转底炉技术发展和市场前景分析

刘文权

一、转底炉的发展历程

转底炉（ Rotary Hearth Furnace，简称RHF）工艺是以一种煤基快速直接还原技术，其主体设备由改进环形加热炉发展而来的。该工艺思想最早由Midrex公司前身美国Ross公司提出，并于1964年开始进行规模试验，1978年美国Inmetco公司在宾州埃尔伍德市建成第一座处理5.6万t电炉钢粉尘能力的具有商业意义的转底炉起至今已经有35 年的历史。在转底炉发展过程中美国、德国、日本等国家都相继投入力量开发研究，先后建立起工业化生产厂。目前该技术已经日趋成熟并表现出较好的商业发展潜力。转底炉属非高炉炼铁技术范畴，目前转底炉已实现工业化生产工艺有Inmetco、Fastmet、IDP、COMET、DryIron和ITmk3（第三代炼铁法）等。

我国自上世纪9 0年代起对转底炉技术进行跟踪研究，先后在山西翼城、河南舞阳、河南巩义、辽宁鞍山等地建立试验装置，并进行了初步的实验，获得了经验与技术的积累。近几年在消化吸收国外转底炉技术发展的基础上，先后有多家企业投资建设转底炉装置，另有多家钢铁企业规划或筹建转底炉，转底炉工艺逐渐成为直接还原铁领域的一个建设热点。

二、转底炉功能和作用

目前国内外建设的转底炉，按其功能和作用划分，共分为以下三大类。

（1）钢铁企业的含锌尘（泥）的回收利用

将钢铁企业含锌粉尘与煤粉按一定的配比，再添加适量粘结剂，经过充分混合，然后压制成球。生球经过干燥后通过布料机均匀地布在转底炉的炉底上，经过预热段和还原段，在高温下还原得到金属化球团，同时可富集回收Zn、K、Na、Pb等有价金属。可使粉尘中90%以上的Zn被回收，得到ZnO含量60%以上的粗制ZnO粉尘。粉尘中的K、Na脱除率也在90%以上。

（2）冶炼钒钛磁铁矿等复合铁矿

复杂难处理矿如钒钛磁铁矿、红土镍矿、高磷铁矿等低品质含铁矿石，通过直接还原的方式先将其中的铁大部分还原，然后进行熔分分离并进一步深加工处理，以实现到综合利用的目的。

（3）铁矿粉的煤基直接还原

铁精粉或低品位铁矿粉制成球团，经转底炉含碳球团被还原和熔

化，铁水从渣中分离出来，得到含金属铁95% 以上的还原铁或珠铁。

三、转底炉现状

按照转底炉试验和工业化生产装置建成时间，国内建成转底炉及功能见下表。

国内建成转底炉及功能一览表

从上表可以看出，北京科技大学、神雾集团、中钢设备院和中国钢研科技集团有限公司等单位在转底炉的设计、建设和研发等方面具有较强的技术力量。而国外转底炉技术实力较强为日本神户制钢和新日铁工程技术公司等。

四、转底炉的应用前景

我国储量比较丰富的低品位难选铁矿及共伴生矿资源中，以钒钛磁铁矿为主，目前已探明储量近100亿t（其中钛资源储量6.2亿t，钒资源储量1786万t，分别占世界储量的35.17%和11.6%）。钒钛磁铁矿因含铁量较低，传统的高炉炼铁工艺不能回收钛而导致钛回收率低。而采用转底炉直接还原技术进行冶炼处理，可实现钒、钛、铁等资源综合。以攀西钒钛磁铁矿为例，攀枝花钒钛磁铁矿是我国三大共生矿产之一，除铁外还伴生有钒、钛、钴、镍、铬、锰、铜、镓、钪等十余种有益元素，在我国矿产资源中占有重要地位。攀西地区每年冶炼处理的钒钛磁铁矿中含有140万t二氧化钛，但使用传统工艺流程冶炼，钛资源的回收率只有12%，资源浪费现象十分严重。有关工业试验已经证明，转底炉直接还原―电炉熔分工艺适于处理攀枝花钒钛磁铁矿，铁、钒、钛、铬的全流程回收率分别达到97%、86%、99%和80%，资源利用率大幅提高，具有显著的经济效益和社会效益。其它低品位难选铁矿有贫镍红土铁矿（印尼、菲律宾、澳洲有数亿吨储量未利用，含铁20～50%）、钒钛海砂矿（印尼、菲律宾、澳洲有数十亿吨储量未利用）、含铬贫铁矿（包括化工有害铬废渣、硫酸渣）等。

