转底炉直接还原炼铁工艺的发展
转底炉直接还原炼铁工艺的发展
2010-02-24 17:02:19 作者：phpcms来源：浏览次数：571 网友评论 0 条
一、前言
为了满足冶炼高纯净钢的要求, 炼钢生产对纯净铁资源的需求越来越大。与此同
时, 优质废钢与铁资源却日益短缺其价格不断升高, 对炼钢生产影响很大, 为此，各国冶金工作者开发了许多直接还原或熔融还原工艺来为炼钢生产提供质优价廉的纯净铁资源。但由于技术、投资等方面的原因，真正具有市场竞争力、适合于工业应用的并不多见。同时，钢铁厂每年生产的大量含铁废弃物也给环保带来很大的压力。如何对其进行回收利用是困扰冶金行业的一个难题。
直接还原工艺中气基法虽然具有生产效率高，生产规模大，能耗低和容易操作等优点，但必须以一次能源---天然气为还原剂，因此该工艺只能在天然气资源丰富的国家得以发展。而煤基法以煤作为还原剂，较好的解决了气基法的不足。目前世界上很多国家都在开发煤基直接还原新技术，有些技术已经应用于工业生产。其中，转底炉法以其原料适应性强和操作工艺的零活性等优点，引起冶金界的高度重视。但由于原料条件和对产品质量要求的不同，转底炉直接还原炼铁又发展为FASTMET，ITKM3和DRYIRON等不同工艺路线。
二、FASTMET工艺
早在50年代Midex的前身Ross公司就发明了转底炉含碳球团直接还原法。1964~1966年进行了2t/h规模试验。1974年Inco公司开始研究把转底炉用于处理电炉生产不锈钢产生的氧化物粉尘的方法，并建立了一座年处理2.5万吨废料的工厂。经转底炉预还原的球团，通过运输罐热装入电炉。1978年美国Inmetco在宾州埃尔伍德市建成一座年处理5.6万吨电炉钢厂粉尘能力的转底炉，回收锌及可用作电炉原料的含Cr，Ni的还原铁。1982年Mid ex公司将转底炉法命名为FASTMET，用于煤基直接还原。神户制钢收购Midex公司后，199 5年开始建设2.5t/h示范装置，经过两年半试验后，认为Fastmet技术成熟可靠，已达到商业水平化水平。神户制钢与三井公司合资对在美国建设年产DRI50~100万吨项目进行报价，1998年9月神户钢铁公司报价年产DRI50万吨的转底炉装置，每套售价1亿美元。
世界上首次利用FASTMET工艺以含铁废料为原料的商业化直接还原铁厂，于2000年二季度在日本新日本制铁株式会社广火田厂投产，年产能力19万吨，其中14万吨将直接装入广火田厂的氧气转炉。神户制钢株式会社新加古川厂是第二个用该工业建设的直接还原铁厂。2002年5月，日本神户制钢株式会社和尼日利亚签订基本协议，日方将帮助AJAOKUTA 钢公司建设一座年产50万吨的FASTMET直接还原铁工厂。
2.1 工艺流程
FASTMET法的工艺流程见图1。铁精矿(或含铁废料)、煤粉和粘结剂经混合搅拌器后进入造球机造球，生球可装入干燥器，也可直接装入转底炉。在转底炉中，球团矿均匀地铺在炉底上，料层为1~3层球的高度。随着炉底的旋转，球团矿被加热到1250℃~1350℃。同时，约90%~95%的氧化铁被球团内部的固体碳还原成DRI。球团矿在炉底停留时间一般为8~30分钟，它取决于原料的特性、球团矿层数及其他因素。从转底炉出来的煤气经过焚化炉和热交换器将转底炉烧嘴助燃空气预热，并将高温废气用来干燥球团，生产用水循环使用，生产中产生的粉末回收利用。
2.2 工艺特点
与其他直接还原工艺相比，FASTMET工艺具有以下特点：
（1）以煤粉作为还原剂，摆脱了天然气地域分布不均的限制，对煤的质量也没有回转窑那么严格，故其应用地域广泛。
（2）主要设备是环形转底炉，与回转窑相比，该工艺设备简单、投资省、能耗低。
（3）对炉料的强度要求不高，因为料层很薄且随炉底一起转动，炉料既不受压，又与炉底之间没有相对运动，破碎量很少。
（4）炉料在转底炉内停留时间短(约20min)，操作容易。
FASTMET法直接使用粉矿和煤粉，因而在矿石和能源上具有很好的适应性和经济性。该法生产出的典型DRI成分主要与原料条件有关，若以铁精矿和低灰份煤为原料，生产的DRI 产品TFe可达98%，金属化率可达95%。
2.3 存在问题
（1）由于采用敞焰加热，还原的铁可能会被再氧化，只有抑制这一现象才能获得较高的金属化率。
（2）燃烧燃料的选择与供应问题。目前工业化及试验设备均用天然气或重油作燃料，使控制简化。在气体、液体燃料较贵的地区，可以采用煤粉，但煤的储存、干燥、制粉及烟气除尘设备的投资、维护费用大。而且污染环境，在大城市附近的工厂因环保要求严格而难于采用，使用煤气必须解决煤气稳定供应问题。
（3）由于全部还原剂均加入到球团矿内，因而还原剂中所含的灰分和有害元素将直接影响DRI的质量。这对还原剂质量提出了较高的要求：固定碳的含量要高，灰粉及挥发分含量要低，硫磷含量也要低。
尽管如此，FASTMET法已日益引起人们的重视。日本神户制钢株式会社新加古川厂建成了2.5t/h的试验设备，如果进展顺利，Midex公司拟在北美建设第一个工业性生产厂，年产规模45万吨，基建建设估计为6500~7500万美元。
三、干铁法
MR&E公司新开发的专利技术干铁法（DRuIron）工艺是一种较理想的煤基直接还原工艺。该工艺是由米德兰-罗斯快速加热工艺发展而来的，由于采用了无粘结剂干压块、能源利用及环保方面的最新技术，以及合理的转底炉设计，它克服了通常煤基还原带来的粉化、脉石含量高、硫高、金属化率低等缺点。该工艺过程中的反应基于煤基直接还原动力学，加之在转底炉内的高温作用与短暂的停留时间（约10min），其操作具有巨大的灵活性，而且设备的操作控制非常容易。煤的化学能在反应中100%得到利用，不会被其它工艺步骤（如气化等）所消耗。尾气中的热能可回收用于发电或其他辅助工艺。大量工业试验表明，该工艺不仅可用铁精粉矿为原料生产质量稳定的海绵铁或热压块铁，作为优质废钢的理想替代品供应电炉，而且可用于处理钢铁厂各类含铁废弃物。所采用的转底炉工业化设备很适合规模化生产，当达到10万吨/年以上的生产规模时，效益就比较显著。
3.1 工艺流程
干铁法的核心设备为转底炉，其工艺流程为：混料-冷态干法压球-转底炉焙烧-热压快。其中，采用的冷态干法（无粘接剂）压球工艺使压制的球团无需干燥即可直接送入转底炉处理，简化了工艺步骤。对于转底炉的加料、排料装置的改进则使得操作控制更为容易。转底炉焙烧过程产生的尾气中蕴含着大量的化学能和热能，用余热锅炉回收产生的蒸汽或用来发电，还可用于预热助燃空气。尾气中的粉尘与有害气体如SO2等采用喷有石灰水的布袋除尘装置去除，同时还使用MR&E公司的低NOX控制专利技术处理尾气，从而使其对环境的污染
降至最低限度，尤其是通过一项称作金属氧化物粉末处理工艺的综合专利技术的使用，使得干铁法工艺不仅可用铁精矿粉作原料，而且同样适用于钢铁厂含铁粉尘的回收利用。该专利包括一系列先进技术：无粘接剂压块，转底炉内的单层布料，高辐射加热，转底炉温控技术，各种非铁金属氧化物的有效去除。这些技术的应用，大大地改进了海绵铁的生产。
3.2 基本原理
干铁法工艺的理论基础是碳与铁氧化物之间的直接还原反应与固-固相反应动力学。实际应用过程是将铁氧化物与煤粉或焦粉均匀混合后冷压成球，使得铁氧化物与碳紧密接触，具备良好的反应动力学条件。然后用转底炉进行加热处理。在炉内的高温作用下，铁氧化物与固定碳反应生成金属铁并释放CO2。干铁法压块中固定碳与铁氧化物的理论摩尔比为1.5：1，但这实际反应过程中均会产生CO2与CO，MR&E公司在试验中摸索到控制球团中碳与铁氧化物重量之比为1.6：1较为适当。此时，不仅生成CO2与CO，而且在反应后的球团中留有约4%的残碳，这有利于保持球团中的还原气氛，加速还原反应速度，减少再氧化的发生。因此，该工艺的关键是要控制CO2与CO的比率，以达到尽量降低再氧化，减少碳消耗与缩短炉内停留时间的目的。
