱较软，铁口泥包不易形成，铁口深度维持在1.5-1.9m。2002年5月，公司对COREX-C2000进行了中修，将熔融气化炉第5、6段铸铁冷却壁换成了铜冷却壁，并进行了喷涂。由于炉缸炉衬侵蚀严重，因此公司2008年对熔融气化炉进行大修。该COREX-C2000设备第一代寿命为9~10年。

COREX-C3000

2007年11月，世界第一套COREX-C3000在宝钢罗泾投产。COREX-C3000的设计充分吸取了C1000和C2000的经验，克服了其不足，在炉体、耐材、冷却系统以及布料装置等方面做了大量改进，设计年产能达到了150万t。

宝钢COREX-C3000的预还原竖炉（总高29m、还原段12m、内径8m）下部水平沿圆周方向布置了8台螺旋排料机，连续地在热状态下向熔融气化炉供料。熔融气化炉（高33m、炉缸内径9m）设28个氧气风口，氧气风口由风口小套、风口大套及氧枪组成。在半焦固定床上方的拱顶空间设有6个氧气烧嘴，以改善和调整熔融气化炉拱顶的热状态。

与COREX-C2000相比，宝钢COREX-C3000在熔融气化炉、还原竖炉、炉体冷却系统、布料系统以及耐材系统等方面进行了相应改进。

（1）熔融气化炉

将炉腹角加大到22°，以避免冷却壁烧蚀；风口以上采用2段铜冷却壁，增大半焦炭床的体积；增加出铁口的长度和死铁层的深度，以减轻铁水对炉缸的冲刷侵蚀；风口以上的半焦床高度由7m增加到10m。

（2）还原竖炉

加大了炉身角，以利于炉料的顺行；增大了煤气围管的直径及围管以下部分的高度；提高竖炉下部的压差，防止或减少气化炉煤气通过海绵铁下料管直接窜入还原竖炉，导致局部炉料温度过高，产生粘结。

（3）炉体冷却系统

增加了冷却壁段数，由9段增加到10段；风口以上炉腹采用2段铜冷却壁，以改善炉体的冷却效果。

宝钢COREX-C3000设计一代寿命为10-15年。

2008年4月，宝钢试制成功了COREX-C3000喷煤技术，并计划于年底投入工业应用。项目实施后，将逐步利用块煤筛下粉煤和除尘煤粉，使COREX-C3000炉直接利用粉煤，对降低炼铁成本、改善经济技术指标、提高工艺竞争力具有重要意义。

质能特点

能量消耗

Corex工艺重要特点是如何有效利用过程产生的煤气。根据Corex的实际生产过程统计, 总能量消耗大约在20.9GJ/t(比目前高炉水平15GJ/t高30%左右), 通过气体回收, 可以回收大约60%的热量, 即净能量消耗为8.36GJ/t。总能耗包括燃料消耗、制氧动力消耗等。表1是南非Saldanha、印度JVSL和宝钢高炉实际生产的燃料消耗。尽管Corex的能耗水平进一步得到改善, 但2003年9月其实际消耗的燃料比宝钢高炉水平要多近一倍。在Corex开炉初期, 焦炭比例达到20 %～30 %才能保证足够的生产率, 即使在稳定生产阶段, 10%～15%的焦炭比例是不可少的。而为什么需要一定的焦炭比例, 除了保证炉缸气流分布以外, 还没有其它更好的解释, 即相当于在Corex炉缸内存在和高炉一样的焦炭死料区, 焦炭同样起到料柱骨架作用。 Corex工艺能耗高的原因是从炉内排出的废气温度较高, 南非Saldanha生产班报数据表明在1070～1091℃; 同时排出煤气热值高, 表2是气体成分表。和高炉煤气热值3200kJ/m3相比, Corex 产生煤气热值高2.5倍。这是Corex工艺必须配套预还原或发电以回收煤气潜热和化学热的原因。而对于预还原过程, 由于气体中CO2含量比较高, 因此, 对预还原气体进行处理脱除部分CO2是必须的。Corex煤气热值高, 主要是H2和CO含量高, 与使用的燃料主要以煤粉为主, 挥发分在25%～30%有关。印度Corex设有两排风口, 下风口以空气和部分富氧鼓风为主, 上风口主要是富氧鼓风, 喷吹部分回收粉尘, 并燃烧部分H2和CO, 以保证足够的热量。但Corex炉内的热交换和高炉是不一样的, 高炉的逆流传输过程时间相对较长, 所以热量利用比较充分。

原燃料条件

Corex使用的原料品位达到65%以上, 而高炉原料在60%以下, 所以原料中脉石含量有很大差别。另外, Corex使用的原料中S相对较低。Corex使用的燃料包括煤和10%～20%焦炭, 表4是Corex使用煤的物理化学成分要求。而实际情况下各厂略有差别, 表5是南非和印度使用的实际煤种。Corex工艺对煤的特殊要求不仅表现在化学成分和物理性能上, 对煤的块度有严格要求。因此, 煤种的选择和合理利用是该工艺的重要技术和限制因素。

同时, Corex为了形成合适的炉渣成分, 保证冶炼的正常进行和铁水质量, 必须加石灰石或白云石等熔剂。原燃料中的S主要以FeS和FeS2形式存在, 和CaO、MgO在碳作用下形成CaS、MgS。还原气中S以H2S和COS形式存在, 当含量超过0.087%时,将和Fe反应生成FeS。如果喷吹煤粉或矿粉,在氧存在的条件下,FeS 和FeS2将和氧反应生成煤气中的SO2, 熔剂分解后的产物对其有脱除作用。因此, Corex过程产生的废气中SO2含量并不高。但为了满足铁水对硫的要求,以及克服H2S和COS对生产过程和设备的影响,必须严格控制原燃料的硫含量。

铁水质量

Corex工艺生产的铁水硅含量较高, 而铁水硅含量影响炼钢工序降硅的时间, 影响铁水或钢水脱磷, 不利于工艺过程的整体优化, 不利于生产高质量的钢水。从高炉冶炼硅还原机理的研究可知, 高炉内硅的还原主要是焦炭中的SiO2与碳接触生成SiO气体, 再还原生成[ Si ]。由于Corex工艺的反应温度高于高炉过程, 在气化炉内存在比高炉大得多的大于1400℃的高温区, 有利于硅的还原。尤其是有利于渣中SiO2的还原。另外, 燃料比高, 而且都是从还原区加入的, 焦炭床存在良好的硅还原条件。所以, Corex 对低硅冶炼是不利的, 解决的办法包括: 提高焦炭质量, 提高喷吹煤比水平, 提高矿石品位, 降低脉石含量等。另外, Corex工艺生产的铁水S、P含量也比高炉高。P主要是由原燃料带入的, Corex和高炉一样不具备脱磷条件。而对于S含量, 原燃料带入的硫大部分进入熔炼炉(高炉原料中硫大部分在烧结或焦化过程去除), 在熔炼炉内, FeS和CaO、MgO及C反应被去除, 因此和高炉一样受渣铁与碳接触时间、炉渣碱度、反应温度和渣中FeO含量等影响。Corex工艺的焦炭床对脱硫有至关重要的影响, 其产品质量受炉渣成分的限制。

全国各地天气预报查询

上海市

云南省

云南省

云南省

云南省

云南省