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1、4非高爐煉鐵4.1非高爐煉鐵簡(jiǎn)介傳統(tǒng)的高爐法需使用焦炭,并且含鐵原料要進(jìn)行造塊預(yù)處理,需配套建設(shè)燒結(jié)或球團(tuán)廠及煉焦廠,流程長(zhǎng)、投資大、能耗高、污染重,加之煉焦煤資源少,使其進(jìn)入低速發(fā)展期傳統(tǒng)的高爐法要靠規(guī)模出效益,生產(chǎn)規(guī)模一般較大,不適于靈活配套建廠及產(chǎn)品轉(zhuǎn)產(chǎn)隨著廢鋼在煉鋼過(guò)程中用量的增加,其含有的銅、錫、鎳、鉻等有害元素被富集,為了稀釋有害元素,提高鋼產(chǎn)量并擴(kuò)大原料范圍,增大了對(duì)純凈的DRI的需要需要一種能直接利用各種廉價(jià)原料的煉鐵法發(fā)展背景非高爐煉鐵法的概念與分類非高爐法除高爐外不用焦炭煉鐵的各種工藝方法。
2、直接還原法熔融還原法以煤、氣體或液態(tài)燃料為能源和還原劑,在鐵礦石軟化溫度以下還原獲得固態(tài)海綿鐵的工藝方法在熔融狀態(tài)下完成還原反應(yīng)(還原鐵礦石)的工藝方法1952年,瑞典韋伯法1976年,瑞典皇家工學(xué)院S.艾克托普非高爐煉鐵法產(chǎn)品的性質(zhì)與應(yīng)用直接還原法產(chǎn)品:海綿鐵,直接還原鐵(DRI)性質(zhì):固態(tài)、多孔,含碳低,不含Si、Mn等元素,保存了礦石中的脈石應(yīng)用:代替廢鋼作為電爐煉鋼的原料熔融還原法產(chǎn)品:液態(tài)生鐵性質(zhì):液態(tài),除含有大量物理熱外,還含有較高的碳以及Si、Mn等發(fā)熱元素應(yīng)用:主要作為轉(zhuǎn)爐煉鋼的原料4.2直接還
3、原法不用焦炭,省去了煉焦設(shè)備,總的基建投資比高爐法低,排放顯著減少電爐煉鋼迅速發(fā)展,合格廢鋼,特別是優(yōu)質(zhì)廢鋼供應(yīng)不足選礦技術(shù)提高,提供了大量高品位精礦,礦石中脈石量降低到冶煉過(guò)程中不需再加以脫除的程度發(fā)展背景直接還原法的能源供應(yīng)并未完滿解決:最成熟的直接還原法都是以天然氣做一次能源,以煤炭為能源的直接還原法仍有待完善直接還原-電爐煉鋼流程電耗較高:600~1000kW.h/t高品位礦石不是普遍容易獲得的直接還原法發(fā)展的障礙目前世界直接還原鐵產(chǎn)量?jī)H為6000多萬(wàn)噸,不到高爐產(chǎn)量的10%,制約其發(fā)展的原因主要有以下
4、幾個(gè)方面直接還原法常用技術(shù)指標(biāo)利用系數(shù):與高爐有效利用系數(shù)定義相同。一般在0.5~10燃料消耗(單位熱耗):以消耗一次能源的總熱值表示。一般在9.2~25.1GJ/t產(chǎn)品質(zhì)量:還原度R和金屬化率M煤氣質(zhì)量:氧化度原理:直接還原法分類氣體還原劑法(氣基法):以天然氣為主要能源,代表性方法有豎爐法、反應(yīng)罐法和流態(tài)化法要求:以豎爐法為例礦石:粒度6~25mm,酸性脈石<3%,還原膨脹率<20%,強(qiáng)度>2000N/P還原劑:天然氣入爐煤氣:氧化度<5%,溫度750~900℃特點(diǎn):利用系數(shù)高,制氣設(shè)備復(fù)雜,投資巨大原理:
