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一 炼铁技术的起源和发展 1.1 高炉炼铁技术的发展历程 大约在公元前1200-1000年，在西南亚地区发现了最早的炼铁生产记录；公元前800年前后，炼铁技术传入了欧洲地区。我国最早冶铁时间尚无明确结论，近年来出土的铁器说明，我国新疆地区早于公元前1000年已经有铁器的应用。铁器的锋利和耐用，推动了人类生产生活方式的进步和发展，开启了人类的新纪元。 在世界范围应用块炼炉冶铁之际，最早的高炉雏形在我国诞生，高炉的诞生是炼铁技术的第一次革命。据国内外公开文献记载，最早的高炉雏形源于中国汉代，中国人在汉朝使用黏土在树藤和土块的支撑下搭成了炉子，并现在下部安装了鼓风系统，最早炼出了铁水。第二次世界大战后，高炉生产空前发展，焦炭开始大量运用于高炉，为大规模炼铁技术的实现打下了基础。 根据高炉的技术需求，人类广泛采用“粉矿造块+焦炭+高炉”的技术路线进行生产，高炉炼铁的重大缺陷就是环保以及高品质矿石原料来源的偏向性。生产效率的突飞猛进，在促进社会文明发展的同时，也给高炉的发展带来深重困难。目前炼铁高炉在大型化、长寿化和智能化方面取得显著成绩，浦项制铁拥有6000m3全球最大容积高炉。截止2017年底，我国规范合格企业炼铁高炉917座，高炉炼铁总产能达到9.5亿吨。 图1-1传统高炉炼铁工艺 1.2 ML-HIsmelt技术的诞生 高炉炼铁工艺经历数百年的发展，工艺技术日趋成熟。由于高炉炼铁技术对优质矿石、冶金焦碳等原燃料具有很强的依赖性，炼铁行业经历数百年的发展，高炉存在的问题也逐渐显现，如工艺流程长、能耗高、环境污染、优质铁矿用尽、冶金焦短缺等系列问题。为了解决高炉炼铁发展所面临的原燃料短缺及环境污染问题，众多的非高炉炼铁技术应运而生。 熔融还原法最早在20世纪20年代提出，早期主要设想在一个反应器中完成全部熔炼过程；70年代以后非高炉炼铁技术得到钢铁业界重视，旨在扩大原材料使用范围、降低钢铁行业污染排放，相继开发多种两步法熔融还原工艺， Corex、Finex、ML-HIsmelt、DIOS、AISI、Midrex、COIN等非高炉炼铁技术相继出现，但是在运行过程中都遇到各自的困难，均没有能够得到大规模的接受和推广。 ML-HIsmelt熔融还原技术发展初期是由德国克劳克纳（Klockner）公司和澳大利亚CRA公司合作进行理论基础研究开发的一种一步熔融还原冶炼方法，该技术完全舍弃焦化厂和烧结厂，并且不使用块矿、焦煤等资源，直接用铁矿粉和普通煤粉炼铁，能够极大简化炼铁流程，降低污染及温室气体排放。1980年，CRA公司对德国克劳克纳研发的OBM底吹氧气转炉产生浓厚兴趣，认为该工艺能够直接用于直接炼铁，并解决高磷矿粉以及粉矿的冶炼与应用难题难题。同年，CRA与Klockner开始成立合资公司，并联合澳大利亚、德国、日本、美国等国家的冶金领域科研技术人员开始对该技术进行深入的技术研发与机理试验。在此后的36年间，力拓不间断投入超过20亿美元，潜心从基础研发开始，协同欧美诸国钢铁企业及科研院所，致力于打造具有时代革命意义的最先进的矿石冶炼技术，用以实现对力拓集团在西澳大利亚地区拥有的巨量高磷矿石资源、世界海砂矿资源以及粉矿资源的开发利用。 图1-2澳大利亚力拓高磷铁矿山 Hlsmelt工艺的开发研究经历了较长的时间，从1980年开始研发，经历了初期的试验炉试验以及两个阶段的试验厂阶段（分别为1万吨/年的SSPP和10万吨/年HRDF），直到2003年在西澳大利亚的奎那那地区兴建了年产80万吨的世界首家示范工厂，ML-HIsmelt技术的基础理论研究才告初步完成。 