3.3 干铁法的工业试验
MR&E公司在俄亥俄州匹兹堡的工业试验厂对干铁法工艺进行了试验验证。该试验厂分别用铁精粉矿粉、电炉除尘灰及传统流程钢铁厂的废弃物为原料进行了一系列工业试验，获得了大量工业试验数据。
（1）用铁精粉矿生产海绵铁(DRI)或热压块铁(HBI)
将铁精矿粉与煤粉混合压球后加入转底炉，球团在炉内受控的还原气氛中被加热。当达到反应温度时，铁氧化物被还原为金属铁。反应所需的热能全部由煤提供。从转底炉出来的海绵铁带有较多显热，可采用热压块工艺加工为热压块铁，以便运输与存储。该法生产的热压块铁TFe含量达92%，金属化率高达95%，C含量约4%，脉石含量约2.4%，S含量仅为0. 04%，可见其品质纯净，脉石与硫等杂质含量很低，可作为优质废钢的理想替代品。而且与废钢相比，其质量均匀稳定，波动小，对于炼钢生产极为有利。
（2）回收电炉除尘灰与轧钢铁鳞
电炉除尘灰与轧钢铁鳞的特点是含有较多非铁金属的氧化物，如锌、铅、镉等，被美国环保部门定为有害物质，称作KO61。在干铁法工艺处理过程中，这些非铁氧化物将以气态逸出，并在后续的烟气处理装置中予以收集，此时KO61已转化为提炼有价值非铁金属的原料。球团中ZnO脱除率高于95%，生成的海绵铁金属化率高达91%。转底炉焙烧含锌粉尘时以气态逸出的非金属氧化物在尾气处理过程中，由布袋除尘器收集，可作为提炼锌的原料使用。
（3）回收钢铁厂传统废弃物
传统钢铁厂废弃物包括转炉尘泥，热轧污泥，连铸氧化铁皮及高炉粉尘与瓦斯泥。这些物质总体来说碳含量很高，与电炉除尘灰相比，锌含量低，而铅、镉含量极少。灰泥原料中的铁与碳含量较高，经转底炉焙烧后，生成的海绵铁金属化率高于90%，其尾气收尘富含Z nO，可以回收增加收入。
干铁法工艺的投资与效益估算。建造年产100万吨海绵铁的生产厂的单位投资成本约1 25美元/(t.a)，由于干铁法可以用较便宜的铁精粉矿作原料，用非炼焦煤做热源及还原剂，所以原料与能源价格较低，单位生产成本约为72美元/吨DRI。
干铁法工艺不仅在能源及原料结构上特别适合中国的国情，而且在投资与生产运行成本上都比传统的直接还原工艺法更有竞争力。干铁法工艺用优质铁矿粉生产的海绵铁及热压块
铁作为优质废钢的替代品供应电炉，所带来的效益十分显著，这主要源于其稳定均匀的成分与质量，与废钢相比，其质量与成分波动小，对稳定钢水质量有利。且其生产成本不会象废钢价格那样随市场变化产生较大波动，对稳定电炉生产非常有利。
四、Itmk3工艺
Itmk3是由神户钢铁公司开发的一种新型炼钢技术。它是一种灵活、环保的一步法生产粒铁块的方法，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。
4.1 工艺流程
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，使铁能干净利落地与球团内产生的液态渣分离。冷铁块可以运输，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9分钟内形成，2分钟试样为典型的DRI断面结构。5分钟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，其内部是熔化与金属分离后留下的空间。6分钟试样为金属铁熔化，渣与金属分离。
4.2 Itmk3工艺的特征
（1）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10分钟内就能完成。相比之下，高炉炼铁需要8小时，直接还原工艺需要6小时。还原时间短使得启动、停产和调整产量很容易。
（2）高纯度小铁块的组成为96%-98%的金属块铁，2%-4%的碳。高度金属化的铁的含量与高炉生铁相近。生产的小铁块可为矿山公司带来了高附加值产品。
（3）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（一种低品位铁矿）制成的球团矿。
（4）投资量约为常规炼铁技术的一半。在同等规模下，Itmk3工艺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。
（5）因能源效率高环保效果好，Itmk3工艺二氧化碳排放量至少比高炉低20%。对Itm k3工艺和高炉-转炉系统温室气体的排放量进行了比较。在日本，高炉-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，Itmk3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。
4.3 Itmk3的中间试验
神户钢铁公司开发了Itmk3工艺，此后便与他的子公司Midrex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Itmk3工艺。处于这个目的，Mesabi项目将神户钢铁公司、矿山公司和电炉钢厂凝聚在一起。该项目以合资形式运作，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，第一炉小铁块与2003年5月24日生产出来，两天内共生产出5 t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，中设设备运转稳定，小铁块的试用获得了良好效果。中试设备连续运行了35天后按计划停产检修，第二次连续运行于当年的秋天开始。计划要求该中试厂将运行壹年，到2004年6月结束。
于此同时，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Itmk3工艺的商业可行性，使得能够建造年产能50万t的工厂。
五、其它转底炉法
5.1 REDSMELT法
德国曼内斯曼公司于1985年获得Inmetco转底炉技术许可证，并将其与埋弧电炉组成R edsmelt法熔融还原炼铁水工艺。基本方法也是将含碳球团装入转底炉还原成金属化直接还原铁，但在装料、烧嘴形式、炉温分布、金属料收集和运输设备，以及高温废气热量利用等方面有其缺点。日本新日铁株式会社君津厂于2000年利用Inmetco法建成年处理能力18
万吨的直接还原铁生产线。用此工艺生产出直接还原铁经埋弧电炉熔化后生产出液态铁水。美国印第安纳州IRON DYNAMICS公司(STEEL DYNAMICS的子公司)利用此法建成年产60万t 还原铁的生产线，转底炉直径50m，底宽7m。直接还原铁出转底炉后加入埋弧电炉生产铁水供STEEL DYNAMICS公司的电炉使用，1999年投产。
意大利LICCHINI集团在其PIOMBINO厂投资建设Redsmelt新炼铁工艺车间，由德国西马克.德马克公司作为合作伙伴，计划于2002年10月开工建设，2004年6月投产。
5.2 COMET工艺
比利时DRM研究中心提出的Comet工艺是对转底炉法的重大改进，此法直接使用铁矿粉与煤粉，交替逐层布料，煤粉中配入少量石灰石以脱硫，在转底炉1300℃以上加热20min 以后，出炉的DRI结块可用过筛的方法与过剩的煤和石灰粉料分开，获得的DRI含硫量低于0.05%，脉石低于5%，可作优质海绵铁供电炉炼钢使用。
COMET工艺（SIDMAR法）在转底炉中从底部开始顺序装入熟石灰和石灰石混合的石灰层（用以脱硫） -铁矿石粉矿–煤层–铁矿石粉矿–煤层依次布料，从喷嘴喷入燃料开始燃烧，在转底炉转动过程中，铁矿石逐渐熔化、还原。该工艺生产的直接还原铁金属化率为92%，硫含量小于0.05%。
5.3 HI-QIP工艺
