非高炉炼铁新工艺（2）｜山东墨龙熔融还原工艺实现连续稳定工业化运行，“四大创新”赋能，墨龙HIsme...
2018年3月29日，山冶设计与山东墨龙石油机械有限公司（简称山东墨龙）在济南签订HIsmelt熔融还原技术及市场开发战略合作协议。
公司董事长魏新民、总经理衣忠德等山东墨龙副总经理张冠琪等出席。双方就共同推进HIsmelt熔融还原技术项目建设及发展达成共识。山东墨龙拥有在世界范围内HIsmelt技术的全部知识产权、专利技术和商标，可以提供HIsmelt熔融还原全部技术服务，山冶设计拥有在新技术研发、设计以及市场推广等方面的优势，将与山东墨龙在HIsmelt技术研发以及推广方面加强合作，共同推进HIsmelt工艺技术在炼铁领域的发展。
公众号：山冶设计我公司在全国炼铁系统推广hismelt技术
经过多次工艺调整及设备改造，2017年，墨龙实现了HIsmelt连续工业化生产。到2018年11月30日，墨龙HIsmelt创新工艺创造了连续稳定生产157天的最新纪录，累计生产铁水80多万吨。实际生产成本约2100元/t，未来HIsmelt工艺通过优化设计升级后生产成本可以降低到1700元/t。墨龙的HIsmelt已经成为世界范围内唯一的可以不用焦炭、烧结及球团并且已经实现了工业化的熔融还原新工艺，具备大规模推广条件。
墨龙HIsmelt非高炉炼铁工艺的快速推广，让至今仍处于“退城搬迁”和“环保治理困境”双重压力下的中国炼铁业看到了新的曙光！
文｜石书军综合
编辑｜武安君
山东墨龙石油机械股份有限公司办公大楼
从20世纪60年代开始，国际上陆续开发了多种形式的非高炉炼铁新工艺，其中COREX、Midrex、FINEX和HIsmelt等最为著名。
熔融还原工艺具有“以煤代焦”、直接冶炼和大幅度降低环境污染、缩短工艺流程等诸多优点，在环境问题日益严重的情况之下，各国政府和企业始终乐此不疲投入巨资进行研发，非高炉已经成为国际冶金界最热门的研究课题。
进入21世纪，中国钢铁工业逐步走在世界前列，成为全世界钢铁生产和钢铁技术发展的中心。
山东墨龙石油机械股份有限公司（墨龙）自2004年以来，一直致力于高端冶炼与铸造工艺、技术、装备的研究。为了提高铸造及高等级专用装备的质量，墨龙自2008年开始与力拓就HIsmelt技术许可进行洽谈，2012年开始在中国设计建造了全球首座HIsmelt商业化工厂，项目投资及研发费用支出已经超过了16.5亿元人民币。
经过多次工艺调整及设备改造，2017年，墨龙实现了HIsmelt连续工业化生产。2018年11月30日，墨龙HIsmelt创新工艺创造了连续稳定生产157天的最新纪录，累计生产铁水80多万吨。实际生产成本约2100元/t，未来HIsmelt工艺通过优化设计升级后生产成本可以降低到1700元/t。墨龙的HIsmelt工艺已经成为世界范围内唯一的可以不用焦炭、烧结及球团，并且实现了工业化的具备大规模推广条件的熔融还原新工艺。
墨龙HIsmelt工厂所生产的高纯铸造生铁含磷量低（平均在0.015%-0.03%之间），基本不含硅锰等元素，含硫量在0.03%-0.095%之间，其他五种五害元素含量非常低。
墨龙HIsmelt工艺生产的高品质铁水可用于核电、军工等高精尖端领域，完全可以满足高端制造行业以及高端铸造产品的需求。
墨龙HIsmelt工艺是墨龙联合山东冶金设计院、北京首钢国际、北京科技大学、太原重工、莱钢电子等多家单位协同创新的结果。
山冶设计作为全球唯一一座HISmelt熔融还原炼铁技术商业化工厂的咨询、规划设计、全流程参与的工程技术公司，在HISmelt熔融还原炼铁技术的引进吸收、技术优化方面积累了宝贵的经验，并形成了完整的、成熟的技术服务团队，具备为国内外钢铁公司提供全流程的咨询、设计、实施等全流程的技术服务能力。
首钢国际工程公司承担了墨龙HIsmelt熔融还原炼铁SRV炉本体设计任务、SRV炉本体编程调试和技术服务。作为HIsmelt熔融还原工艺国内唯一授权设计单位，首钢国际工程公司掌握了该工艺核心技术，具备了独立开展工程设计的能力。
2018年5月25日，中国金属学会在北京组织召开了“墨龙HIsmelt熔融还原技术的研发与应用”科技成果评价会。北京科技大学张建良教授代表完成单位做技术报告：包括研制报告、用户使用报告、经济效益报告及科技查新报告等。经质询、讨论，审查全部评价文件资料，会议认为：“墨龙HIsmelt熔融还原技术的研发与应用”项目成果，在熔融还原领域的生产稳定性、成本经济性和环保先进性达到国际领先水平。