二 非高炉炼铁技术的诞生与发展 2.1 Corex技术 20世纪70年代末，由德国Korf公司和奥钢联（VAI）合作开发，1981年在德国克尔（Kehl/Rhine）建成了年产6万吨铁水的半工业化试验装置，先后进行了6000h的各种试验，证明了该工艺的技术可行性。1985年4月，VAI与南非依斯科公司签约在Pretoria厂建设一座C-1000型COREX装置，这是世界第一套COREX熔融还原生产设备。该项目于1989年11月投产，设计年产30万吨铁水。经过一年半的生产实践，生产操作日趋稳定，该技术得以在世界范围进一步推广和应用，第二套C-2000型COREX装置于1995年11月在韩国浦项（POSCO）建成投产；第三套C-2000型COREX装置于1998年12月在南非萨尔达那建成投产；第四、五套C-2000分别于1999年8月和2001年4月在印度京德尔公司建成投产。2005年中国宝钢向奥钢联引进COREX技术并扩容为C-3000达到150wt/a,目前宝钢共建有2座C-3000，并通过改进与优化，进一步开发为欧冶炉。 COREX技术发展至今移植大型高炉的成熟技术逐渐增多,如耐材配置、冷却装置、局部的炉型、布料方式等，使其生产的稳定性大为提高，炉龄也有明显延长，产能进一步扩大，技术正逐步走向成熟, 工艺流程如图2-1所示。 图 2-1 COREX工艺流程图 具体工艺流程如下：熔融气化炉产生的1050℃高温还原气经调温到850℃后除尘、由环管送入预还原竖炉，从下向上逆流穿过下降的矿石层。铁氧化物、熔剂和焦炭从上面加入向下运动，在下降过程中铁矿石还原成金属化率大于 70%的海绵铁，然后通过螺旋排料机送入熔融气化炉。熔融气化炉内海绵铁进一步还原加热得到合格的铁水。从熔融气化炉顶部加入煤与 1050℃的高温煤气相遇并被干燥、裂解和干馏焦化，在炉内形成半焦床层。在风口区与鼓入的氧气燃烧，得到 1050℃的高温还原煤气（CO+H2>90%）。高温还原气兑入净化后的冷煤气，调温到 800～850℃经过热旋风除尘器除尘，作为还原气进入上部预还原竖炉。 COREX 工艺是利用了高炉炉缸和气基直接还原竖炉工艺的联合，其实质是把高炉分为两截，使用块煤和球团矿、块矿炼铁。熔融气化炉产生的高温还原煤气送入预还原竖炉, 逆流穿过下降的矿石层。从还原竖炉排出的预还原矿石的还原率平均为75%, 含碳 0.15%, 料温为 800～900℃。熔融气化炉的任务是熔化预还原矿石及生产还原所需煤气。 表2-1 宝钢1号COREX炉历年生产指标 COREX工艺技术特点： （1）矿石质量要求严格 粉末大量入炉或粒度不均匀会造成竖炉料柱透气性恶化以及煤炭流化床粉尘量过高，粒度太大则影响还原和加热速度。因此入炉矿以中等的均匀粒度为佳 (8～30 mm), 由于优质天然矿很少，实际上还是在使用熟料。目前主要使用氧化球团矿，部分使用烧结矿。 （2）未摆脱对焦炭的依赖 目前已投产的COREX流程其生产操作依然需要焦炭，焦炭消耗约占总煤耗15%-25%。为保证炉料顺行和还原性，在熔融气化炉和竖炉中均需要加入部分焦炭，宝钢C-3000焦炭的吨铁加入量达到260kg，印度C-2000焦炭的吨铁加入量也达到200kg，故该流程不属于无焦炭炼铁流程。 （3）环保性不高 炼铁环保中，焦化、烧结 (球团 )是废气、粉尘排放的主要源泉。