该工艺由日本川崎钢铁株式会社开发，将铁矿粉用粉煤直接还原和熔化得到高质量粒铁，经小型试验后，正在建设年产10000t示范设备。生产过程是将小于3mm的含碳原料装入转底炉然后将其表层均匀压坑，坑直径约50mm，深约15mm，坑间距约70~80mm，然后将铁矿粉、煤和其他原料的混匀料铺在具有压坑的含碳原料层上，将转底炉加热至1500℃，铁还原并熔化。熔融物料在含碳原料层的坑中收集、凝固并从炉内取出。在15分钟内生成低杂质高质量的直接还原铁。该工艺能直接用矿粉和煤粉，投资少、成本低、且产品质量高，金属化率接近100%。现拟建年产50万t规模的工业生产设备。
5.4 COF-C工艺
北京科技大学王尚槐等提出一种具有转底炉特点的连续炉工艺(COF-C工艺)、它采用大台车。在一个燃煤反烧的窑内敞焰加热还原含碳球团，采用碳粉覆盖法防止炉内烟气对海绵铁产品的氧化作用，使设备可靠性及产品金属化率得到提高。在解决好连续和大规模生产（约30万t/a）技术以后，也是一种有前途的直接还原工艺。
六、结论
在直接还原方法中，近几年转底炉法的发展引人瞩目，其中FASTMET工艺已有多年的生产实践，工艺过程正在不断优化；干铁法和Itmk3工艺正处于试验阶段。但由于原料条件和对产品的要求不同，可以选择不同的工艺路线。若生产冶炼优质钢所需的海绵铁，则必须使用铁精矿和低灰份的煤种。若利用转底炉法处理钢铁企业的含铁粉尘，其产品的利用往往受到限制。实践证实，转底炉已成为一种普遍接受的成熟的直接还原和粉尘处理的生产设备，已引起许多企业的重视。含铁粉尘冷固结球团利用转底炉工艺进行热固结预还原生产海绵铁，可作为COREX及高炉炼铁的原料使用，提高其附加值，为企业带来可观的经济效益。（周渝生，张友平）
熔融还原
熔融还原炼铁技术分析评估 人们用“有无预还原”将熔融还原分为“一步法”熔融还原和“二步法”熔融还原。“一步法”熔融还原只有熔态还原，矿石预还原率接近0，是真正意义上的熔融还原炼铁法，如HIsmelt、Romelt、Ausmelt等低预还原率工艺均属于此；而“二步法”熔融还原，即预还原加终还原，如COREX、FINEX工艺等，严格讲“二步法”应该称为还原熔融炼铁法。 COREX工艺 COREX工艺演化了高炉炼铁技术，将高炉从概念的软熔带部分分为两部分。一部分利用成熟的高炉长寿炉缸技术（包括焦炭床和碳砖结合冷却壁技术）构造成了造气煤炭流化床即熔融气化炉；而另一部分借鉴了成熟的大型MIDREX气基还原技术，构造成了预还原竖炉，使用块煤和块厂炼铁，成功地实现了工业化生产。 COREX的基本工艺流程为：块矿、烧结矿、球团矿或这些原料的块状混合物，通过封闭漏斗系统装入到预还原竖炉中，在原料下行的过程中，被逆向流动的还原气体还原成金属化率约80%～90%的直接还原铁（DRI）。螺旋卸料器将DRI从预还原竖炉中传送到熔融气化炉中，进行终还原和熔化。熔融气化炉产生的煤气由于含有煤粉、灰尘和铁尘、CO 和H2等，且温度高于1100℃，不能直接进入预还原竖炉，必须在旋风除尘器中净化，混入冷煤气降温，调整到最佳工作范围800～850℃后作为还原气从下部送入竖式预还原炉。 COREX演化了高炉炼铁技术，取得了商业成功，但同时也继承了高炉炼铁的一些缺点： 1. COREX是典型的炉床法炼铁工艺，与高炉相比，COREX更多地依靠间接还原，间接还原度越高，工艺进行得越容易，难以摆脱料柱透气性问题的困扰。 2. 为保证竖式预还原炉料柱的透性必须使用块矿、烧结矿、球团矿或这些原料的块状混合物，因此必须配有造块设备。对入炉块状原料的理化性能有很高的要求，从而提高了原料成本。 3. COREX的实践证明，要依靠焦炭床来保护炉缸，稳定生产，就无法摆脱对焦炭的依赖（焦比＞10%～20%），尤其是大型化后，焦比会超过200kg/THM。 4. 从熔融气化炉抽出的高温煤气经净化后，从＞1100℃降至800～850℃，温度损失了250℃左右，热效率比不上高炉。 5. 虽然使用了全氧冶炼，但按炉缸面积计算的生产率仅为高炉的0.7～0.9。 6. 竖炉预还原炉料的金属化率波动大。 7. 操作影响因素多，在炉体中部的高温区使用了排料布料活动部件，使设备维修成本及热损失增加，个别设备还不够成熟，利用率不高。 8. 在高炉冶炼条件下，采用富氧喷吹有一定的限度，传统高炉更不能采用全氧冶炼。COREX工艺虽然采用全氧冶炼，但其生产率并不高，根本原因在于，虽然全氧熔炼速率很快，但受到上部竖炉铁矿还原速率的
直接还原炼铁
直接还原炼铁 在低于矿石熔化温度下，通过固态还原，把铁矿石炼制成铁的工艺过程。这种铁保留了失氧时形成的大量微气孔，在显微镜下观察形似海绵，所以也称为海绵铁；用球团矿制成的海绵铁也称为金属化球团。直接还原铁的特点是碳、硅含量低，成分类似钢，实际上也代替废钢使用于炼钢。习惯上把铁矿石在高炉中先还原冶炼成含碳高的生铁。而后在炼钢炉内氧化，降低含碳量并精炼成钢，这项传统工艺，称作间接炼钢方法；而把炼制海绵铁的工艺称作直接还原法，或称直接炼铁（钢）法。 直接还原原理与早期的炼铁法（见块炼铁）基本相同。高炉法取代原始炼铁法后,生产效率大幅度提高,是钢铁冶金技术的重大进步。但随着钢铁工业大规模发展，适合高炉使用的冶金焦的供应日趋紧张。为了摆脱冶金焦的羁绊，18世纪末提出了直接还原法的设想。20世纪60年代，直接还原法得到发展，其原因是：①50～70年代，石油及天然气大量开发，为发展直接还原法提供了方便的能源。②电炉炼钢迅速发展，海绵铁能代替供应紧缺的优质废钢,用作电炉原料,开辟了海绵铁的广阔市场。③选矿技术提高,能提供高品位精矿,使脉石含量可以降得很低，简化了直接还原工艺。1980年全世界直接还原炼铁生产量为713万吨，占全世界生铁产量的1.4％。最大的直接还原工厂规模达到年产百万吨，在钢铁工业中已占有一定的位置。 海绵铁中能氧化发热的元素如硅、碳、锰的含量很少，不能用于转炉炼钢，但适用于电弧炉炼钢。这样就形成一个直接还原炉－电炉的钢铁生产新流程。经过电炉内的简单熔化过程，从海绵铁中分离出少量脉石，就炼成了钢，免除了氧化、精炼及脱氧操作，使新流程具有作业程序少和能耗低的优点。其缺点是：①成熟的直接还原法需用天然气作能源，而用煤炭作能源的直接还原法尚不完善，70年代后期，石油供应不足，天然气短缺，都限制了直接还原法的发展。②直接还原炉－电炉炼钢流程，生产一吨钢的电耗不少于600千瓦·时,不适于电力短缺地区使用。③海绵铁的活性大、易氧化，长途运输和长期保存困难。目前，只有一些中小型钢铁厂采用此法。 现在达到工业生产水平或仍在继续试验的直接还原方法约有二十余种，主要分为两类：使用气体还原剂的直接还原法按工艺设备来分，有三种类型，包括竖炉法、反应罐法和流态化法。作为还原剂的煤气先加热到一定温度（约900）,并同时作为热载体，供还原反应所需的热量。要求煤气中H、CO含量高,CO、H O含量低；CH在还原过程中分解离析的碳要影响操作,含量不得超过3％。用天然气转化制造这样的煤气最方便；也可用石油（原油或重油）制造，但价格较高。用煤炭气化制造还原气，是正在研究的课题。 竖炉法在竖炉中炉料与煤气逆向运动，下降的炉料逐步被煤气加热和还原，传热、传质效率较高。竖炉法以Midrex法为代表，是当前发展最快、应用最广的直接还原炼铁法，其改进的生产流程示意见图1[ Midrex法生产流程示意]
转底炉直接还原炼铁工艺的发展
