高效低耗的新型直接還原工藝開發(fā)

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1、高效低耗的新型直接還原工藝開發(fā)東北大學(xué)沈峰滿2014.11.06蘇州報告內(nèi)容1.開發(fā)非高爐煉鐵工藝的必要性2.PSH工藝的開發(fā)2.1PSH工藝原理2.2PSH工藝特點2.3PSH工藝的試驗例2.4PSH工藝的適用性3.結(jié)語--PSH工藝與單料層操作比較作為高爐煉鐵的輔助手段作為制備高端產(chǎn)品的原料不需要冶金焦煤以及煉焦、燒結(jié)等工藝、環(huán)境負荷小因地制宜、機動靈活，流程短、投資較小、見效快有利于處理量偏少的特殊礦、含鐵廢料等非高爐煉鐵工藝非高爐煉鐵工藝分類熔融還原直接還原1.開發(fā)非高爐煉鐵工藝的必要性●隧道窯（效率低、生產(chǎn)能力小、能耗高、污染大，但工

2、藝成熟、簡單、還原鐵粉，金屬化率高）●鏈篦機—回轉(zhuǎn)窯（設(shè)備故障率高、對原料要求苛刻（球團強度，煤種）、難以實現(xiàn)自動化、單機20萬t/a，需兩步法，技術(shù)成熟）●轉(zhuǎn)底爐（能耗高、金屬化率低、強度低，但反應(yīng)速度快、適于處理冶金廢棄粉塵）●豎爐（規(guī)模大(250萬t/a)、效率高、技術(shù)成熟，但對原料及還原氣體要求苛刻）●流化床（效率高（還原好），但氣體利用率低、能耗偏高）●PSH（高溫高料層）工藝關(guān)于直接還原工藝3PSH工藝簡介2.PSH工藝的開發(fā)2.1PSH工藝（PairedStraightHearth）原理氧化室：CO+1/2O2→CO2+Heat還

3、原室：C+Ore+Heat→DRI+COCO2COHeat再氧化（轉(zhuǎn)底爐）單料層操作●金屬化率偏低●碳耗較高CO/CO2=2.0為了克服以往直接還原工藝存在的問題：●金屬化率低●生產(chǎn)效率低●產(chǎn)品強度低有必要開發(fā)新工藝，使之達到：1)防止再氧化2)高生產(chǎn)效率3)高強度PSH工藝PSH爐的側(cè)視圖俯視圖球團運動方向俯視圖氣體流動方向PSH工藝示意圖輻射傳熱CO→CO2，燃料利用率加快球團收縮加快反應(yīng)速度，提高生產(chǎn)率（1）高溫2.2PSH工藝特點PSH工藝氧化性氣氛保護性氣氛防止DRI再氧化煤氣完全燃燒成CO2提高生產(chǎn)效率可以使用煙煤（2）高料層TFe

4、FeOSiO2CaOMgOAl2O3LOIH2O63.2626.996.680.150.120.20-1.457.22鐵礦粉化學(xué)成分，mass%（-200mesh）煤粉成分，mass%（-60mesh）ProximateanalysisAshanalysisFixedCTotalCAshVMSiO2Al2O3Fe2O3MgOCaO61.3177.59.3826.0049.1429.9810.220.705.372.3PSH工藝試驗例球團尺寸：16~22mm球團層數(shù)：4-5層料層總高度：75-80mm爐內(nèi)還原時間：45-55minC/O=1.2（

5、全碳）坩堝預(yù)熱取料后空氣中自然冷卻試驗參數(shù)（1）料層的收縮與傳熱（2）金屬化率45min：92.28%50min：93.63%55min：96.27%圖.還原時間對DRI金屬化率的影響PSH工藝簡介傳統(tǒng)方法：kgDRI/m2.h（產(chǎn)量）科學(xué)方法：kgMFe/m2.h=kgDRI/m2.h×MFe/DRI（產(chǎn)質(zhì)量）（產(chǎn)量）（質(zhì)量）（3）生產(chǎn)效率16~18mmMD>85%圖.料層高度和還原時間對生產(chǎn)效率的影響DRIGreenBall10mm（4）DRI強度與密度PSH工藝簡介操作特點：高溫（1500℃，C完全燃燒）高料層（5～6層球團，下層還原可防

6、止上層DRI再氧化）生產(chǎn)特點：高金屬化率高生產(chǎn)效率高強度和密度高能源利用率PSH工藝特點匯總普通礦石爆裂礦石特殊礦（高熔點）特殊礦（低熔點）2.4PSH工藝的適用性適用適用適用不適用No.項目單層球團高溫高料層（PSH）1金屬化率一般小于75%大于90%2DRI密度與強度典型的“海綿”鐵，密度小于生球，強度低，不利于運輸DRI收縮后密度大，強度高，有利于運輸3燃料利用率燃料不能完全燃燒。若CO/CO2=2，燃燒發(fā)熱值17MJ/kg-C燃料完全燃燒。可使CO/CO2=0，燃燒發(fā)熱值32.8MJ/kg-C4生產(chǎn)率生產(chǎn)率與金屬化率密切相關(guān)，金屬化率為

7、75%時，RHF產(chǎn)質(zhì)率約26kgFe/m2/h(新日鐵君津)生產(chǎn)率高，金屬化率達85%以上，產(chǎn)質(zhì)率可達67.2kgFe/m2/h5設(shè)備構(gòu)造直線形式，構(gòu)造簡單、易于制造與操作3.結(jié)語--PSH工藝與單料層操作比較2014.11.06（蘇州）謝謝！熔融還原預(yù)還原FeOxCO/CO2（1）預(yù)還原——熔融還原熔融還原→CO/CO2→預(yù)還原→FeOx→熔融還原……熔融還原工藝產(chǎn)能大（2）直接還原——熔化C+Ore+Heat→CO+DRI還原室CO2CO氧化室CO+1/2O2→CO2+Heat直接還原鐵水C+1/2O2=CO+Heat熔化C+O2→CO2+

8、Heat理想狀態(tài)下，室溫Fe2O3→1550℃鐵水，轉(zhuǎn)化率為100%圖1熔融還原碳耗圖2直接還原+熔化碳耗?M直接還原工藝能耗低