煉冶金學(xué)-非高爐

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1、非高爐煉鐵一非高爐煉鐵簡(jiǎn)介1非高爐煉鐵概念非高爐煉鐵法除高爐煉鐵以外的其它還原鐵礦石的方法直接還原定義DirectReduction指鐵礦石在低于熔化溫度之下還原成海綿鐵的生產(chǎn)過程熔融還原SmeltingReduction指非高爐煉鐵方法中那些冶煉液態(tài)生鐵的工藝過程2非高爐煉鐵方法分類3高爐煉鐵狀況目前達(dá)到十分完善的程度:如高爐大型化精料高風(fēng)溫高壓富氧噴煤4高爐固有缺點(diǎn)①煤氣爐料逆流運(yùn)動(dòng),要求高質(zhì)量人造爐料(即燒結(jié)礦或球團(tuán)礦,煉焦),而含CO%左右的低熱值煤氣是由優(yōu)質(zhì)焦炭產(chǎn)生。②由于加熱空氣和除塵,需要建設(shè)大量輔助設(shè)備。(因此,由燒結(jié),煉焦,鼓風(fēng),高爐等組成的煉鐵系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜

2、,龐大的生產(chǎn)系統(tǒng),需要巨額投資)工藝流程長(zhǎng),原料,燃料必須經(jīng)過反復(fù)加熱,冷卻和加工,能耗和生產(chǎn)成本比較高。③高爐流程進(jìn)行經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)要求規(guī)模大,生產(chǎn)的靈活性較差。5直接還原發(fā)展的背景二十世紀(jì)60年代直接還原發(fā)展的原因①不用焦炭煉鐵。②合格廢鋼,優(yōu)質(zhì)廢鋼供應(yīng)不足③可得到高品位鐵精礦④省去了煉焦設(shè)備,總的基建費(fèi)用比高爐煉鐵法低限制直接還原大量應(yīng)用的障礙直接還原能源能源供應(yīng)并未完全解決(最成熟的直接還原法使用天然氣作為一次能源,天然供應(yīng)有限且價(jià)格不低,應(yīng)用煤炭技術(shù)的各種方法技術(shù)仍有待完善)直接還原電爐流程電耗較高(600~1000度/噸)(并不是任何地區(qū)都容易提供)高品位精礦粉難于普遍獲

3、得開發(fā)直接還原技術(shù)應(yīng)考慮因素資源條件較豐富的天然氣充足的電能高品位的鐵礦石海綿鐵銷路6直接還原與熔融還原的比較直接還原的發(fā)展在70年代能源危機(jī)后受到了阻礙,研究和開發(fā)不以天然氣和石油為能源的熔融還原成了冶金工作者新的非高爐煉鐵法課題。熔融還原方法是在高于渣鐵熔點(diǎn)下進(jìn)行的反應(yīng),其產(chǎn)品是含碳液態(tài)生鐵。熔融還原優(yōu)點(diǎn)是以煤炭為主要能源,對(duì)礦石品位要求不象直接還原那樣嚴(yán)格。熔融還原主要問題是需要大量氧氣或電能,能耗較高。7非高爐煉鐵法使用的原料及能源含鐵原料1.1要求較高的含鐵品位。原因:(并非工藝本事),電爐煉鋼要求,(電耗增加,生產(chǎn)率降低及爐襯壽命縮短)。要求鐵礦石脈石含量<3%,最

4、高不超過5%CaO:希望的成分MgO:有利于提高礦石軟化溫度,改善還原性,提高強(qiáng)度Cu:有害元素,污染電爐鋼質(zhì)量,Cu全部進(jìn)入進(jìn)入海綿鐵Zn:堿金屬:對(duì)豎爐有害礦石中水分和燒損:越少越好,耗熱1.2物理性質(zhì)①.粒度:粒度大小和均勻性②.強(qiáng)度:低溫強(qiáng)度高,經(jīng)受運(yùn)載裝卸時(shí)的破壞力,產(chǎn)生最少粉沫③.熱膨脹性:豎爐對(duì)熱膨脹十分敏感膨脹率<20%1.3冶金性能---還原性,軟化溫度及熱轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)指數(shù)還原性決定直接還原法的生產(chǎn)率(原料選球團(tuán)礦或塊礦,燒結(jié)礦不行)軟化溫度決定:操作溫度,操作溫度至少低于軟化溫度100℃非高爐煉鐵能源8非高爐煉鐵產(chǎn)品性質(zhì)及應(yīng)用海綿鐵（直接還原鐵）DRI,Dire

5、ctReducedIron,SpongeIron粒鐵半熔化狀態(tài)下還原熔煉出的產(chǎn)品工藝:回轉(zhuǎn)窯或特種電爐用途:高爐原料液鐵（SmeltingReductionIron)熔融還原生產(chǎn)出的液態(tài)生鐵9鋼鐵生產(chǎn)工藝新流程及其評(píng)價(jià)傳統(tǒng)流程高爐+轉(zhuǎn)爐新流程直接還原豎爐+電爐直接還原回轉(zhuǎn)窯+電爐熔融還原+轉(zhuǎn)爐二直接還原工藝及原理1氣基直接還原法煤氣同時(shí)起兩個(gè)作用如何確定煤氣量?對(duì)冶金還原煤氣要求:氧化度低,CH4,H2S含量少,適量N2及一定溫度如豎爐:氧化度1~2%,N2:10-40%，CH4:,2%,溫度:900~1100℃煤氣轉(zhuǎn)化目的:把碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化為H2,CO燃料:氣,液,固如天然氣

6、,液化石油氣,重油煤轉(zhuǎn)化冶金還原煤氣:工業(yè)未曾實(shí)施2氣基直接還原法分類目前世界海綿鐵產(chǎn)量達(dá)2300萬噸,大部分用M氏法(Midrex)生產(chǎn)主要問題這種工藝必須用天然煤氣制備還原劑,在天然氣缺乏的地方無法采用;此外此種工藝設(shè)備復(fù)雜,投資巨大。3煤基直接還原法還原劑和燃料可分別使用不同燃料燃料:煤氣,燃油,煤炭(煙煤)還原劑：煤對(duì)還原煤的要求反應(yīng)性好,灰熔點(diǎn)高(回轉(zhuǎn)窯>1150℃),灰分少(<25%),含S少(<0.8%)4煤基直接還原法5直接還原工藝介紹直接還原總產(chǎn)量60%；80萬噸/年；原料：氧化球團(tuán)或天然富礦要求：粒度6-25毫米脈石含量<3%;膨脹率<20%；強(qiáng)度>200K

7、g/球一次能源：天然氣；煤氣轉(zhuǎn)換：CH4+H2O=CO+3H2；CH4+CO2=2CO+2H2煤氣要求：氧化度<5%;入爐煤氣溫度750-900℃；還原帶停留時(shí)間：6小時(shí)HYL反應(yīng)罐法工藝流程煤基回轉(zhuǎn)窯球團(tuán)或富礦5-25毫米原料：焦粒（煤粒）、塊狀鐵礦、石灰石粒（或白云石）轉(zhuǎn)底爐法轉(zhuǎn)底爐的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，操作容易，反應(yīng)速度快，生產(chǎn)率高。但是這一方法仍然需用煤氣燃料（煤炭?jī)H用作還原劑）。消耗指標(biāo)為：鐵精礦：1300kg，還原煤400kg,氣體燃料0.65Gcal,電耗60KWh。此法最