转底炉直接还原炼铁工艺的发展 2010-02-24 17:02:19 作者：phpcms来源：浏览次数：571 网友评论 0 条 一、前言 为了满足冶炼高纯净钢的要求, 炼钢生产对纯净铁资源的需求越来越大。与此同 时, 优质废钢与铁资源却日益短缺其价格不断升高, 对炼钢生产影响很大, 为此，各国冶金工作者开发了许多直接还原或熔融还原工艺来为炼钢生产提供质优价廉的纯净铁资源。但由于技术、投资等方面的原因，真正具有市场竞争力、适合于工业应用的并不多见。同时，钢铁厂每年生产的大量含铁废弃物也给环保带来很大的压力。如何对其进行回收利用是困扰冶金行业的一个难题。 直接还原工艺中气基法虽然具有生产效率高，生产规模大，能耗低和容易操作等优点，但必须以一次能源---天然气为还原剂，因此该工艺只能在天然气资源丰富的国家得以发展。而煤基法以煤作为还原剂，较好的解决了气基法的不足。目前世界上很多国家都在开发煤基直接还原新技术，有些技术已经应用于工业生产。其中，转底炉法以其原料适应性强和操作工艺的零活性等优点，引起冶金界的高度重视。但由于原料条件和对产品质量要求的不同，转底炉直接还原炼铁又发展为FASTMET，ITKM3和DRYIRON等不同工艺路线。 二、FASTMET工艺 早在50年代Midex的前身Ross公司就发明了转底炉含碳球团直接还原法。1964~1966年进行了2t/h规模试验。1974年Inco公司开始研究把转底炉用于处理电炉生产不锈钢产生的氧化物粉尘的方法，并建立了一座年处理2.5万吨废料的工厂。经转底炉预还原的球团，通过运输罐热装入电炉。1978年美国Inmetco在宾州埃尔伍德市建成一座年处理5.6万吨电炉钢厂粉尘能力的转底炉，回收锌及可用作电炉原料的含Cr，Ni的还原铁。1982年Mid ex公司将转底炉法命名为FASTMET，用于煤基直接还原。神户制钢收购Midex公司后，199 5年开始建设2.5t/h示范装置，经过两年半试验后，认为Fastmet技术成熟可靠，已达到商业水平化水平。神户制钢与三井公司合资对在美国建设年产DRI50~100万吨项目进行报价，1998年9月神户钢铁公司报价年产DRI50万吨的转底炉装置，每套售价1亿美元。 世界上首次利用FASTMET工艺以含铁废料为原料的商业化直接还原铁厂，于2000年二季度在日本新日本制铁株式会社广火田厂投产，年产能力19万吨，其中14万吨将直接装入广火田厂的氧气转炉。神户制钢株式会社新加古川厂是第二个用该工业建设的直接还原铁厂。2002年5月，日本神户制钢株式会社和尼日利亚签订基本协议，日方将帮助AJAOKUTA 钢公司建设一座年产50万吨的FASTMET直接还原铁工厂。 2.1 工艺流程 FASTMET法的工艺流程见图1。铁精矿(或含铁废料)、煤粉和粘结剂经混合搅拌器后进入造球机造球，生球可装入干燥器，也可直接装入转底炉。在转底炉中，球团矿均匀地铺在炉底上，料层为1~3层球的高度。随着炉底的旋转，球团矿被加热到1250℃~1350℃。同时，约90%~95%的氧化铁被球团内部的固体碳还原成DRI。球团矿在炉底停留时间一般为8~30分钟，它取决于原料的特性、球团矿层数及其他因素。从转底炉出来的煤气经过焚化炉和热交换器将转底炉烧嘴助燃空气预热，并将高温废气用来干燥球团，生产用水循环使用，生产中产生的粉末回收利用。 2.2 工艺特点
熔融还原炼铁技术综述
目录 1.概述 (1) 2.国际熔融还原技术发展 (3) 2.1.工业化的COREX工艺 (5) 2.2.进入示范性工厂试验的Hismelt技术 (7) 2.3.FINEX技术 (8) 2.4.第三代炼铁法--ITmk3 (9) 3.国内熔融还原（非高炉炼铁）技术发展现状 (11) 3.1.概述 (11) 3.2.2T/h的半工业联动热态试验装置-COSRI (11) 3.3.宝钢Corex 3000 (14) 3.4.20万吨纯氧非高炉炼铁工业试验装置 (14) 3.5.8m3一步法熔融还原试验装置 (18) 3.6.基于氢冶金的熔融还原炼铁新工艺 (20) 3.6.1.万吨级两级循环流化床示范装置-营口中板厂 (21) 3.6.2.宝钢万吨级两级冷态循环流化床装置建设 (24) 3.7.直接还原在国内的发展 (24) 3.8.几种非高炉炼铁的综合分析 (26) 4.炼铁技术的发展方向 (28) 4.1.欧盟——ULCOS超低CO2排放钢铁技术研究 (28) 4.2.日本——COURSE50技术研究 (30) 4.3.中国——新一代可循环钢铁流程工艺技术技 (30) 5.具有自主知识产权的熔融还原炼铁技术发展建议 (31) 5.1.建立长期开发组织机构与募集资金 (31) 5.2.加强合作、充分利用现有成果深入研究 (31) 5.3.新一代具有自主知识产权的熔融还原流程建议 (32)
熔融还原炼铁技术综述 全强 1.概述 改革开放30年来，中国钢铁冶炼技术取得了巨大的进步。在炼铁领域，技术进步的主要表现是装备的大型化、操作的自动化信息化、生产的高效与清洁化，高风温技术、富氧技术、喷煤技术、煤气干式除尘技术、煤气余压发电、煤气燃气技术、高炉长寿技术、与高炉废弃物的综合利用等方面的应用取得明显的进步。 据2010年的统计，国内炼铁产量已超过5.9亿吨，约占世界产量的40%。其中大于1000m3以上高炉的产量约为60%，也就是说，按照国家产业政策的要求，有40%的产能需要进行技术改造。 近几年，以沙钢5800m3高炉、曹妃甸5500m3为代表的特大高炉的建设提高了我国炼铁的技术装备水平，但是我国的炼铁业发展还很不平衡，整体产业技术仍然很落后，中国的炼铁只是产量大国，但决不是技术大国，与发达国家还存在较大差距。 中国的钢铁工业发展的道路是一条引进、模仿、消化、吸收的发展道路，我国目前高炉技术装备的平均水平与国外先进高炉相比还有一定差距，节能减排压力巨大；对炼铁前沿技术的投入和核心装备的自主创新能力不足，技术发展尚处于追随阶段，直到我们成为世界第一产钢大国，仍然没有自己的技术优势。 目前我国虽然掌握了各种级别高炉设计、制造及操作技术，但对大型高炉关键设备还需要引进。在炼铁领域，我国的创新多是局部的二次创新或是应用创新，原始创新很少。 特别是在非高炉炼铁方面，我们还没有属于自己的成熟技术。宝钢集团引进了两套Corex C3000 技术，并成功投产。可是这次引进到目前还没有起到促进国内熔融还原发展的作用，且引来了很多人的疑问，认为熔融还原不适合中国，原因是对该技术的掌握和物流体系等造成成本高于高炉成本。 我国优质焦煤资源短缺、环境污染等问题将会成为我国高炉炼铁工艺发展的主要瓶颈。环境效益、经济效益和社会效益是韩国钢铁工业持续发展必须满足的三大效益。可持续发展意味着企业在经济上的收益、环境上的健全以及社会上的责任，这三项都是重要的。国内钢铁企业污染严重，若钢铁企业如不改变这种现状．就不可能可持续发展。 作为一个钢铁大国，我国应该在熔融还原工艺方面有长远的发展规划和相应的投入，但实际情况并不是这样，目前国内只有宝钢有实际性的动作。 我国的钢铁总量、资源特点和环境压力使熔融还原工艺有着非常广阔的应用前景。由于国家产业政策明确鼓励熔融还原项目，十一五期间国内很多企业规划中的炼铁项目都搭上了熔融还原，但是由于熔融技术在国内发展还不成熟，所以，国内很多企业还处在观望阶段，甚至很多企业冒着违法、违规的风险，将批准的熔融项目改成了高炉项目。 国内由于产业政策缺乏与之配套措施与法律法规，因此，企业追求的是利润第一，而对环保、对资源短缺以及节能减排的目标仍然没有提到日程上来。 目前我国大中钢铁企业中，只有少数几家有技术研发能力。据统计，我国用于研发的投入不足销售收入的0.5%，而韩国为1.75%，日本为1.25-2%。在这样少的投入情况
转底炉
转底炉项目简介 1 转底炉还原工艺简介 1.1 转底炉工艺简介 转底炉由轧钢用的环形加热炉演变为炼铁工艺，最早是用来处理钢铁工业产生的粉尘及废弃物。转底炉工艺有多种，主要包括Fastmet/Fastmelt、ITmk3、Inmetco/Redsmelt、DryIron、Comet/Sidcomet、HI-QIP等。 转底炉直接还原工艺流程示意图
