Itmk3炼铁新工艺在Mesabi厂中试简介

　　Itmk3是一种革新的炼铁技术，所生产的小铁块在质量上与高炉生铁不相上下。为了验证新工艺的商业可行性建设了MesabiNugget厂，它的成功运转是人们所预料中的。

　　Itmk3工艺
　　Itmk3是由神户钢铁公司开发的一种新型炼铁技术。它是一种灵活、环保的一步法生产小铁块的方法，其产品质量与高炉生铁相当。神户钢铁公司视Itmk3为第三代炼铁方法。第一代炼铁方法定义为高炉炼铁法，第二代则是包括Midrex技术在内的气基直接还原法。
　　Itmk3以固体球团为生产原料。球团用矿粉和非焦煤粉混合制成。这些球团被装入转底炉，加热到1350—1450℃；的范围。在这个温度区域内，球团被迅速还原成金属铁，并部分熔化，使得铁能干净利落得与球团内生产的液态渣分离。冷铁块可以用船运输，而热铁块可直接装入电炉或者转炉使用。 
　　取样分析表明，念珠状铁块基本在9rain内形成。3min试样为典型的DRI断面结构。5min试样正好处在熔化前，仍保持最初的圆形形状，金属铁壳已经在表面形成，其内部是熔渣与金属分离后留下的空洞。6min试样为金属铁熔化，渣金分离。

　　工艺特征 
　　还原时间短  　一步法Itmk3工艺以生产小铁块时间短而闻名。还原、熔化、除渣仅在lOmin内就能完成。相比之下，高炉炼铁需要8h，直接还原工艺要6h。还原时间短也使得启动、停产和调整产量很容易。
　　金属铁含量高  　高纯度小铁块的组成为96％—98％的金属铁铁，2％—4％的碳。高度金属化的铁的含量与高炉生铁相近。
原料灵活  Itmk3工艺在铁矿石种类方面有很大的灵活性。磁铁矿、赤铁矿在早期试验中试用过，而且，MesabiNugget还使用了由铁燧岩(一种低品味铁矿)制成的球团矿。
　　投资低  　投资量约为常规炼铁技术的一半。在同等规模下，Itmk3设备初期投资大约是高炉(含相关设备，如焦炉、制氧机等)的一半左右。
　　环保  　因能源效率高环保效果好，Itmk3工艺二氧化碳的排放量至少比高炉低20％。对Itmk3工艺和高炉一转炉系统温室气体的排放量进行了比较，在日本，高炉一转炉系统吨钢二氧化碳的排放量约为2251kg，而Itmk3系统则降低到1734kg，减少23％。而且，hmk3不需要焦炉和烧结厂，致使氮氧化物、硫化物和颗粒物的排放量均比传统高炉低。
　　产品易于运输  　与将矿石运到高炉相比，它的重量比生矿减少50％，密实度提高90％，故此减少了船运成本。
　　适用性  　出售冷的小铁块给矿山公司带来了高附加值产品。对于钢铁生产者，位于厂区内的Itmk3设备使得小铁块能直接热装进电炉或者转炉。这在炼钢过程中提高了效率，节约了能源。

　　中试与Mesabi项目
　　神户钢铁公司开发了Itmk3，此后便与他的子公司Mi&ex就此展开了研究。Itmk3使用与Fastmet直接还原工艺相同的粉矿和煤粉。实验室测试在Midrex技术中心进行。小型试验采用了内径4m的转底炉，年产能3000t，该设备建在了日本神户钢铁公司加古川厂区内。于1999年10月至2000年12月进行了生产测试，在连续运转的状态下成功的生产出了小铁块。
　　虽然在小型设备上取得成功，但在逐步实现商业应用前，在更高产量过规模下的生产状况仍需要证实。下一个关键步骤就是建设并试运转一个中试厂，在更大设备规模的连续运转条件下来测试ltmk3工艺。根据在直接还原领域获得的经验，神户钢铁公司认识到，ltmk3提供了另一种优秀的生产高纯度铁的方法，可供电炉、联合钢铁企业和铸造业使用。神户钢铁公司还认识到，对矿山业，小铁块还将是一种可选用的极具吸引力的矿石加工方法。由于较低的投资成本，铁矿石可在当场转化成小铁块，作为高附加值产品供应给钢铁工业。
　　出于这个目的，Mesabi项目将神户钢铁公司、矿山公司和电炉钢厂凝聚在一起。该项目以合资方式运作，称作Mesabi Nugget LLC，于2001年9月建在了美国明尼苏达州东北部。参与成员主要有克里夫兰克里夫斯公司、动力钢公司、神户钢铁公司。明尼苏达州政府为建设部分筹措了资金。同时，该项目还引起了美国能源部的注意，提供了500万美元的资金。这个为期两年的项目总款项达到了2600万美元。
　　随着建设工作的完成，第一炉小铁块于2003年5月24日生产出来，两天内共生产5t小铁块。6月7日，该设备开始全天候运转，每小时产量约2t。一周后，首批货送往动力钢公司在印第安纳州巴特勒的电炉厂进行试用。虽然就此得出结论还为时尚早，但在初期阶段，中试设备运转稳定，小铁块的试用获得了良好效果。中试设备连续运行35d后按计划停产检修，第二次连续运行于当年秋天开始。计划要求该中试厂将运营一年，到2004年6月结束。 

　　机遇与展望
　　与此同时，第一个工业生产厂的准备工作也在进行中，附带了EPA许可的工业厂有可能在2006年开始生产。Mesabi Nugget厂的成功运转将会验证hmk3工艺的商业可行性，使得能够建造年产能50万t的工厂。
Itmk3工艺将给矿山公司提供一个矿石加工的选择余地，以小铁块的形式供应高附加值产品。另外，小铁块含铁高，毛重低，尺寸小，比运输矿石更便宜。矿山公司能够借助它拓展市场，不仅是钢铁联合企业，电炉钢厂和铸造厂都能够使用小铁块从事生产。这个项目为矿山工业的复兴带来了创新性的概念，它有可能会改变钢铁工业的整个物流体系。

Itmk3小铁块的化学成分（重量百分比，％）