墨龙HIsmelt工艺创新主要体现在以下四个方面：
（1）工艺流程创新
山东墨龙在HIsmel技术中创造性地采用回转窑工艺，用回转窑代替原来的循环流化床工艺，将含铁物料（氧化铁皮、高磷铁精粉、除尘灰等）进行预热预还原，解决了含铁物料易堵塞、温度波动范围大的难题。采用回转窑工艺后，在提供稳定的高温物料的同时，基本不会堵塞，并且对含铁物料的粒度要求较低，设备故障率大大降低，作业率大幅提高。
开发了混喷新工艺，采用炉壁喷枪以氮气为载体将煤粉、含铁物料一同喷入SRV炉熔池。
HIsmelt的冶金反应是铁水中溶解碳[C] 直接与固态或液态的（FeO）反应，反应速度快。石灰喷吹系统由原煤喷吹线直接并入热矿喷吹线，现有煤喷吹线基础上提高了煤喷吹量，解决了因煤管线堵塞影响生产稳定性的问题。
此外，墨龙基于流体力学和冶金反应热动力学原理，对不同枪位的炉况进行了数值模拟仿真，根据仿真结果确定热风喷枪位置，优化了SRV炉上热风喷枪位置，改善燃烧反应区，使得煤耗最低达到820kg/thm。
渣粒化磁选回收技术是在HIsmelt技术上的创新应用。原先从SRV炉放出的渣直接进入渣坑，经过喷水、运输、破碎后使用，粉尘、耗水量较多，对环境影响较大。墨龙HIsmelt技术采用渣粒化磁选技术，SRV炉的炉渣经渣沟直接进入粒化塔及脱水器，脱水后的炉渣经皮带输送及磁选装置进入渣场。一方面，渣中的含铁物质通过磁选设备分理出来回炉使用，提高了原料使用率；另一方面，减少水资源的使用，降低运行成本。该工艺运行成熟可靠，节省大量的人力物力。
（2）核心装备SRV炉的设备创新
SRV炉采用新型耐火材料提高炉衬寿命，通过铝铬砖代替力拓HIsmelt的镁铬砖，避免了耐火材料被快速侵蚀的问题。目前生产铁水80万吨，没有更换炉衬，且依据炉缸内径测量数据显示，耐材没有明显侵蚀。
气化冷却烟道做出了进一步改进，增加强制循环泵，将烟道一段与二段分开冷却，提高了烟道冷却管水流量，增加了冷却效果，延长了烟道的使用寿命。
在SRV炉渣区部分使用铜渣区冷却器，减少了炉渣对耐材的侵蚀，保护了炉衬，延长了SRV炉耐材的使用寿命。
（3）操作技术创新
澳大利亚奎那那工厂采用连续出铁方式，通过虹吸方式不间断从SRV炉中出铁，该种出铁方式对于生产而言并不灵活，且温降较大。墨龙针对该种情况，创造性提出柔性出铁技术，通过SRV炉中压力的调整，将出铁时间和次数变换为可控参数，对于生产灵活性以及降低能耗均有较大意义。
（4）能源综合循环利用
为了最大限度地回收能量，墨龙在原设计基础上，在烟道至煤气洗涤之间增加了一套高温旋风除尘系统和余热锅炉系统。高温旋风可将85%烟气颗粒粉尘除掉，减轻了煤气洗涤的除尘负担。余热锅炉将烟气中的余热进一步回收发电，使烟气在余热锅炉出口的温度将至140-150℃，大大提高的余热回收效率，实现了能源的高效回收利用。
为充分利用海水资源，墨龙配套海水淡化系统，直接对地表混合海水进行淡化处理，可以实现年产设备冷却水800万吨、脱盐水200万吨。
墨龙HIsmelt工艺依据上述四大创新，实现了力拓HIsmelt工艺的一系列突破，形成了墨龙HIsmelt工艺的自主知识产权：授权专利14件（其中发明专利3件），完成专著1部，发表学术论文11篇。
2018年3月29日，山东冶金设计院与山东墨龙石油机械有限公司（简称山东墨龙）在济南签订HIsmelt熔融还原技术及市场开发战略合作协议。
据悉，针对HIsmelt熔融还原技术的进一步研发，山冶设计已经成立了专门的HIsmelt技术研发设计团队。在加强与山东墨龙HIsmelt生产基地的联系同时，进一步完善HIsmelt前期设计的不足，并就不同的资源环境条件，开展相对应的设计研发工作，为HIsmelt技术的推广提供技术保障；针对HIsmelt熔融还原技术的国内推广，山冶设计组建了HIsmelt国内市场推广团队，针对国内低品位矿、高磷矿等资源条件，开拓国内市场；针对HIsmelt熔融还原技术的国际推广，山冶设计组建了HIsmelt国际市场推广团队，以山冶设计国际客户资源为突破点，进行国际市场的推广。
山冶设计一系列快速动作，标志着HIsmelt熔融还原技术正式进入市场推广阶段。
附件：墨龙HIsmelt工艺论文：