1.2 转底炉工艺与其它相似工艺比较 转底炉是煤基直接还原工艺中的核心设备之一，煤基直接还原工艺主要包括回转窑法（如SL-RN法）和转底炉法（如COMET法）。而煤基直接还原工艺和气基直接还原工艺都是直接还原工艺，以铁产品为例直接还原工艺的产品为海绵铁（又称直接还原铁—DRI即Direct Reduced Iron）。直接还原和熔融还原是两种主要的非高炉炼铁思路。当转底炉的原料加入含碳球团时，其产品为金属化球团，可供电炉使用，也作为高炉的原料。而链篦机—回转窑—环冷机（链回环）生产出来的产品是氧化球团，是为高炉炼铁提供的原料之一，称之为球团矿，而高炉炼铁的含铁原料还包括天然块矿、烧结矿。 转底炉直接还原技术采用含碳球团作原料，反应速度快，同时符合中国以煤为主要能源的特点。 以直接还原技术用于钒钛磁铁矿为例，转底炉技术相比隧道窑、回转窑工艺，以ITmk3为代表的转底炉工艺的优点主要是：○1还原原料在预热和还原过程中始终处于静止状态下随炉底一起进行，所以对生球强度要求不高；○2较高的还原温度（1350℃或更高）、反应快、效率高。反应时间可在10-50min范围，可与矿热电炉熔炼容易实现同步热装；○3可调整喷入炉内燃料（可以是煤粉、煤气或油）和风量，能准确控制炉膛温度和炉内气氛；○4过程能耗低，回转窑法折算成每吨海绵铁的煤耗通常大于800kg，而转底炉法为600kg；○5从工艺角度来看，ITmk3技术流程简单，投资成本低，产品价格低，铁矿石原料及还原剂选择灵活。另外，据马鞍山钢铁设计研究总院秦廷许的研究：转底炉-电炉炼铁流程与高炉传统炼铁流程比较，虽在铁精矿消耗量、还原剂和燃料的能源消耗量上相差不大，但吨铁成本低约10%；基建投资省22%左右；全流程电耗低48.6%。说明转底炉相对回转窑流程、高炉流程都具有极大优势。（参考文献来源：《金属矿山》杂志2007年第5期《钒钛磁铁矿转底炉直接还原综合利用前景》） 2 国内外现有转底炉工程情况、技术情况、技术来源 2.1 国外发展现状 国外现有达到商业生产规模的转底炉(表1)大约不足10座，基本大同小异，其中，目前最大的转底炉（美国动力钢公司IDI(IDP)）的规模年产铁不过50万吨，以铁精矿为原料，生产出的DRI经埋弧电炉熔分后为大电炉供应铁水。历史最久的为美国INMETCO,并以处理冶金厂粉尘和废弃物而称著。其他分布在美国、日
流态化还原炼铁技术
流态化还原炼铁技术 流态化(fluidization)是一种由于流体向上流过固体颗粒堆积的床层而使得 固体颗粒具有一般流体性质的物理现象,是现代多相相际接触的工程技术。使用流态化技术的流化床反应器因具有相际接触面积大,温度、浓度均匀,传热传质条件好,运行效率高等优点而应用于现代工业生产。 高炉炼铁技术在矿产资源受限和环保压力增大等形势下,将面临着前所未有的挑战。铁矿石对外依存度过高、铁矿石粒度越来越小和焦炭资源枯竭等状况,迫使人们加快步伐探索改进或替代高炉工艺的非高炉型炼铁工艺。以气固流态化还原技术为代表的非高炉炼铁工艺逐步受到重视。 新工艺的建立和发展需要理论研究作为支撑。目前国内对于流态化还原炼铁 过程中的气固两相流规律的认识还不够深入,特别是对不同属性铁矿粉的流态化特性、不同操作条件下的流态化还原特性,以及反应器结构对流态化还原过程的影响等相关研究还不够充分,基于流态化还原技术的新工艺要成熟应用于大规模工业生产还有明显距离。 发展流态化技术须重视基础研究 流态化技术可以把固体散料悬浮于运动的流体之中,使颗粒与颗粒之间脱离接触,从而消除颗粒间的内摩擦现象,使固体颗粒具有一般流体的特性,以期得到良好的物理化学条件。流态化技术很早就被引入冶金行业,成为非高炉炼铁技术气基还原流程中的一类重要工艺。流态化技术在直接还原炼铁过程中主要有铁矿粉磁化焙烧、粉铁矿预热和低度预还原、生产直接还原铁的冶金功能。 我国从上世纪50年代后期开始流态化炼铁技术的研究。1973年~1982年,为 了开发攀枝花资源,我国进行了3次流态化还原综合回收钒钛铁的试验研究。中国科学院结合资源特点对贫铁矿、多金属共生矿的综合利用,开展了流态化还原过程和设备的研究;钢铁研究总院于2004年提出低温快速预还原炼铁方法(FROL TS),并
高炉炼铁炼钢工艺
本次将高炉炼铁工艺流程分为以下几部分： 一、高炉炼铁工艺流程详解 二、高炉炼铁原理 三、高炉冶炼主要工艺设备简介 四、高炉炼铁用的原料 附：高炉炉本体主要组成部分介绍以及高炉操作知识 工艺设备相见文库文档： 一、高炉炼铁工艺流程详解 高炉炼铁工艺流程详图如下图所示：
二、高炉炼铁原理 炼铁过程实质上是将铁从其自然形态——矿石等含铁化合物中 还原出来的过程。 炼铁方法主要有高炉法、直 接还原法、熔融还原法等，其原 理是矿石在特定的气氛中（还原 物质CO、H2、C；适宜温度等） 通过物化反应获取还原后的生 铁。生铁除了少部分用于铸造外， 绝大部分是作为炼钢原料。 高炉炼铁是现代炼铁的主要
方法，钢铁生产中的重要环节。这种方法是由古代竖炉炼铁发展、改进而成的。尽管世界各国研究发展了很多新的炼铁法，但由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大,劳动生产率高,能耗低，这种方法生产的铁仍占世界铁总产量的95％以上。 炼铁工艺是是将含铁原料（烧结矿、球团矿或铁矿）、燃料（焦炭、煤粉等）及其它辅助原料（石灰石、白云石、锰矿等）按一定比例自高炉炉顶装入高炉，并由热风炉在高炉下部沿炉周的风口向高炉内鼓入热风助焦炭燃烧（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料），在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气。原料、燃料随着炉内熔炼等过程的进行而下降，在炉料下降和上升的煤气相遇，先后发生传热、还原、熔化、脱炭作用而生成生铁，铁矿石原料中的杂质与加入炉内的熔剂相结合而成渣，炉底铁水间断地放出装入铁水罐，送往炼钢厂。同时产生高炉煤气，炉渣两种副产品，高炉渣铁主要矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成，自渣口排出后，经水淬处理后全部作为水泥生产原料；产生的煤气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。炼铁工艺流程和主要排污节点见上图。
熔融还原炼铁技术
熔融还原炼铁技术 摘要随着社会经济的发展，高炉炼铁资源短缺与环境负荷日益加重的局面已经充分显现，开发新技术逐步取代传统技术将迫在眉睫，这其中以熔融还原炼铁技术为主要开发对象。国际钢铁界始终没有停止对熔融还原炼铁技术开发的脚步，本文对现有HIsmelt、COREX和FINEX熔融还原工艺及设备进行了分析研究和综合评价，指出了开发新熔融还原技术的原则，介绍了克服高炉炼铁及COREX、HIsmelt熔融还原法存在的缺点的LSM炼铁工艺。我们应针对目前存在的问题，开发新的熔融还原炼铁技术。 关键词熔融还原；COREX；FINEX；HIsmelt；LSM SMELTING REDUCTION IRONMAKING TECHNOLOGY ABSTRACT With the economic society developing, it fully shows that the resources shortage and environment of blast furnace ironmaking load have aggravated day by day. It is very urgent to exploit new technology to replace the traditional. The smelting reduction ironmaking technology is one of the main research fields. International Iron and Steel sector has not stopped for smelting reduction ironmaking technology development pace. The