以Corex与高炉主体相比，在SOx、NOx上Corex并不占优势，且由于本体燃料比高于高炉，CO2排放（2800kg/t）也远远高于高炉本体（1400kg/t）。 （4）经济性不强 设备利用系数低，竖炉粘结和热螺旋故障等事故率高，吨铁固定投资相对高昂，包括大型制氧机、煤气增压机及原料和焦化投资；燃料消耗过高，且均为价格高昂的优质焦炭与块煤，氧气消耗550Nm3/t；产生的煤气量大，以优质焦炭或块煤为燃料用于发电，其效益较差。 COREX工艺减少了高炉炼铁对优质冶金焦的依赖；对原、燃料适应性较强；生产的铁水经处理后可用于氧气转炉炼钢；生产的高热值煤气可解决钢铁企业的煤气平衡问题。但该工艺指标与人们期待的差距甚远，需要进一步的改进与发展。 2.2 Finex技术 1995年韩国浦项从奥钢联引进了C-2000，并在此基础上历时十余年投入了十余亿美元，对一些关键技术进行攻关，于2007年4月在韩国浦项建成了150万吨的Finex产线并投入商业化生产。 Finex使用资源丰富廉价的铁粉矿（平均粒度1-3mm，最大粒度小于8nn），并对粉煤进行压块技术，以廉价普通煤和粉矿作为原材料，省去炼焦和烧结工艺，在原料端大幅提高了实用性；同时，以流化床为预还原方法，熔融气化炉与Corex相同，实现了在Corex技术基础上的发展和进步。Finex工艺流程如图2-2所示： 图2-2 Finex工艺流程图 Finex工艺的核心技术是流化床还原技术，即通过流化床还原炉，使用Corex工艺的熔融气化炉制得还原气对粉矿进行还原，但该法流化床使用精矿粉的稳定性、预还原矿粉的压块和煤压块技术稳定性、生产成本和投资等问题还有待于生产的检验。近年浦项计划在印度和越南的新建钢厂中推广使用Finex技术，并将其作为浦项进一步增长和全球化的关键技术。 （1）燃料消耗 燃料消耗的最佳指标为710kg/t（焦炭按1.4倍折算，型煤和煤粉按1.0倍折算），其中焦炭70kg/t，喷煤粉120-150kg/t，其余为型煤。POSCO试验表明：焦丁加入量越大，炉况越顺行；若没有焦炭，燃料比增加30%以上。目前Finex2.0实际燃料消耗在760kg/t（折合煤），该工艺燃料消耗较大，煤气进行回收。 （2）铁水质量 使用原料为澳大利亚粉矿，全铁品味63%。Finex铁水质量与高炉相当，硅含量在0.8%左右。 浦项公司在2003年和2007年分别建设年产60万吨和150万吨的Finex装置。该技术从研发到现在仅有十余年，尚未进入成熟和大力推广阶段。现阶段能耗高于高炉流程，使用20%主焦煤，2008年其煤比在728-796kg/t，较预期有一定差距；由于流化床粘结需要定期清理，生产作业率有待提高；高温设备较多，操作稳定性、设备作业率低于高炉，影响企业整体效益。由于存在的问题尚未解决，其生产效益有待验证，制约了其推广应用。 2.3 CCF技术 CCF（Cyclone ConverterFurnace）由荷兰的霍戈文钢铁公司、英国钢铁公司和意大利伊尔瓦钢铁公司合作开发的旋风炉式熔融还原流程。1982年，英国钢铁公司采用双燃烧室装置对熔融还原过程进行基础研究；荷兰霍戈文钢铁公司用100t转炉进行喷煤熔化废钢的试验。1986年7月，英、荷双方进行合作开发；1988年5月，将一座1000t/d高炉改造成CBF示范装置。CBF类似于Corex流程，用竖炉将块矿进行还原，然后进入终还原炉进行终还原和熔分，煤粉在终还原炉内气化，制成高还原性的煤气供给竖炉预还原。