铁水造粒

液态铁粒化

铁水造粒是一种处理高炉 (BF) 中过量生产的铁水的方法，这些铁水不能被综合钢铁厂的炼钢车间的炼钢消耗掉。这是一种生产称为粒状铁 (GI) 的固体产品的经济有效的方法。 GI与生铁一样具有良好的化学和物理性能，可作为炼钢的主要原料。

GI 的化学成分与正在造粒的液态铁相同。 GI 中没有氧化或夹渣，金属含量高。图1显示了一些GI。

图 1 粒状铁

GI 工厂负责处理炼铁设施的生产与炼钢设施对液态铁的需求之间的任何不匹配。它在后勤方面位于两个设施之间。来自高炉的多余液态铁被转移到 GI 工厂用于生产 GI。这消除了高炉热风量的减少，同时生产 GI 可用作 BOF 中的内部原料作为冷却剂，或用于冲天炉、感应炉 (IF) 和电弧炉 (EAF) 使用的外部销售。

可以以与 BF 输出相匹配的能力建造和运营 GI 工厂。它们是猪连铸机 (PCM) 的替代品，但具有相当高的产能。由于生铁模具中液态铁的凝固时间，即使是双股 PCM 的容量也会受到限制。由于设计复杂，PCM 还需要经常进行机械维护。 GI 具有与生铁相同的特性，但还有一个额外的优点是可以在垃圾箱系统中处理。

铁水造粒工艺的四个基本步骤如下。

• 控制流向造粒机的液态铁
• 通过形成液态铁液滴并在水中快速淬火来造粒
• 固化和冷却的胃肠道通常通过空气水喷射器排出
• 胃肠道脱水并运输至储存地点

制粒设备及工艺

  该设备可设计用于以高炉的生产速度对大批量液态铁进行造粒。该原理基于液态铁和冷却水之间的热传递。铁水冷却和凝固过程中释放的热量传递给冷却水，冷却水将热量带出过程。

铁的造粒设备为标准设备。

为了在造粒厂处理液态铁包，使用了双钢包转台，类似于连铸机中使用的转台。转塔与中间包相结合，可以保证造粒厂的顺序操作平稳，铁水包之间没有任何不连续性。

用于铁粒化的中间包是标准连铸中间包，稍作改动。中间包配备塞杆系统或滑门系统。这可以在出现问题时快速停止造粒。标准系统可用于控制造粒速率。中间包和水口一般在造粒开始前预热20-30分钟左右。

液态铁造粒机是该工艺的核心。它由一个装有水的水箱和一个液态铁分配器组成。铁水分配器的主要功能是将铁水流分成更小的颗粒，并将其均匀地分布在水面上。液态铁流的分流不仅为液态铁的更快冷却提供了更大的表面积，而且还将液态铁分布在造粒机中更大的表面积上。这也有助于避免热量集中在较小的水体积中，从而允许铁水的高流速。铁水分布器是一个关键设备，因为它必须承受热冲击和铁水流的长期冲击。

液态铁液滴的外表面在其从分配器到水面的运动路径中并在穿透水面之前固化。半液滴的剩余内部部分（现在是颗粒）在撞击水面并开始在水体积中运动时被淬火。颗粒在撞击水中时会发生轻微变形，但不会分裂，从而避免产生细粒。

在铁粒通过制粒罐中的水移动过程中，铁的热量被转移到冷却水中。冷却水使颗粒达到100℃以下的温度。

对于 100 吨/小时的造粒速率，从液态铁传递到冷却水的产生的热负荷在大约 8 M 卡/秒的范围内。水系统旨在处理这种热负荷。在水系统中，热量以某种方式分配给水，以确保热量浓度（热量/体积单位）低于蒸气爆炸的临界浓度。

造粒罐中的水量足以容纳铁水流分裂和铁水流在水面上的冲击动量形成的铁水液滴。

水箱的设计和构造有利于冷却的胃肠道碎片从水箱中集中和排出。冷铁粒的卸料一般采用气水喷射系统。

排出的凝固GI经过脱水处理后，由传送带输送到存储区，并入库进行发货。

水冷却和处理系统经过精心平衡，以确保铁水增加的大量热量被冷却水带走。水系统通常是闭路工艺水系统。造粒罐中冷却水的流动与铁水的流动是逆流的。在其在颗粒罐中流动的过程中，水吸收了液态铁的热量并被加热。来自颗粒罐的热水被移除并送回水处理系统。返回的热工艺水要么在冷却塔中冷却，要么通过热交换器冷却。

铁水造粒厂通常是完全自动化的，只需要很少的人力即可运行整个操作。铁粒化的通过时间通常在 30 到 40 秒左右，并且具有大于 99% 的工艺收率。与在 PCM 中获得的较低产量相比，这是一个很好的改进。

以下是铁水造粒工艺的重要特点。

• 启动时间短，可以在最后一刻决定从炼钢设施中转移铁水
• 从液态铁到冷却的 GI 的快速处理时间
• 由于快速淬火，铁的化学分析没有变化
• 超过 99 % 的工艺良率
• 流程坚固，可用性高，由于使用标准设备，维护工作有限
• 操作简单
• 与高炉产量相匹配的高产能
• 生产无需额外加工的优质铁产品
• 环境影响小
• 布局灵活，可容纳在现有可用空间中
• 运营成本低
• 合理的投资成本

粒状铁产品

GI具有一致的物理和化学性质。它结合了优质废钢的高金属含量和原始铁源的低残留物含量。从实用的角度来看，高容重和物理形状适合高效的物料搬运。

GI的化学成分与铁水相同。典型的分析是 4% 到 4.5% 的碳、0.5% 到 0.6% 的硅和大约 95% 到 95.5% 的铁。杂质元素（铜、镍、钼、锡）最高可达0.05%。

GI 具有紧凑而小的扁平球体形状，导致约 4 吨/立方米的高堆积密度。 GI 的大小在 8 毫米到 25 毫米的范围内。 GI具有高休止角，便于有效运输和储存。

下面给出GI的一些特征。

• 成分均匀
• 几乎不含氧化物
• 炼钢过程中金属收率高
• 添加到冶金过程中时具有非常好的预热性能和快速熔化/溶解
• 基体中含有碳化铁，有利于电弧炉操作中的废料替代
• 高堆积密度
• 在运输和储存过程中呈惰性
• 尺寸和形状便于使用传送带、磁铁、前端装载机、垃圾箱系统和废料斗进行搬运
• 具有较高的物理强度和形状，可消除处理过程中的折断并减少粉尘
• 不会产生自燃行为，因此可以运输和处理，无需担心燃烧。它在运输和储存过程中呈惰性

液态铁凝固和冷却过程的简单性，加上满足标准高炉吞吐量的高容量，使得铁粒化工艺适合安装在综合钢铁厂。