development for the smelting reduction ironmaking technology was never stopped in the world. This thesis just generates under this background.This paper analyzes and makes comprehensive evaluation of the existing HIsmelt, COREX and FINEX reduction process and equipment, points out that the principle of developing new smelting reduction technology, introduces LSM ironmaking process ,which overcomes existing shortcomings of blast furnace ironmaking and COREX, HIsmelt smelting reduction method.We should be aiming at the existing problems, develop new smelting reduction ironmaking technology. KEY WORDS smelting reduction,COREX,FINEX,HIsmelt,LSM 1. 前言 高炉炼铁方法从使用焦炭算起已有三百多年的历史，第二次世界大战后的50年来，钢铁冶金技术获得了重大发展。如今大型高炉的容积已超过4000m3，而且机械化、自动化日臻完善。自20世纪60 年代后期，炼焦煤特别是低硫焦煤日益短缺，加上环境要求不断提高、基建投资费用巨大，致使在发达国家年产百万吨以下而采用传统高炉流程的钢铁企业在经济上常处于困境。特别是二十世纪90 年代以来，可持续发展对环境提出越来越高的要求，钢铁市场竞争愈演愈烈，各国不断强化新工艺的研究，非高炉炼铁技术研发空前活跃，新的煤基熔融
转底炉直接还原炼铁技术20100818
转底炉熔融还原技术 直接还原铁是以铁精矿粉为原料，在较低温度下用固体还原剂直接还原得到的固体海绵状铁，也叫海绵铁。由于其成份稳定，杂质含量低是电炉冶炼优质钢的理想原料，其性能优于废钢。直接还原铁－电炉炼钢短流程是钢铁冶金投资小、见效快的工艺流程，拟作为国家九·五重点项目，是很有发展前途的。 这种工艺流程国外已有数千万吨的生产规模，而我国尚属空白。由于焦煤资源缺乏，不适于高炉炼铁的地区，采用直接还原铁－电炉炼钢流程，可以不用焦炭，生产直接还原铁所用原料来源广泛、价格低、产品市场大，本项目提供的工艺方法操作简单、易实施，经济效益好，资金回收快，一年即可收回投资且获利。 燃料：褐煤、烟煤、无烟煤均可。 其它材料：还原剂、保护剂、催化剂、水源广泛。 产品为直接还原铁，主要指标为：含铁90%以上，金属化率90%，P<0.030%，S<0.03%，C≤2%，SiO2≤5%等。 我国废钢年需求量3000万吨以上，国内可供应2600万吨左右，尚缺400～500万吨。海绵铁可直接入炉，而废钢需切割加工，使用时又增加一笔附加费和废钢相比海绵铁是有竞争力的。 投资总额：300万元 转底炉熔融还原技术是将配料、混料、制球和干燥后的含碳球团加入到具有环形炉膛和可转动的炉底的转底炉（RHF）中，在1350℃左右炉膛温度下，在随着炉底旋转一周的过程中，铁矿
被碳还原。当铁矿粉成含铁品位在69％以上，采用转底炉直接还原工艺，产品为金属化球团供电炉使用；当铁矿粉含铁品位不低于62％时，采用转底炉-造气炉的熔融还原炼铁工艺，产品为铁水供炼钢使用。金属化球团可以作为高炉的原料。 转底炉剖视图
高炉炼铁生产工艺流程简介
高炉炼铁生产工艺流程简介 [导读]:高炉炼铁生产是冶金(钢铁)工业最主要的环节。高炉冶炼是把铁矿石还原成生铁的连续生产过程。铁矿石、焦炭和熔剂等固体原料按规定配料比由炉顶装料装置分批送入高炉，并使炉喉料面保持一定的高度。焦炭和矿石在炉内形成交替分层结构。矿石料在下降过程中逐步被还原、熔化成铁和渣，聚集在炉缸中，定期从铁口、渣口放出。高炉生产是连续进行的。一代高炉（从开炉到大修停炉为一代）能连续生产几年到十几年。本专题将详细介绍高炉炼铁生产的工艺流程，主要工艺设备的工作原理以及控制要求等信息。由于时间的仓促和编辑水平有限，专题中难免出现遗漏或错误的地方，欢迎大家补充指正。 高炉冶炼目的：将矿石中的铁元素提取出来，生产出来的主要产品为铁水。付产品有：水渣、矿渣棉和高炉煤气等。 高炉冶炼原理简介： 高炉生产是连续进行的。一代高炉（从开炉到大修停炉为一代）能连续生产几年到十几年。生产时，从炉顶（一般炉顶是由料种与料斗组成，现代化高炉是钟阀炉顶和无料钟炉顶）不断地装入铁矿石、焦炭、熔剂，从高炉下部的风口吹进热风（1000～1300摄氏度），喷入油、煤或天然气等燃料。装入高炉中的铁矿石，主要是铁和氧的化合物。在高温下，焦炭中和喷吹物中的碳及碳燃烧生成的一氧化碳将铁矿石中的氧夺取出来，得到铁，这个过程叫做还原。铁矿石通过还原反应炼出生铁，铁水从出铁口放出。铁矿石中的脉石、焦炭及喷吹物中的灰分与加入炉内的石灰石等熔剂结合生成炉渣，从出铁口和出渣口分别排出。煤气从炉顶导出，经除尘后，作为工业用煤气。现代化高炉还可以利用炉顶的高压，用导出的部分煤气发电。 高炉冶炼工艺流程简图： [高炉工艺]高炉冶炼过程: 高炉冶炼是把铁矿石还原成生铁的连续生产过程。铁矿石、焦炭和熔剂等固体原料按规定配料比由炉顶装料装置分批送入高炉，并使炉喉料面保持一定的高度。焦炭和矿石在炉内形成交替分层结构。矿石料在下降过程中逐步被还原、熔化成铁和渣，聚集在炉缸中， 定期从铁口、渣口放出。 高炉冶炼工艺--炉前操作
炼铁生产工艺流程
炼铁工艺概述 一、炼铁概述 1、炼铁的目地 现代社会人类对钢材的需求量十分巨大，钢材有其他各种材质所无法取代的，硬度、延展性、稳定性、强度和可加工性，以及取得较容易，产量大等特点。得到了人类的特殊青睐。广泛应用于有人类活动存在的各个领域。已经成为一种不可取代的和不可或缺的基础材料，正是基于这种巨大的社会需求，人类几千年来都在发明发展制造钢材。据估计，2005年中国的钢材产量将达到2.5亿吨以上。制造钢材的过程是庞大而复杂的，所谓的制造钢材就是将自然界中存在的易取得的资源，经过特殊方法制造为人类需求的各种材质、尺寸的钢材，如线、管、板、特型钢等。制造钢材是由许多工序联合完成的，而炼铁是大型钢铁联合企业的中心环节，炼铁是将化合物的铁矿石转化为单质铁的一个过程,设备复杂庞大、技术含量高、工艺复杂。炼铁技术经过几千年的发展,发展为两个大的派别：1 高炉炼铁.；2 直接还原铁。高炉占所有出铁产量的90％以上，直接还原铁技术不成熟。尘铁质量差，因而各国普遍采用的是高炉炼铁。我厂也是采用高炉炼铁，因而直接还原铁不讲。 2、钢铁联合企业工艺流程图 铁矿山 采矿（爆破、粉碎） 矿石 选矿（浮选、磁选） 脉石 白灰精粉 白云石烧结（竖炉、带式烧结机） 煤粉 球团矿，烧结矿 熔剂炼铁焦炭、焦化煤粉 （高炉）（焦炉） 铁水炉渣 增碳剂、灰石、脱氧剂、炼钢（转炉、连铸） 钢坯
线材管材棒材型材 二、炼铁概述 1、炼铁工艺流程图（七大系统） 皮带 放散 铸铁机销售 水冲渣 水渣 销售