CBF直接使用非焦煤炼铁，但铁矿石需要造块，发展成CCF工艺，利用旋风炉取代竖炉，取消造块工艺。 图2-3 CCF流程图 CCF熔融还原流程属于二步法，包括预还原和终还原两部分。该工艺采用旋风反应器作为矿粉的预还原装置，终还原采用竖式铁浴炉。矿粉和氧从旋风炉上部圆周以切线喷入炉内，进行预还原和熔化；预还原后的熔融态铁氧化物下落进入铁浴；在铁浴中同时进行特氧化物的终还原和粒煤的气化，二次燃烧率控制在25%，二次燃烧效率达到80%以上。 英国钢铁公司、霍戈文钢铁公司等在验证了旋风熔融预还原可行性后，集中力量研究旋风熔化过程，不再研究铁浴还原过程。进入21世纪，由于技术转让和资本重组，目前CCF技术归塔塔钢铁所有。 塔塔钢铁融合CCF技术和ML-HIsmelt技术，开发了HIsarna技术。该技术以CCF旋风部分预还原，下部炉体为ML-HIsmelt技术。2010年9月，在塔塔钢铁公司荷兰艾默伊登钢厂建立了HIsarna中试厂，铁矿、煤炭的喷射能力分别为8 和 15 t/ｈ ，铁水的设计产能为8 t/h，年产量可达65kt。 图2-4HIsarna工艺流程图 HIsarna由一个从顶部加入铁矿石的反应炉组成。通过吹入纯氧并与CO发生反应，顶部气旋内部的温度进一步升高，铁矿粉瞬间熔化并滴落入熔炼炉底部，在反应炉底部吹入煤粉。该技术是欧洲超低二氧化碳炼钢重大项目（ULCUS）选出的突破性炼铁技术之一，预计未来的钢铁生产至少降低20%的CO2排放。 2.4 DIOS技术 DIOS是铁矿石直接熔融还原工艺（Direct Iron OreSmelting Reduction Process）,起源于日本钢铁企业的自发研究。20世纪70年代，日本NKK公司开始熔融还原技术的调查研究工作，1984年该公司提出取代高炉的熔融还原新工艺的基本概念和研究课题。1985年开始该技术的基础研究；1986年在日本福山钢铁建成5t多功能试验转炉，对预还原炉进行流化床中气体还原行为的基础研究。 1988年日本钢铁联盟获得日本通产省提供的煤炭生产技术振兴补助金资助，以8家高炉生产钢铁公司为基础，成立联合研究中心。该研究计划进行7年，前3年主要对熔融还原进行基础研究，分别在8家钢铁公司进行。该技术可以使用不同类型的煤炭，直接使用粒度小于8mm的矿粉。 图2-5 500t/d DIOS工艺流程图 （1）渣层作用 DIOS工艺重要特点是终还原采用厚渣层操作，主要作用在于：吸收二次燃烧热量，保持半焦存在，熔融还原铁矿石，阻止铁液喷溅，防止金属液体氧化等。新日铁100t熔融还原炉渣层厚度2-3m，渣量在40t左右。在100t试验中，其二次燃烧率可达50%-60%；但在500t试验中其二次燃烧率为30%-50%。 （2）炉衬技术 为减少吨铁煤耗，获得高的二次燃烧效率和二次燃烧传热效率，DIOS技术人员研究了耐火材料保护与水冷炉衬技术。新日铁在100t熔融还原炉内中、上部装有水冷保护板，经过试验水冷保护板保持良好。 由于大型流化床在生产中存在的问题尚未解决，其生产中的稳定性和可靠性尚不确定；终还原炉中输出的煤气热量尚未有效利用；渣中FeO较高，对金属铁的回收和脱硫有一定的影响；炉衬寿命问题也是DIOS面临的难题。由于存在的这些问题，DIOS至今没有进行商业化生产。 2.5 AISI技术 AISI工艺由美国钢铁协会（AISI）和美国能源部（DOE）合作开发的直接炼钢新工艺。