不锈钢电弧炉粉尘的新还原工艺

美国的Midrex公司和日本的KobeSteel公司合作共同开发的Fasmet/Fastmelt直接还原工艺与Inmetco一样采用转底炉生产海绵铁。Fasmet工艺是用碳作还原剂,用钢铁厂废渣或粉尘,返回转底炉冶炼,生产的产品叫做直接还原铁DRI,该产品含有85%～92%的铁和2%～4%的碳,产量要依靠造球效果。Fastmelt是利用Fasmet的RHF还原成的DRI再生产高纯的液态铁。此工艺的优点是流程短,布局紧凑,设备占地面积少；用内配碳球团,为快速反应创造了条件(反应时间约为10min)；应用范围广；具有较大生产能力,可以省去传统工艺中的烧结炉和鼓风炉；与Inmetco工艺相比,可实现清洁生产,不产生废水和废气等二次污染。但其缺点是部分金属(铬)回收率不高,一般为70%～90%；操作条件要求较高,对煤粉质量要求较高；工序能耗较高。该工艺已于2001年,在日本投入了工业应用。并且现在世界上许多别的厂家如:U.S.SteelGroup,CyprusNorthshoreMining等公司也在发展和应用该工艺。
BureauofMines电炉还原工艺:美国Bu2reauofMines采用电炉还原回收不锈钢粉尘中的有价金属,生产高镍铬合金。该工艺是Powell等人(U.S.BureauofMines)于1975年开始可行性研究,用AOD粉尘、EAF粉尘、废铁屑加入5%的碳作为还原剂,混合制粒,球团在电炉中还原。该工艺在小规模试验中金属的回收率较高(可达95%以上)。而同样来自U.S.BureauofMines的Barnards等人于1977年,在不同容量的电弧炉中加入与Powell等人使用的相似的粉尘颗粒,进行深入研究。在小容量的电炉中,同样有95%的金属被还原出来,而在大容量的电弧炉中,因为炉渣的成分难以控制,铬的回收率比期望值少了10%。STAR工艺:日本KawasakiSteel公司的STAR工艺处理不锈钢粉尘是利用流态化床技术,在鼓风炉中,分两步直接还原而不需要造球工序。并且于1994年5月,一个140t/d的工厂在日本建成投产。其金属(铁、镍、铬)回收率很高,几乎达到100%。1997年日本DaidoSteel公司将粉尘直接返回炼钢熔池,采用铝作为还原剂还原回收粉尘中的有价金属,此方法的最大缺点是粉尘中除含镍、铬外还含有大量铁,用铝换铁是不经济的。1998年美国J&LSpecialtySteels公司与Dereco公司合作进行直接还原法处理不锈钢粉尘和废渣的工业试验,550d实验研究结果显示铬回收率低于70%,为提高回收率必须增加硅铁的使用量,由此又回到了以硅换铁的经济问题。日本VHR(VacuumHeatingReduction)工艺将Zn分离后,其他成分制球返回EAF还原金属；ElkemTechnol2ogy发展了紧缩空气渣还原炉(airtightslagreductionfurnace)来还原Zn,富集Fe金属；在等离子技术上发展起来的MEFOS工艺,于DC炉的空电极中通过高温的离子和粉尘来还原；相似的还有DavyMckeeHi-Plas工艺,粉尘在Hi-Plas等离子炉中还原。世界上还有一些不锈钢粉尘的处理工艺,但都是从上面的基本工艺中演变出来的。综上所述,常规方法只适用于金属含量低、没有提取价值的粉尘,而直接还原法则适用金属含量高、有提取价值的粉尘。并且可以看出,这些直接还原工艺都是在粉尘中加入还原剂碳,投入高温容器中进行还原,还原产物仍需进行再冶炼。所以,从冶炼的过程来看,并不是严格意义上的直接还原,它并不能通过一步反应来完成整个冶炼过程。从流程上看,这些工艺都有其自身的局限性。为此,有必要探索一种真正意义上的直接还原工艺,即通过一步还原直接使有价金属返回到不锈钢中,而不用另加设备。在不锈钢生产中,生产成本过高将成为国内不锈钢生产企业快速发展的瓶颈,因为镍、铬等原材料消耗占不锈钢生产成本的50%以上。因此,不锈钢粉尘经过处理后,直接再用于不锈钢的冶炼过程是最经济最有效的方法。既可减少环境污染,又可变废为宝,实现粉尘的最优化利用。