对冶金尘泥而言，大多数钢铁企业在冶炼中提取出所需金属元素以后，其它的具有回收利用价值的金属元素一般都进入尘泥中。据统计，世界上已利用的64种有色金属中有35种是作为副产品回收而得。部分有色金属通过冶金尘泥综合利用和回收创造的产值占总产值的比重一般在25%左右。据专家估计，对现有的冶金尘泥全部进行综合利用和金属元素回收，可使铜、锌等有色金属产量净增20%～30%。故对冶金尘泥进行回收利用的潜在价值巨大。

转底炉技术在处理钢铁厂高锌含铁尘泥等固废和处理难选难烧的钒钛磁铁矿、红土镍矿和高磷铁矿等方面显示出优越性和市场应用潜力，适合于国内推广。目前，在中国、日本、韩国和美国已有较多工业化应用。而以铁矿粉为原料采用转底炉生产直接还原铁入高炉冶炼扩大产能，在技术、能耗和经济效益方面存在风险，应慎重决策。

钒钛磁铁矿“转底炉煤基直接还原―电炉深还原、熔分新工艺”，为钒钛磁铁矿资源综合利用领域的技术创新成果应用于工业化生产提供了有力的技术支撑，将提高我国钒钛资源利用效益，减少钒钛资源的浪费、降低污染物排放，在行业内具有十分重要的借鉴和示范意义。目前已解决了钒钛矿冶炼新工艺工业转化过程中遇到的一系列关键工程技术难题，为进一步实施大规模产业化开发奠定了坚实基础条件。

五、转底炉产业化和市场前景

通过对低品位难选铁矿和冶金尘泥资源状况可以看出，转底炉直接还原技术在充分利用低品位铁矿石和共伴生矿资源、处理冶金尘泥等固体废弃物资源方面，具有工艺简单、技术先进、原料适应性强、作业率高、资源回收率高、投资省等优点，与其他工艺相比，技术优势和成本效益优势明显，是钢铁行业发展循环经济、加强资源综合利用的重点支撑技术之一。加大对该技术的研发和产业化示范力度，加速市场普及和推广进程，对钢铁行业提高资源综合利用水平、提高行业增长质量和效益、实现可持续发展具有重要意义。

按照国家发展和改革委员会发布的“十二五”资源综合利用指导意见，“十二五”末我国共伴生矿产综合利用率和工业固体废物综合利用率的目标分别是45%和72%，相应的共伴生矿、难选冶矿的综合利用量将达到2亿t以上，冶金尘泥等固体废弃物资源的回收处理量将达到5000万t以上，应用前景非常广阔。

目前，国内已有龙蟒、天津荣程、攀钢、沙钢、日照、莱钢、马钢等8条转底炉直接还原生产线。预计在“十二五”期间，转底炉直接还原冶炼技术在难选矿、复合矿领域的矿产处理量达到1200万t，新建生产线至少30条，相关工程投资额达到120亿元；在冶金尘泥处理市场的推广率将达到30%，尘泥处理量达到1620万t，新建生产线至少50条，相关工程投资额将达到150亿元。

另外，转底炉是世界上第三代炼铁法（ITmk3）的主体设备，其产品是珠铁，而珠铁成分优于生铁，是电炉冶炼优质钢的良好原料。转底炉直接还原冶炼技术及其衍生技术将是未来发展潜力巨大的资源综合利用技术，具备广阔的产业发展前景。

（参考文献略）

来源：《世界金属导报》，2013年12月2日B10技术版。

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