1987年7月，美国钢铁协会组织钢铁行业专家和教授对世界熔融还原和直接炼钢发展趋势进行评价，经过研究分析对8个国家22个单位进行考察，提出美国钢铁工业未来开发计划于1988年7月上报美国能源部。随后美国钢铁协会委托麻省理工学院和卡内基梅隆大学对该工艺进行基础研究，在匹兹堡建设5t/h半工业化试验装置。1990年5月，美国钢铁公司建立了立式铁浴炉，进行了14个月的铁浴熔融还原研究；1991年8月完成半工业性实验，最终将熔融还原炉中液体含碳量降至0.1%以下，为钢包处理创造了条件。 1994年美国钢铁协会负责运行第三套试验装置，计划建立一套年产36.3万吨的示范装置。原计划1994年2月设计，建设周期18个月，但由于该工艺发展为处理氧化铁废弃物与熔融还原偏离，在1995年没有获得DOE资助，该技术开发中断。 图2-6 AISI直接炼钢法工艺流程图 AISI工艺流程如图2-6，由竖炉、立式铁浴炉、卧式熔炼炉和钢包精炼炉等部分组成。立式铁浴炉是该工艺关键装备，经过预还原至氧化亚铁的球团、氧气、煤和熔剂加入铁浴炉中，氧化亚铁还原为高温铁水，炉内二次燃烧率控制在40%左右。 AISI流程设计特点是在一个封闭的系统内完成球团的预还原、氧化亚铁的熔融还原、铁水脱碳、脱硫、脱磷，直至生产合格的钢水的全过程。其单位煤耗随二次燃烧率提高而降低，当二次燃烧率为40%时，平均煤耗为740kg/t。 该流程直接使用非焦煤，可直接生产半钢。但由于矿石的预还原度低，终还原负担重，需要热值较高的煤种；采用留渣操作，炉衬寿命难以解决。 2.6 Romelt技术 20世纪70年代后期，莫斯科钢铁学院开始研究一步法熔融还原炼铁工艺（MISA），其基本原理是在大容量、强烈搅拌的熔渣池中进行各种反应和二次燃烧传热过程。Romelt开发起源于Vanyukov工艺的生产经验，Vanyukov工艺是在液相熔池中采用氧化熔炼的方法精炼硫化铜镍矿的工艺，但Vanyukov过程为氧化过程，Romelt过程为还原过程。Vanyukov工艺的成功经验和各种熔融还原方法的良好前景，引起新利佩茨克（Novolipeski）钢铁公司极大兴趣，其在转炉车间铁水跨末端建立了一座Romelt流程半工业化试验厂。 1985年该试验厂开始生产铁水；在1985-1987年试验厂对操作工艺继续创新和发展，展示了该流程的可行性；截止1994年共生产2.7万吨铁水。由于苏联解体，百万吨Romelt流程生产计划被迫终止，后在俄罗斯建设了一套年产30万吨的Romelt流程生产线，用以利用含铁废料生产铁水。 该工艺将含铁氧化物、矿粉、轧钢皮和所需要熔剂及煤粉等装入原料仓，各种原料按照一定比例连续通过皮带机，直接从Romelt熔融还原炉顶部溜槽加入熔融还原炉，炉内熔池温度1500-1600℃。其工艺流程如图所示： 图2-7 Romelt工艺流程图 （1）工艺特点 作为一步法熔融还原炼铁工艺，Romelt直接使用0-25mm矿粉、钢铁厂粉尘和非焦煤（<100mm），生产中主要指标：铁收得率95%，煤耗1250-1400kg/t，氧耗量800m3/t，空气耗量200m3/t，这种卧式炉生产率达1.0-1.2t/(h·m2)。 （2）装备特点 渣层范围采用水冷炉壁，避免了高温高氧化亚铁的熔渣对炉衬的侵蚀，Romelt装置的寿命较其他高二次燃烧率的装置要长。Romelt采用水冷炉壁增加了吨铁热损失，其热损失在3.55-5.0GJ/t之间。 Romelt工艺二次燃烧率为74%，生产1t铁水将产生2000m3温度为1800℃废烟气。该工艺炉渣碱度0.6-1.2，炉渣中w(FeO)为25%-35%，终渣中w(FeO)为2%-2.5%。