皓泉講解：海綿鐵在電爐中的應用

1海綿鐵在電爐中的應用
　　
　　海綿鐵指的是通過還原固態氧化鐵（通常是赤鐵礦）的方法，獲得的金屬化的產品，通常叫做直接還原鐵（DRI）。海綿鐵保留了鐵礦石的外形，但其重量比鐵礦石減少了30%，因為礦石中的氧已經被還原了。海綿鐵的比重為4.4g/cm3，而固體鐵的比重為7.8g/cm3。鐵礦石在還原的過程中，內部形成了許多孔洞，因而被稱為“海綿鐵”
　　
　　。直接還原鐵逐漸在電爐中得到應用，成為廢鋼的替代品之一。這主要是因為與廢鋼相比所具有的成本優勢。它也是一種高質量的金屬化產品，因而可以部分替代一些質量不高的廢鋼。
　　
　　直接還原鐵是用還原劑還原礦石后形成的，所用的還原劑包括天然氣或非焦煤。還原劑不同，所生產的DRI的化學成分也不同。、
　　
　　2對直接還原鐵的質量要求
　　
　　尺寸：在連續裝料的情況下，直接還原鐵的尺寸是非常重要的參數。尺寸很小（1～2mm）的材料在接觸爐渣的時候可能很快被氧化，也可能被煙道抽走。尺寸過大（＞30mm）在連續裝料的時候也會產生問題。使用通過爐頂連續裝料的方法時，應該限定＜2mm的海綿鐵的比例。
　　
　　密度：直接還原鐵從爐頂裝入電爐后，必須能夠穿過渣層，留在爐渣/鋼液的界面，這樣可以保證有效的傳熱和化學反應。如果直接還原鐵的密度過低，就會浮在爐渣表面上；而密度過高，又會穿到鋼液中去。所以，最好是將直接還原鐵的密度控制在4～6g/cm3的范圍內。
　　
　　單體的重量：塊狀直接還原鐵穿過爐渣的時間取決于時機如何。如果直接還原鐵塊較小，留在爐渣中的時間過長，就會發生爐渣沸騰的現象。此時，爐渣的流動性起著非常重要的作用。然而，如果直接還原鐵較大，就不會有嚴格控制爐渣流動性的要求。
　　
　　沖擊強度：直接還原鐵應該有良好的沖擊強度，這樣可以防止其形成大量的粉末。在電爐中應用時形成大量的粉末是不希望發生的現象。
　　
　　抵抗氣候的能力：直接還原鐵存放在空氣中時，容易氧化和放熱。將直接還原鐵長期存放會降低其金屬化率，部分原因是其結構疏松、表面積較大。如果將直接還原鐵在開放的堆場中存放6個月，則其金屬化率會降低1%。
　　
　　3直接還原鐵的裝入法
　　
　　分批裝料法：如果單批裝料，那么直接還原鐵的裝入量可以占總裝入量的15%。如果超過這個限度，直接還原鐵的顆粒會部分熔化，與石灰結合；直接還原鐵中的脈石會粘在爐膛內，形成傳熱速度很慢的結塊，難以熔化。這些甚至會堆在爐子裝料處的中央，使電極穿井困難，由于輻射作用，降低爐頂和爐壁的耐材壽命。而且，加入過多的直接還原鐵也使電爐的渣量增加。
　　
　　通過小批量加入的方法，直接還原鐵的加入量可以占到總裝入量的30%。但這樣會頻繁地打開爐蓋，使熱損失增加，降低電爐的生產效率。由于渣量加大，必須加強對化學成份的控制。
　　
　　4使用直接還原鐵對電爐指標的影響
　　
　　使用直接還原鐵對電爐的能量消耗、金屬收得率、生產效率和電極消耗均有影響。
　　
　　能量消耗。如果直接還原鐵的金屬化率較低，那么裝入爐內后就需要更多的FeO被還原。如果需要還原的FeO過多，就會減少電爐的熱效率，因為電爐內產生的CO減少、熔池的攪拌減弱，這相應增加了電爐對能源的需求。當DRI的金屬化率為94%～96%時，電爐的能耗可望獲得最佳的結果。
　　
　　在使用熱裝直接還原鐵的情況下，電爐的生產效率提高得更多。電極消耗。與全部使用冷態廢鋼的工藝相比，采用連續裝入直接還原鐵的方法時，電極消耗可降低30%。這主要是由于以下因素造成的：電爐的生產效率提高；電極的氧化減少；由于打開爐蓋的次數減少，使電極受到的熱沖擊減少；爐氣中CO的比例減少；由于廢鋼的沖擊減小，斷電極的次數減少。總之，直接還原鐵將繼續在電爐煉鋼中發揮重要作用。直接還原鐵能滿足電爐煉鋼對原料的質量要求，應用后能提高電爐的生產效率和能耗指標，從而使電爐煉鋼成為低成本的工藝路線。