FINEX工艺：利用铁矿粉与非焦煤直接生产铁水的先进冶炼还原技术

FINEX工艺概述

FINEX熔融还原工艺由奥地利Primetals Technologies与韩国浦项制铁（POSCO）联合开发，是除高炉-烧结-焦炉路线外的商业化成熟替代铁水生产技术。核心突破：直接使用铁矿粉（免烧结/球团）与非焦煤（免焦化）。

工艺核心流程

1. 流化床还原：细铁矿粉在三级流化床反应器中，利用熔融气化炉产生的还原气，预热还原为细颗粒DRI；
2. 热压块制备：细DRI压实为热压块铁（HCI）；
3. 熔融气化炉熔炼：HCI与煤/煤压块共同装入熔融气化炉，高纯氧（O₂）气化煤炭提供热量与还原气，完成终还原熔化出铁水。

发展历程与商业化里程碑

• 1992~1996：15 t/d实验台研究；
• 1999：150 t/d中试装置运行；
• 2003.6：浦项0.6 Mt/a示范工厂投产（三流化床）；
• 2004.2：稳定产出>0.7 Mt/a铁水；
• 2007.4：首座1.5 Mt/a商业化工厂投运；
• 2014.1：2.0 Mt/a工厂投产运行。

原料适应性与灵活性

煤质要求

• 固定碳 ≥55%；
• 灰分 ≤25%；
• 挥发分 <35%；
• 硫分 <1%。
• 需通过热稳定性测试，保证熔融气化炉形成稳定焦层。

正常操作少量掺烧焦粒（<30 mm，强度约高炉焦炭60%）以稳定生产；零焦粒运行需优化粘结剂与煤压块预热技术。煤质指标对比高炉更宽松（见附图）。

铁矿石适应性

• 100%烧结级细矿可直接入流化床；
• 30%~50%球团级精矿可掺配；
• 允许更高Al₂O₃矿石（熔渣排Al₂O₃耐受度高于高炉）；
• 赤铁矿/针铁矿结构无进料限制。

详细工艺流程与关键参数

矿石路线

气力输送→三级流化床塔（R3预热→R2/R1还原）→还原气逆流（R1→R3）→出口压实为HCI→热态输送→熔融气化炉顶部装入。

三级流化床典型气氛参数

煤炭路线

非焦煤/煤压块→锁斗系统→熔融气化炉→焦层脱挥发分（>1000℃裂解有害烃类）→底部吹高纯O₂气化煤炭→生成高热值还原气（CO/H₂主导）→热气旋风除尘→进入流化床。铁水出铁工艺同高炉，铁水质量相当。

煤气流向与副产品价值

熔融气化炉煤气→热气旋风除尘→三级流化床逆流还原→顶部排出净化煤气（出口煤气）。出口煤气热值是高炉煤气的2倍以上，可回收用于还原、发电或合成气化工原料。典型气体组成见表2。

单位消耗指标（每吨铁水）

• 干燥煤：~720 kg
• 铁矿石：~1,600 kg
• 熔剂（石灰石/白云石）：~285 kg
• O₂：~460 Nm³
• N₂：~270 Nm³
• 电力：~190 kWh
• 耐火材料：~1.5 kg

产品铁水与出口煤气特性

• 铁水：C~4.5%，Si~0.7%，Mn~0.07%，P~0.07%，S~0.04%，温度~1500℃；
• 出口煤气：CO~34%，CO₂~43%，H₂~13%，H₂O~3%，CH₄<1%，N₂/Ar~6%，H₂S<100 ppm，粉尘5 mg/Nm³，压力0.1 kg/cm²，温度~40℃，热值1300~1500 kcal/Nm³，产气量~1.9 Gcal/tHM。

环保优势与CCS潜力

• 高纯O₂导致出口煤气低N₂，经净化可获>95%高纯CO₂，用于CCS封存或提高采油率；
• 无CCS时CO₂排放为高炉平均水平99%，全CCS可降至55%；
• 污染物多固化于熔渣，烃类在炉顶高温裂解，排放极低：粉尘~58 g/t，SOx~32 g/t，NOx~94 g/t。

十大核心优势

1. 直接利用低品位细铁矿；
2. 使用非焦煤作还原剂；
3. 还原与熔融过程独立可控；
4. 显著降低资本与运营成本；
5. 环保效益显著；
6. 原料选择与操作灵活（可用高Al₂O₃矿）；
7. 产出铁水质量媲美高炉；
8. 高热值出口煤气多元化利用；
9. 商业化验证的替代炼铁工艺；
10. 棕地建设可与高炉协同共生。