该工艺建设有小型试验装置和衍生装置，但尚无大型商业化炼铁装置的建设。 三 ML-HIsmelt技术早期的雏形（1980-1984） 1981年，澳大利亚CRA公司和德国克劳克纳（Klockner）公司合作，在德国马克斯冶金工厂（Maxhutte）的60 t OBM（Oxygen Boden MaxhutteProcess）转炉上进行试验。这是一种使用焦炭或煤作为能源，用一部分废钢作为原料的顶底复合吹炼转炉，为期2年的二次燃烧试验，研究了底吹率、煤种、二次燃烧气体性质和流体动力学特性，对二次燃烧率及其传热效率的影响。通过试验获得了在最佳条件下，适当使用氧气时，二次燃烧率为40%，二次燃烧传热效率达90%；而使用1200℃热空气时，二次燃烧率可达60%。因此，肯定了二次燃烧的作用和可控性，证明了利用OBM转炉进行熔融还原的可行性，在此基础上完成了熔融还原的概念设计。
图3-1 60t转炉试验 （1）工艺流程 该工艺以OBM转炉工艺为基础，工艺流程如图3-2所示，改进了炉体设计和喷吹技术，达到较高的二次燃烧率和二次燃烧传热效率。其熔池部分像底吹转炉，以氮气和天然气为载体，通过底部喷嘴向熔池喷煤，煤中的碳很快被溶解进入铁水并还原熔渣中的铁氧化物，产生的一氧化碳和顶吹进入熔融还原炉的热风中的氧进行二次燃烧。底部喷入的煤可最大限度地进行还原反应并搅拌熔池，一氧化碳和氧在熔池上部燃烧产生大量热量，以熔化从熔融还原炉顶部进入的预还原后的矿粉。
图3-2 早期（1981年）Hlsmelt工艺流程图 初始设计的ML-HIsmelt法以铁精矿粉为含铁原料，流程中的预还原炉采用的是循环流化床，在流化床中利用来自终还原炉的煤气，经以水为介质的冷却器冷却后，对矿粉进行加热还原，然后喷入卧式终还原炉，同时冷却煤气的热量以高压蒸汽形式回收。 （2）工艺设备 早期ML-HIsmelt流程中的主要装置有原料研磨设备、循环流化床、球式热风炉和底喷煤的卧式终还原炉。卧式终还原炉的结构如图3-3所示。该卧式终还原炉呈水平圆筒状，它既可绕其轴线转动，同时也可沿其轴线倾斜。卧式炉设计成能绕其轴线转动的目的在于在停炉时能将底部的喷煤嘴转到熔池液面以上，避免停炉后因渣铁凝固造成喷煤嘴的堵塞。
图3-3 早期ML-HIsmelt卧式终还原炉结构 （3）工艺过程 ML-HIsmelt的工艺流程核心设备是熔融还原炉。铁矿粉经流化床设备预热还原后，由喷枪喷入熔融还原炉；煤粉和溶剂也由喷枪喷入。富氧（体积分数为30%～35%）高温热风（1200℃）从炉顶喷入。熔融还原炉内发生反应产生大量气体，使熔池剧烈沸腾。熔池逸出的CO、H2在从炉顶喷入的热风作用下，发生二次燃烧释放热量，来熔化喷入的固体原料。铁水经过虹吸排出，炉渣定期从水冷渣口分批排放。炉顶煤气从1450℃冷却至1000℃的过程中产生的蒸汽用于发电。大约50%的煤气（1000℃）送入循环流化床，其余熔融还原炉煤气和再从流化床出来的煤气，经过除尘器去除固体颗粒，一部分用于发电厂，另一部分用作热风炉燃料。 ML-HIsmelt可以直接使用粉矿和煤，原材料成本低。其可以使用高挥发分的煤（试验中挥发分含量达38.5%），而且经过中试发现，可处理钢铁厂循环废料，诸如处理高Zn、高Pb的含铁粉料等。ML-HIsmelt直接使用粉矿，省去了烧结工序，因而有益环境保护和减排CO2。 