5、固態(tài)還原劑法(煤基法):以煤為主要能源,代表性方法有SL-RN法、Krupp法要求:以SL-RN法為例礦石:粒度5~25mm,酸性脈石<3%,還原膨脹率<20%,強(qiáng)度>200N/P還原劑:以反應(yīng)性良好的褐煤和煙煤為宜,灰分少(<25%)、灰熔點(diǎn)高(>1150℃),含硫低(<0.8%)特點(diǎn):以煤炭為能源,能脫除某些有害元素,但生產(chǎn)率低,易結(jié)圈,熱效率低4.3熔融還原法還原反應(yīng)速度快,對(duì)原料的限制少,能耗低,污染小液態(tài)生鐵除含有大量物理熱外,還含有較高的C、Si、Mn等發(fā)熱元素,適于高效率的轉(zhuǎn)爐煉鋼方法處理與直接還
6、原法相比,生產(chǎn)液態(tài)生鐵過(guò)程中可以把脈石排出熔融還原法的優(yōu)點(diǎn)能耗較高,需大量氧氣和電產(chǎn)品質(zhì)量不好,脫硫不穩(wěn)定,硅不能有效控制設(shè)備壽命不高,渣中FeO對(duì)耐火材料侵蝕嚴(yán)重熔融還原法目前存在的問(wèn)題熔融還原法的原理在熔融狀態(tài)下,鐵氧化物的全部還原都依靠C/CO來(lái)完成,生成的CO燃燒成CO2,產(chǎn)生的熱量能滿足系統(tǒng)熱平衡的需要熔融還原法的分類(1)一步法:用一個(gè)反應(yīng)器完成鐵礦石的高溫還原和渣鐵熔化,生成的CO排出反應(yīng)器后在回收利用(2)二步法:先利用CO能量在第一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)預(yù)還原礦石,再在第二個(gè)反應(yīng)器內(nèi)補(bǔ)充還原和熔化熔融還原
7、工藝的開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀工藝參與的公司或單位開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀一步法鐵浴反應(yīng)爐HIsmelt澳大利亞原料公司、英國(guó)米德雷克斯公司示范性設(shè)備10萬(wàn)t/年,1993年DIOS日本鐵鋼聯(lián)盟示范性設(shè)備15萬(wàn)t/年,1993年AISIDOE項(xiàng)目美國(guó)鋼鐵協(xié)會(huì)/能源部中間試驗(yàn)階段CCF荷蘭霍戈文鋼鐵公司、意大利利伊爾瓦公司中間試驗(yàn)階段Romelt俄羅斯新利佩茨克鋼鐵公司中間試驗(yàn)階段,30萬(wàn)t/年二步法熔融氣化爐Corex德意志奧鋼聯(lián)工業(yè)設(shè)備制造公司/奧鋼聯(lián)工業(yè)設(shè)備制造公司30萬(wàn)t/年和70萬(wàn)t/年,已投產(chǎn)Finex韓國(guó)浦項(xiàng)鋼鐵公司/韓國(guó)研究院/
8、奧鋼聯(lián)工業(yè)設(shè)備制造公司/德意志奧鋼聯(lián)工業(yè)設(shè)備制造公司實(shí)驗(yàn)室研究一步法熔融還原工藝(1)回轉(zhuǎn)爐法工藝過(guò)程及原理Basset法:使用普通回轉(zhuǎn)窯將溫度提高到1350℃,還原鐵在高溫下滲碳并熔化,然后定時(shí)排出爐外。爐渣堿度3~4,作為水泥熟料。Dored法:使用短粗德轉(zhuǎn)鼓型爐,用純氧燃燒CO以減少?gòu)U氣帶走的熱損失,在1600℃下操作,生成的爐渣將還原帶和氧化帶分開(kāi)。優(yōu)點(diǎn):化學(xué)能利用良好缺點(diǎn):①