新水高压水 井或河流泵站冷却器 【加压、加药、降温】 氧气 空气制氧机 电 变电站设备 蒸汽保温 锅炉或电厂吹扫 保压 空气冲压 空压机制动 吹扫 2、七大系统 1 上料系统矿槽、皮带、筛子、料车、主卷扬、炉顶 2 送风系统风机、放风阀、热风炉、风口 3 渣铁渣铁处理系统开口机、铁罐、铸铁机、天车、堵渣机 4 煤气处理系统重力除尘器、布袋、高压阀组 5 喷煤系统球磨机、中速、喷吹罐、喷枪 6 冷却系统水泵、冷却壁、冷却板、风渣口 7 高炉本体及冶炼炉皮、冷却壁、炉墙 三、高炉冶炼 炉煤 炉料煤气成分煤气温度 料气温度 20℃CO+CO2+N2+H2O+CH4200℃ CO+CO2+N2 CO+N2+H2 O2 +N2 H2O 1800℃ 1500℃2100℃ 2、冶炼原理 方程式 Fe2O3+CO=2FeO+CO2 Fe2O3+C=2FeO+CO Fe2O3+H2=2FeO+H2O Fe3O4+CO=3FeO+CO2 Fe3O4+C=3FeO+CO Fe3O4+H2=3FeO+H2O FeO+CO=Fe+CO2 FeO+C=Fe+CO FeO+H2=Fe+H2O 2C+O2=2CO
炼铁炼钢工艺流程
1.3 企业基本情况 新绛县祥益工贸有限公司根据山西省发展和改革委员会(晋发改备案【2007】146号)批文，建设450m3高炉，并配套建设90m3带式烧结机等。 新绛县祥益工贸有限公司位于运城市新绛县煤化工业园区，厂址距新绛县城10km,距离同蒲铁路侯马北货站10km，距大运高速公路出口2.5km，距晋韩高速公路出口3km，交通运输十分便利，地理位置非常优越。 新绛县祥益工贸有限公司占地面积约28万m2，目前拥有职工600余人，其中中层管理人员20人，各类专业技术人员40余人（其中高级技术人员3人，中级技术人员20人），职工队伍稳定，职工素质普遍提高。公司紧紧依托当地丰富的矿产资源优势，艰苦创业，我稳步发展。 新绛县祥益工贸有限公司始终坚持质量第一、信誉为本的宗旨，依靠全体员工团结拼搏、积极开拓、艰苦创业、自强不息的努力，企业迅速发展壮大，为新绛县经济发展做出贡献。 1.4 高炉生产工艺简述 高炉冶炼用的焦炭、含铁原料、溶剂在原料厂和烧结厂加工处理合格后，用皮带机运至料仓贮存使用。 各种炉料在仓下经二次筛分、计量后，按程序由仓下皮带机送到高炉料坑，由料车将炉料至炉顶加入炉内进行冶炼。 高炉冶炼的热源主要来源于焦炭和煤粉的燃烧。各种原料在炉内进行复杂的理化反应，炉内承受着高温高压作用。为此，高炉内要砌耐火材料，并在高温区和重要部位设冷却壁，确保高炉安全生产。 高炉冶炼用风由鼓风机站供给，冷风以热风炉加热后送入高炉。 高炉冶炼主要产品是生铁，副产品为煤气、炉渣、炉尘等。 高炉的铁水用铁水罐拉至铸铁机进行铸铁，或用汽车将铁水罐直接送至铸铁机进行铸铁，或用汽车将铁水罐直接送至炼钢厂进行炼钢。 高炉煤气经除尘、净化后一部分供热风炉烧炉，余下部分供烧结机、喷煤和6000kw发电机组。 高炉炉渣在炉前进行水冲渣，水渣送至建材厂制砖，或送至水泥厂作为制作水泥的原料。 高炉产生的各种原料、重力除尘拉到烧结厂进行配料烧结，煤气除尘的布袋拉到建材厂进行综合利用。 高炉生产工艺流程见图二。 1.6烧结生产工艺简述 90m3烧结机主要包括烧结机及相应配套的原料系统、配料系统、混料系统、破碎、筛分系统、鼓风冷却系统、成品贮存系统以及供风、供水、供电等辅助设施。 该工程主要由生产设施、辅助设施和生活设施三大部分组成，其中生活设施由建设单位同意考虑，故本设计只考虑生产设施和辅助设施。 生产设施包括原料及配料系统，主烧结室、带冷几室、风机房、烟卤，一混合室、二混合室、成品中间仓等。 辅助设施包括原料及配料系统除尘及配套风机，机头除尘室及配套风机、烟卤，机尾布袋出尘室及配套风机、变配电室、水泵房等。 生产设施的总图布置为带冷机室在、主烧结室东西方向布置，除尘室的南侧。原料上料及配料系统布置在主烧机室的东侧，一混合室、二混合室布置在主烧机室的南侧。成品中间仓布置在带冷机室的南侧，距高炉储矿槽100余米，由成品皮带将成品烧结矿送至高炉储矿槽上。 烧结生产工艺流程见图三。 1.8 高炉喷煤生产工艺简述 高炉喷煤配套工程，是节约焦炭、降低高炉炼铁生产成本的重要措施。自从六十年代我国鞍钢、首钢高炉喷煤会的成功以来很快在国内普遍推广应用，并且高炉喷煤在工艺及其相关技术得到了迅速发展。尤其是近几年发展的富氧大喷煤技术（宝钢喷煤煤比打达到≥200kg/Tfe水平）给高炉生产注入县的生机。国内炼铁生产规模不断扩大与高炉生产效率的提高，对焦炭需求量业日趋增加，由于国内
转炉熔融还原炼铁工艺探讨
转炉熔融还原炼铁工艺探讨 刘文运徐萌 (首钢集团技术研究院) 摘要：本文简要介绍了COREX、HIsmelt、AusIron以及DIOS熔融还原炼铁工艺，并用煤块做了降低熔融还原炉渣中FeO试验，证明炉渣中FeO可以降低到2.0%以下，并可同时回收熔融炉渣中夹带的珠铁。在此基础上，本文提出了利用煤粉和氧气的燃烧喷枪对熔池进行搅拌和在熔池表面二次燃烧，进行转炉熔融还原炼铁的工艺。 关键词：熔融还原转炉COREX HIsmelt AusIron DIOS Discuss on the BOF Smelting Reduction Ironmaking Process LIU Wen-yun, XU Meng Research Institute of Technology, Shougang Group, Beijing, 100041, China Abstract：In this paper, smelting reduction ironmaking processes including COREX, HIsmelt, AusIron and DIOS are simply introduced. The experiment on decreasing FeO of slag from smelting reduction furnace by coal is carried out. Results has proved that the FeO content of slag is able to be decreased by less than 2.0%, and iron beads entrained into slag can be recovered at the same time. On this basis, the BOF smelting reduction ironmaking process is proposed. The process includes agitating the molten bath and improving post combustion on the surface of molten bath by injecting coal and oxygen into the slag layer. Key word：Smelting reduction BOF COREX HIsmelt AusIron DIOS 21世纪钢铁工业面临资源、环保、经济等各方面挑战，非高炉炼铁工艺具有高效利用资源、环境友好、生产流程短以及提高生产效率等特点，世界各国纷纷花大力气进行研究和开发。当前，在我国钢铁工业快速发展的条件下，焦煤短缺、环境保护已成为我们参与国际竞争的一大阻力，传统高炉炼铁工艺愈来愈暴露出它的局限性，需要我们及早研究适合我国条件的非高炉炼铁技术，改变我国以焦炭为主的传统高炉炼铁能源结构，促进我国钢铁工业的健康和可持续发展。 1 几种熔融还原炼铁工艺介绍 上世纪80年代以后，德国、日本、美国、前苏联、澳大利亚等国家非常重视熔融还原工艺的研发，各自投入大量人力、物力进行研究开发工作，从基础理论、实验室试验到半工业、工业试验都取得了许多成果，积累了丰富的经验。如奥钢联的COREX工艺，韩国浦项和奥钢联合作开发的FINEX工艺，澳大利亚的HIsmelt和AusIron工艺，日本的DIOS工艺等。目前，COREX和FINEX工艺已经得到了工业应用，HIsmelt工艺年产80万吨的试验厂正在进行试生产，AusIron工艺年产50万吨规模试验厂正在筹备之中。 1.1 COREX和FINEX 工艺
炼铁工艺与操作讲述
