目前，資源短缺和環(huán)保壓力對(duì)鋼鐵企業(yè)的生存和鋼鐵工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，為了對(duì)付這種挑戰(zhàn)，近十幾年來(lái)興起了一種煉鐵新工藝—轉(zhuǎn)底爐珠鐵工藝。它是一項(xiàng)煤基非高爐煉鐵新工藝，是一種靈活、環(huán)保的一步法生產(chǎn)粒鐵塊的方法。
轉(zhuǎn)底爐珠鐵工藝是直接還原工藝的進(jìn)一步延伸，它以固體球團(tuán)為生產(chǎn)原料。球團(tuán)用礦粉和非焦煤粉混合制成。這些球團(tuán)被裝入轉(zhuǎn)底爐，當(dāng)鐵礦含碳球團(tuán)被加熱至1350℃～1450℃時(shí)，球團(tuán)被迅速還原成金屬鐵，并部分熔化；在完成鐵氧化物還原、金屬鐵滲碳后，金屬鐵即熔化而聚集成鐵珠，同時(shí)CaO、SiO2、MgO、Al2O3等脈石氧化物和殘余FeO發(fā)生造渣反應(yīng)而熔化。由于熔態(tài)的鐵和渣在密度、表面張力等方面的差異，鐵能干凈利落地與球團(tuán)內(nèi)產(chǎn)生的液態(tài)渣分離。生產(chǎn)所得的高純度小鐵塊的組成為96%-98%的金屬塊鐵，2%-4%的碳。其產(chǎn)品質(zhì)量與高爐生鐵相當(dāng)。
轉(zhuǎn)底爐珠鐵工藝具有以下特點(diǎn)：
一、投資量小
投資量約為常規(guī)煉鐵技術(shù)的一半。在同等規(guī)模下，轉(zhuǎn)底爐珠鐵工藝設(shè)備初期投資大約僅為高爐（含相關(guān)設(shè)備，如焦?fàn)t、制氧機(jī)等）的一半左右。
二、工藝流程短
轉(zhuǎn)底爐珠鐵工藝中還原、熔化、除渣僅在10分鐘內(nèi)就能完成。相比之下，高爐煉鐵需要8小時(shí)。還原時(shí)間短使得啟動(dòng)、停產(chǎn)和調(diào)整產(chǎn)量都很容易。
三、節(jié)能環(huán)保效果好
這種工藝二氧化碳排放量至少比高爐低20%。在日本，高爐-轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)噸鋼二氧化碳的排放量約為2251kg，而轉(zhuǎn)底爐珠鐵系統(tǒng)則降低到1734kg，減少23%。而且，轉(zhuǎn)底爐珠鐵工藝省去了燒結(jié)、球團(tuán)和焦化工序，因而能耗以及氮氧化物、硫化物和顆粒物的排放量均比傳統(tǒng)高爐低。在考慮煙氣余熱回收發(fā)電的條件下，轉(zhuǎn)底爐珠鐵工藝由于實(shí)現(xiàn)了煤的高效利用，噸鐵能耗和CO2排放均比高爐煉鐵工藝大大減少，其中噸鐵能耗降低30%～35%。轉(zhuǎn)底爐珠鐵—電爐煉鋼流程與高爐—轉(zhuǎn)爐煉鋼流程相比，各種污染物排放率大大降低，減排率基本在40%以上。
四、充分利用低品位鐵礦資源
傳統(tǒng)的高爐冶煉流程對(duì)鐵礦石品位要求較高(一般要求TFe>50%)。自然狀態(tài)的鐵礦石一般難以滿足要求。現(xiàn)有煉鐵流程只能利用那些可以經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)磨礦并通過(guò)選別獲得高品位鐵精礦的鐵礦資源。而轉(zhuǎn)底爐珠鐵工藝可用于處理低品位復(fù)雜鐵礦資源，可以直接有效利用脈石含量較高的低品位礦石，而無(wú)須經(jīng)過(guò)復(fù)雜的富集過(guò)程，這將極大地拓展可用鐵礦石的資源量，并簡(jiǎn)化現(xiàn)有煉鐵流程和降低生產(chǎn)成本。
總的來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)底爐珠鐵工藝具有流程短、原料要求簡(jiǎn)單、反應(yīng)速率快、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作靈活等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可以在較低的溫度下、較短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)渣鐵分離，得到高品質(zhì)生鐵；而且在節(jié)能減排方面潛力很大，是一種值得推廣的煉鐵新工藝。