還原時間在直接還原煉鐵中的影響研究畢業(yè)論文

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1、１．緒論1.1煉鐵技術(shù)概述在現(xiàn)代工業(yè)高度發(fā)展的今天,鋼鐵工業(yè)是整個社會賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)之一,是衡量一個國家綜合國力的重要指標(biāo)。目前,鋼鐵工業(yè)規(guī)模在不斷擴大,鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)處于不斷發(fā)展和完善之中,鋼鐵生產(chǎn)工藝流程也在不斷向緊湊化、高效化、連續(xù)化、高潔凈化及對環(huán)境友好的方向發(fā)展[1]。由于傳統(tǒng)的高爐煉鐵方式投資大、能耗高、流程長,在當(dāng)前焦煤短缺、價格昂貴的情況下,其發(fā)展受到了很大限制。為了克服高爐煉鐵的種種缺點,世界上出現(xiàn)了多種非高爐煉鐵法,其中最重要的方法之一便是直接還原煉鐵法。煤基直接還原煉鐵，

2、目前以回轉(zhuǎn)窯工藝為主，另外還有隧道窯直接還原煉鐵工藝。目前的煤基直接還原煉鐵工藝，離低能耗、低污染的煉鐵目標(biāo)相差甚遠(yuǎn)，最大的問題是固態(tài)條件下的還原反應(yīng)效率過低，提高鐵礦的低溫反應(yīng)性能是煤基直接還原煉鐵走向成功、高效、環(huán)保的關(guān)鍵所在。近年來，以處理鋼鐵廠廢棄物的轉(zhuǎn)底爐工藝，我國也在嘗試變成直接還原煉鐵工藝?？偟膩碚f，煤基直接還原煉鐵的工藝還存在較多問題，至今沒有一種高效的低能耗的直接還原煉鐵工藝，直接導(dǎo)致煤基直接還原煉鐵技術(shù)和產(chǎn)能發(fā)展緩慢。1.2世界直接還原鐵生產(chǎn)現(xiàn)狀分析鑒于直接還原鐵的特點及對鋼鐵工業(yè)發(fā)展

3、的作用和意義，直接還原鐵項目成為世界各具備資源條件的地區(qū)發(fā)展鋼鐵工業(yè)的主要選擇之一。在廢鋼資源特別是優(yōu)質(zhì)廢鋼資源不足時，直接還原鐵優(yōu)勢顯現(xiàn)，得到了巨大發(fā)展。數(shù)據(jù)顯示，世界直接還原鐵產(chǎn)量呈上升趨勢，2004年世界直接還原鐵產(chǎn)量為5460萬t，比2003年增加10%。只有在2001年世界產(chǎn)量下降到了4032萬t，比2000年下降約7.5%，其原因在于全球鋼鐵價格疲軟，使直接還原鐵的成本競爭力下降，也使得電爐鋼生產(chǎn)廠家重新考慮對直接還原鐵的利用。2002年和2003年廢鋼價格升高，又使人們重新對直接還原鐵產(chǎn)生興

4、趣，特別是那些服務(wù)于美國市場的直接還原鐵廠，又重新開始生產(chǎn)。加上中國鋼鐵迅速發(fā)展，世界粗鋼產(chǎn)量大幅增長，2003年下半年之后，廢鋼需求進一步增加，直接還原鐵作為廢鋼替代品而倍受重視，直接還原鐵產(chǎn)量持續(xù)大幅增長。1.3我國直接還原鐵發(fā)展現(xiàn)狀及前景我國直接還原鐵產(chǎn)量一直是在不斷地增長。據(jù)不完全統(tǒng)計，由1997年的7萬t增長到2004年的43萬t，產(chǎn)量增長了近六倍多，但是與2004年世界直接還原鐵的總產(chǎn)量5460萬t相比，我國直接還原鐵的產(chǎn)量不到世界總產(chǎn)量0.8%。目前我國生產(chǎn)直接還原鐵的企業(yè)有幾十家，產(chǎn)能約8

5、1萬t，直接還原鐵實際產(chǎn)量僅43萬t，設(shè)備利用率僅為50%左右。而我國直接還原鐵的進口量卻非常高，是產(chǎn)量的4倍。這說明中國國內(nèi)用戶對直接還原鐵的需求持續(xù)增長，但是目前國內(nèi)直接還原鐵的生產(chǎn)卻不能滿足該需求的上升。1.4直接還原工藝簡介1.4.1直接還原工藝概述近年來，直接還原工藝仍保持持續(xù)穩(wěn)定地增長,轉(zhuǎn)底爐直接還原工藝是近年來的研究開發(fā)熱點。直接還原是指鐵礦石或含鐵氧化物在低于熔化溫度之下還原成金屬產(chǎn)品的煉鐵過程[2],其產(chǎn)品也稱海綿鐵。近年來其生產(chǎn)技術(shù)的研究取得了重大進展。還原鐵粉生產(chǎn)國外普遍采HEGEN

6、AS法,即以鐵礦石為原料,添加一定量的還原劑直接生產(chǎn)還原鐵粉。1.4.2直接還原的原理直接還原反應(yīng)中利用煤作還原劑，但是高爐所需的還原劑是CO氣體，因為CO氣體能與鐵礦石充分接觸，發(fā)生還原反應(yīng)。而CO氣體是由煤與鼓入高爐中的熱空氣反應(yīng)生成的。煤先與空氣中的氧反應(yīng)生成二氧化碳，二氧化碳再與赤熱的煤反應(yīng)生成一氧化碳。實際上，高爐中的反應(yīng)過程還應(yīng)有一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于100％的鐵礦石并不存在，一般為60～30％左右，其中含有不少廢石（也叫脈石，主要成分為SiO2）。廢石很難溶化，但不除去就會影響生鐵的冶煉。為了使

7、煉鐵更順利進行，人們想出了一個辦法（即加進石灰石）。石灰石在高溫下分解可生成氧化鈣即生石灰CaO。而氧化鈣能與二氧化硅反應(yīng),生成溶點低的硅酸鈣，從而使得上面化學(xué)反應(yīng)順利進行。幾個反應(yīng)共同進行，同時發(fā)揮作用，就完成了煉鐵過程的化學(xué)反應(yīng)。在現(xiàn)代鋼廠中，從高爐中，流出來的鐵水直接傳輸?shù)綗掍摖t中去進行“提純”。1.4.3直接還原工藝的優(yōu)點直接還原鐵具有含碳量低、空隙率高、金屬化率和全鐵含量高以及硫、磷含量低等諸多優(yōu)點,這造成直接還原鐵具有很高的反應(yīng)活性,直接還原鐵優(yōu)良的物化性能使其成為廢鋼代用品的首選,尤其在冶煉

8、高級鋼材時,直接還原鐵優(yōu)于廢鋼。直接還原鐵主要具有以下的優(yōu)點：1）擴大了能源。由于直接還原煉鐵可以完全不用焦炭，因此可用其它原料(各種非焦煤、燃料油、氣體燃料、電能和其它原子能等)代替日益缺乏的價格昂貴的冶金焦。2）擴大了含鐵原料的適應(yīng)性。近代高爐對含鐵原料的物理性能（品位、粒度、強度等）有較嚴(yán)格的要求。而直接還原煉鐵方法，有的可處理品味很低的貧礦。有的使用品味極高的鐵精礦，生產(chǎn)含雜質(zhì)極少的海綿鐵或鐵粉如豎爐法。有的可省去造塊