学习领域（课程）标准 学习领域18：炼铁工艺与操作 适用专业：冶金专业 学习领域代码：02043 学时：60 学分：4 制订人： 审核：
《炼铁工艺与操作》学习领域（课程）标准 一、学习领域（课程）综述 （一）学习领域定位 “炼铁工艺与操作”学习领域由施工员岗位及岗位群的“炼铁工艺学”行动领域转化而来，是构成冶金技术专业框架教学计划的专业学习领域之一，其定位见表一： 理》、《机械基础》等学习领域基础上，该学习领域的实践性很强，是学生就业的主要工作领域，对学生毕业后工作具有重要的作用。 （二）设计思路 本学习领域立足于职业能力的培养，从学习领域内容的选择及排序两个方面重构知识和技能。 在学习领域内容的选择上，根据炼铁工岗位及其岗位群“高炉炼铁、设备维护及设计工艺方案”这一典型工作任务对知识和技能的需要，以从业中实际应用的经验和策略的习得为主、以适度够用的概念和原理的理解为辅。以行动为导向，基于工作过程的系统化，构建理论与实践一体化的学习领域内容。以工作任务为载体设计学习情境，每一学习情境都设计为完成一个分部炼铁工作任务，体现一个系统化的完整的工作过程。 在学习领域内容的排序上，遵循认知规律，由易到难地设计学习情境，同时兼顾工作过程的先后顺序。 （三）学习领域（课程）目标 1. 方法能力目标： 培养学生谦虚、好学的能力；
树立学生勤于思考、做事认真的良好作风和良好的职业道德。 熟练掌握高炉炼铁生产工艺，掌握炼铁原料及评价， 掌握高炉炼铁的原理 熟练掌握高炉强化冶炼的途径、方法及途径。 2. 社会能力目标： 培养学生的沟通能力及团队协作精神； 培养学生分析问题、解决问题的能力； 培养学生勇于创新、敬业乐业的工作作风； 培养学生的质量意识、安全意识； 培养学生语言表达能力。 3. 专业（职业）能力目标： 掌握高炉原料及其要求，能够识别、运用原料，具备原料的准备和处理能力； 熟悉高炉冶炼产品及其标准； 掌握高炉冶炼原理，能够选择合理操作制度，进行高炉生产； 掌握炼铁工艺计算和高炉现场操作工艺计算； 根据完成的工作进行资料收集、整理和存档等技术资料整理能力； 通过强化训练，可以考取炼铁工职业资格证书。 二、学习领域（课程）描述 学习领域描述包括学习领域名称、学期、参考学时、学习任务和学习领域目标等，见表二： 表二学习领域的描述
直接还原转底炉技术论用转底炉法对钢铁厂尘泥的处理
直接还原转底 炉技术 论用转底炉法对钢铁厂尘泥的处理 江苏省冶金设计院有限公司殷惠民 摘要:针对钢铁生产工序中大量的粉尘污泥，提出了用蓄热式转底炉炉综合处理的方法。 关键词：转底炉法尘泥处理 1 引言
在钢铁生产各工序中，均有大量的粉尘，污泥产生，其主要品种有：高炉煤气干法除尘灰、高炉煤气湿法洗涤污泥、转炉污泥、电炉除尘灰，以及各工序的岗位环境除尘中捕集的含铁粉尘，其总量要占到企业钢产量的4－7％。因此，对一个大型钢铁企业而言，其数量是十分惊人的，均有几十万吨。如何处理这部份尘泥，已是企业节能减排发展循环经济，实行清洁化生产的一个重要课题。属国家重点支持的高新技术领域。 高炉尘泥中主要含铁、碳，一般还含锌、铅等有害原素，具体的与进入高炉的原料、冶炼的钢种有关。电炉除尘灰中除含铁外，还含有锌、铅、铬、镍等金属元素。从1976年起美国环保机构（EPA）将此类尘泥，均划为有毒固体废料，1988年开始，该粉尘被禁止以传统的方式填埋、弃置，必须对其中的锌、铅进行回收或钝化处理后，方可填埋。继美国之后，西方各国及日本、韩国等都制定了类似的法律。 在我国，早年的尘泥也是弃之而填埋的，而后也有将尘泥直接配入烧结原料中，循环使用，也有用炼钢尘泥为原料作成冷固球团而作为炼钢冷却料用的。但是配入烧结料中的尘泥由于其粒度细，会大大影响烧结料层的透气性，也会影响烧结矿的强度，同时尘泥中的锌铅等易挥发元素，还会在高炉内循环富集，导致高炉煤气中的锌含量不断上升而在高炉上部结瘤，煤气管道堵塞，影响高炉的顺行。而加入炼钢中的尘泥球团也很难得到好的效果。因此，近年来国内对此，也在不断地寻求新的方法，转底炉直接还原法处理尘泥就是一项较为理想的新工艺。 2 转底炉工艺
也谈熔融还原炼铁技术
第31卷第4期2009年8月 山东冶金 Shandong Metallurgy Vol.31No.4August 2009 摘要：对现有HIsmelt、COREX 和FINEX 熔融还原工艺及设备进行了分析研究和综合评价，指出了开发新熔融还原技术的 原则，介绍了克服高炉炼铁及COREX、HIsmelt 熔融还原法存在的缺点的LSM 炼铁工艺，应针对目前存在的问题，开发新的熔融还原炼铁技术。 关键词：炼铁技术；熔融还原；HIsmelt；COREX；FINEX；LSM 图分类：TF557 文献标识码：A 文章编号：1004-4620（2009）04-0005-04 1前言 至目前，世界上研发的熔融还原方法多达上百种，然而投入工业生产的并不多。虽然COREX 工艺最先应用于工业生产，HIsmelt 工艺已建示范厂，FINEX－3000设备也已达到设计生产指标，这些工艺均已取得巨大成功，但冷静看待这些已开发出并应用于工业生产的熔融还原技术，却发现这些工艺及流程均存在着致命弱点，因而并不一定是最佳工艺。通过对现有工艺、流程和设备的评价分析，取其优点，找出存在的问题，对开发适合我国国情的熔融还原炼铁新技术则十分必要。 2熔融还原典型工艺 2.1HIsmelt 工艺 HIsmelt 熔融还原炼铁技术1982年开始研发，从底吹氧气转炉到卧式熔融还原炉的小型试验厂，到最后定型建厂的6m 竖式熔融还原炉，历经20a 的改进和完善。2005年5月，在澳州奎那那建成年生产能力80万t 铁水的示范厂。厂区内最高设备是高度约60m 的矿粉循环预热器，最核心的设备是熔融还原炉主体，其他设备都是目前冶金行业成熟应用的装置［1］。 HIsmelt 熔融还原具有如下特点［2］： 1）原料来源广泛，可以全部使用粒度-6mm 以下的粉矿、粉煤，包括无法通过烧结厂回收的废弃物，物料中的C、CaO 和MgO 也能得到利用；对燃料煤的要求比较宽松，可大幅度减少钢铁生产的资源消耗。 2）由于HIsmelt 熔融还原炉有强氧化性炉渣，有较好的脱磷效果，非常适合于冶炼高磷矿，这是区别于高炉和其他非高炉炼铁工艺的主要特点。 3）由于氧化性气氛很强，所以它产出的铁水含磷低、碳低、硫高，硅锰含量为0，不适合直接供传统炼钢流程使用。经过炉外脱硫和添加锰铁、硅铁合金或与高炉铁水兑配，可达到炼钢铁水的要求。 4）操作灵活，反应过程的启动、关闭简便易行，从而使得炼铁和炼钢作业能有效衔接，而不必限产铁水。 5）由于粉矿预还原度低，炉渣含FeO 高，炉衬腐蚀快，一代炉龄仅12～18个月。 6）由于HIsmelt 熔融还原为低压操作，大量高温含尘煤气热能难以回收利用，吨铁能耗高，因此高温低热值尾气便成为该工艺的“鸡肋”。 HIsmelt 是典型的“一步法”熔融还原工艺，占地面积很小，直接利用粉矿、粉煤冶炼，对钢铁界的经营者有着较大的吸引力。但该工艺要想实现商业化生产，在热煤气利用、CO 二次燃烧并将热量有效传递给熔池，提高设备利用率及降低炉衬成本方面还有很长的路要走。2.2COREX 工艺 COREX 工艺演化了高炉炼铁技术，将高炉从概念的软熔带部分截分为2部分，如图1所示。一部分利用成熟的高炉长寿炉缸技术（包括焦炭床和碳砖结合冷却壁技术）构造成了造气煤炭流化床即熔融气化炉；而另一部分借鉴了成熟的大型MIDREX 气基还原技术，构造成了预还原竖炉，使用块煤和块矿炼铁，成功地实现了工业化生产。 焦炭、矿石 高炉 ℃ 图1由高炉到COREX 炉的演变 也谈熔融还原炼铁技术 李振洪，张海涛 （济南钢铁集团石横特殊钢厂，山东肥城271612） 收稿日期：2009-06-15作者简介：李振洪，男，1944年生，高级工程师，原济钢集团石横特殊钢厂副厂长兼总工程师。 5