摘要：本文主要介紹了Finex工藝在冶金中的發(fā)展歷程及其存在的價值。

關鍵詞：Finex 熔融還原 發(fā)展 流化床

0 引言

目前我國的煉鐵設備主要還是高爐，因為高爐煉鐵技術已經(jīng)過了長期的發(fā)展且技術也非常成熟。但其對冶金焦的強烈依賴性是高爐煉鐵的致命缺陷。因為煉焦煤在全球已成為一種非常緊缺的資源，尤其隨鋼鐵工業(yè)的迅猛發(fā)展，其供應也越發(fā)緊張，從而導致煉鐵成本呈直線增加。為使煉鐵擺脫對冶金焦的依賴，使煉鐵生產(chǎn)得到長期可持續(xù)發(fā)展，業(yè)內(nèi)的工作中始終探索和研究高爐噴煤以及非高爐煉鐵，其中非高爐煉鐵包括直接還原和熔融還原。實踐證明高爐煉煤在減少冶金焦用量方面效果是有限的，而直接還原的產(chǎn)品與高爐鐵水的差別很大因此不適于轉爐冶煉。能夠真正實現(xiàn)無焦煉鐵工藝的只有熔融還原中的Finex工藝。

1 Finex工藝流程概述

Finex工藝由還原部分和熔煉造氣部分兩大部分構成，具體分為三步。第一步為還原，即對流化床組中的鐵礦粉依次還原，最后還原為金屬化率約為40%的粉狀海綿鐵，還原氣體為CO和H2，這些還原性氣體是由熔煉造氣爐中的煤經(jīng)燃燒和高溫分解而產(chǎn)生的。第二步為海綿鐵熱壓塊，即將從流化床里出來的粉狀海綿鐵進行熱壓塊，變成熱的塊狀海綿鐵。第三步是熔煉造氣，即在熔煉造氣爐中利用燃料燃燒放出的熱量將熱壓塊海綿鐵熔化成鐵水和爐渣，同時燃料燃燒和分解產(chǎn)生的煤氣經(jīng)過調節(jié)溫度可以作為還原段的還原氣使用[1]。

2 Finex工藝的發(fā)展

Finex工藝是一種新型的熔融還原法。它的發(fā)展源于熔融還原煉鐵可避免對冶金焦的依賴。其中熔融還原法是指一切不用高爐法生產(chǎn)液態(tài)鐵水的方法，以非焦煤作為主要能源，使用塊礦、球團礦或者直接使用鐵粉等原料，在高溫熔融狀態(tài)下用碳把鐵氧化物還原成金屬鐵的冶煉方法。由于熔融還原的產(chǎn)品相當于高爐鐵水，故它在轉爐煉鋼工藝中處于類似于高爐的環(huán)節(jié)。與高爐的最大區(qū)別在于高爐使用冶金焦，而熔融還原使用非焦煤。故熔融還原使煉鐵擺脫了對煉焦煤的依賴,并且熔融還原還提供了直接使用粉礦的可能性，使煉鐵生產(chǎn)進一步擺脫了燒結礦和球團礦的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。這些特性使得熔融還原具有降低基建投資、能耗和生產(chǎn)成本的能力或潛能，是一個非常有希望取代高爐煉鐵的工藝流程。

3 Finex工藝的優(yōu)點

3.1 生產(chǎn)成本低。Finex工藝能夠極大地降低煉鐵廠的修建成本并且減少了向空氣中污染物v1o829heH5P2XRlSb8Qsbw==的排放量，這主要是由于此工藝可以直接從低廉的鐵礦石中生產(chǎn)出鐵水，因此避免了一般煉鐵工藝中的鐵礦石的預燒結和煤的預處理過程。由于Finex工藝不需要預處理鐵礦石，因此減少了初期偷襲中建設燒結廠和煉焦廠的費用,同時采用世界上儲量巨大的廉價粉狀鐵礦石和煙煤作為原料，粉礦的價格要比塊礦的價格低23%左右，這樣就顯著降低了煉鐵的成本。

3.2 環(huán)境友好性。Finex工藝極大地減少了有害氣體的排放，如硫的氧化物、氮的氧化物和二氧化碳等,此工藝同時也減少了環(huán)境污染，主要是由于它不需要煉焦工廠和燒結工廠等鐵礦石及原料煤預處理工廠。

3.3 可提供優(yōu)質煤氣。Finex輸出的煤氣成分大致如下：40%～45%的CO，35%的CO2，15%～20%的H2，還有少量CH4，這是一種優(yōu)質煤氣，其發(fā)熱值為高爐煤氣3.5倍，價值可觀，也是該工藝除鐵水外的另一種產(chǎn)品。

4 Finex流程存在的問題及其解決方法

Finex是在Corex基礎上發(fā)展起來的新技術，雖然存在很大的發(fā)展空間，但是也面臨著在流化床組中還原鐵粉時存在粘結失流以及產(chǎn)生大量過剩煤氣等問題。其中流化床還原中的粘結失流是制約Finex發(fā)展的關鍵問題。而粘結失流是一個突然的過程，并且與由于產(chǎn)生液相而造成的燒結現(xiàn)象完全不同，主要是由于在床層流態(tài)化突然停止而礦石顆粒以較松散的方式結合在一起。阻礙流化床在鐵礦石還原方面工業(yè)化應用的主要問題就是發(fā)生粘結失流后流態(tài)化恢復較為困難。還原溫度、氣氛、氣體流速、還原率或金屬化率、還原劑種類和鐵的析出形態(tài)以及礦粉粒度等都是影響粘結失流的重要因素。粘結失流需要一定的溫度，只有在還原性氣氛下且有一定的金屬化率的情況下才可發(fā)生,關于氣體流速，往往是較高的氣體流速可對應較高的還原溫度,礦粉顆粒主要影響著礦粉顆粒間的接觸面積及動量大小，一般大顆粒礦粉可在一定程度上降低粘結失流現(xiàn)象。近年來人們?yōu)榱私档驼辰Y失流現(xiàn)象主要采用以下幾種方法：①嚴格協(xié)調還原溫度和氣體流速。②在礦粉中加入抑制劑，如煤粉或焦粉。③選擇粘結失流趨勢較低的礦石可在一定程度上降低粘結失流。④對礦粉表面做適當預處理，降低礦粉表面的粘性。⑤使用高速循環(huán)流化床。

目前最有可能應用到工業(yè)生產(chǎn)中的預防措施是在礦粉中混入抑制劑。為了隔絕或者降低礦石顆粒之間的碰撞以及接觸機會，以提高料層的流動性以緩解粘結失流現(xiàn)象，一般都在礦粉中參加抑制劑。

5 結語

再生產(chǎn)鐵水時Finex技術可以直接經(jīng)粉礦和非焦煤作為原料，并且不需要建設燒結廠、球團廠、焦化廠以及熱風爐等，不僅具有生產(chǎn)運營成本低以及污染物排放量少的特點，并且生產(chǎn)的鐵水質量與高爐鐵水質量相當，是一項值得關注的煉鐵新技術。

參考文獻：

[1]方覺等.非高爐煉鐵工藝與理論[M].2版.北京：冶金工業(yè)出版社，2012：171-172.

[2]安志偉，郝素菊，郭麗，等.Finex流程的技術經(jīng)濟分析[J].河北理工大學自然學報，2007，29（2）：20-24.

[3]周傳典.FINEX能否代替高爐[J].世界鋼鐵，2004（4）：34-36.

作者簡介：楊改彥（1984-），女，河北藁城人，河北聯(lián)合大學遷安學院冶金與材料系，助教，研究方向為煉鐵。