四 10tSSPP半工业化试验研究（1984-1990） 初期ML-HIsmelt试验炉成功运行后，1984年在德国马克斯冶金工厂（Maxhutte）建立了10 t的小规模熔融还原半工业试验厂（SSPP：Small Scale PilotPlant），从1984年开始至1990年，SSPP进行了为期6年的熔融还原试验，研究了熔融还原的具体工艺参数，结果表明这种熔融还原法有其优越性。此间，德国克劳克纳（Klockner）公司因财政原因退出该项目，由澳大利亚CRA公司投资继续研究。 SSPP试验的目的，在于为研究开发工业规模的熔融还原装置（HRDF）提供设计参数。从1984年到1990年历经6年的试验共进行了219天，研究了降低燃耗，原燃料成分、粒度的影响，终还原反应器的容积对还原过程及二次燃烧传热效率的影响，高温煤气除尘、铁矿粉的预热和还原、排出煤气的净化和炉尘的回收等问题。 通过对SSPP进行系统的研究，ML-HIsmelt的研究者们得出以下结论： （1）采用底喷煤粉有利于对熔池的搅动。煤粉在铁浴中的爆裂，底吹气流速度、煤粉中碳的溶解速度以及煤粉的性能对工艺过程有重要影响。尽管如此，ML-HIsmelt法对各种性质的煤都能适应。 （2）采用高挥发分的煤时，通过降低二次燃烧率和提高矿粉的预还原度可以实现低燃料消耗，二次燃烧率低时产生的煤气有助于提高矿粉的预还原度。 （3）底喷煤粉能实现碳的最快溶解和最佳的回收。就碳的溶解和对熔池进行必要的搅动而言，底喷炉料工艺是获得最高冶炼强度的有效措施。通过调节对熔池的喷吹强度和熔池的搅动程度可以控制终还原炉内的二次燃烧率和二次燃烧传热效率。 （4）稳定喷煤和喷矿的速度是稳定二次燃烧率的必要条件。因此，对喷煤和喷矿的计量是很重要的。 （5）铁浴的温度和含碳量直接影响终还原炉内的二次燃烧率。此外，铁浴的深度对二次燃烧率也有影响。 五 ML-HIsmelt技术的早期研究沉淀 1981年在克劳克纳开展的铁浴工艺装置试验，对很多关键技术和工艺指标进行研究摸索，将最初的概念付诸于实践，是ML-HIsmelt技术的起点和原型；在SSPP的6年试验研究过程中，其工艺原理、技术、市场需求和工艺应用都经历了演化和变革，这是科研人员以试验事实为依据进行的技术优化，充分体现了科学、严谨的技术发展观念。SSPP工厂作为一个可对工艺构想进行灵活试验的试验厂和开发成熟的熔融还原工艺的工程中心，是ML-HIsmelt技术从构想研究走向工业化生产的重要环节。在百花齐放的熔融还原技术领域，绝大部分因设计不足、缺少理论支持、没有明确清晰研究路线、技术缺失、资金不足等问题终止研究，能够从理论到工业化应用的技术屈指可数。 纵观ML-HIsmelt技术早期发展历程，从60t转炉可行性试验开始，到早期卧式终还原炉及工艺流程设计，在前期可行性分析及验证基础上进行了 10 t的小规模熔融还原半工业试验厂SSPP的建设，是ML-HIsmelt技术科研人员十余年间潜心研究的成果和结晶。正是ML-HIsmelt开发人员早期的研究和积累，为该技术的发展指明了方向，为ML-HIsmelt技术的成熟和推广打下了坚实的基础和根基。 在早期数十年的开发过程中，技术开发人员怀揣梦想，在反复试验中寻找最佳工艺条件和流程设计，从基础研究和概念构建开始，不忘初心、潜心研究，终将概念付诸于实践，在ML-HIsmelt技术的发展过程中留下浓墨重彩的印记。 本文作者：Guanqi Zhang; Linshun Wang; Xiaofeng Zhang; |
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