熔融还原炼铁技术分析

分析了主要的熔融还原炼铁流程.COREX采用预还原竖炉+熔融气化炉的纯氧炼铁流程,已经工业化,但吨铁焦炭量维持在250 kg左右的水平,吨铁燃料比达到1 000 kg.FINEX采用多级流化床+热压块+熔融气化炉+煤气脱除CO:循环使用的纯氧炼铁流程,可直接处理粉矿,吨铁燃料比为800 ks左右,吨铁焦炭使用量在200kg左右,不过FINEX工艺复杂,效率低,仍在进行工业化试验.HISMELT试图采用一步法直接熔融还原粉矿,难度大,指标与预期相差较大,尚处在技术攻关阶段.可见,目前的熔融还原炼铁流程,离低能耗、低污染的炼铁目标相差甚远,最大的问题是预还原矿粉(球团)的低温还原性能差,提高铁矿的低温反应性能是熔融还原炼铁走向成功、高效、环保的关键所在.     

熔融还原流程优化试验研究

介绍了铁矿石在流化床和竖炉模拟装置中的还原试验结果，研究了用不同金属化率预还原矿熔炼的基本能耗，综合讨论了获得最佳还原熔炼配合和最低能耗的熔融还原基本技术参数。     

熔融还原过程中磷的行为

在熔融还原条件下进行了固体碳及碳饱和铁水还原熔渣及熔融预还原矿中P_2O_5的实验,结果表明,渣中仍有相当含量的残余P_2O_5未被还原,还原产物元素P部分逸出熔池,部分被熔铁吸收。与高炉炼铁相比,熔融还原有利于获得较低磷含量的生铁。     

喷煤对COREX熔融气化炉风口前理论燃烧温度的影响

 风口前理论燃烧温度是衡量熔融气化炉风口前热平衡和预测炉缸热状态的重?问弧Ｒ谰菘悸荢iO2还原的理论燃烧温度计算公式,分析了在熔融气化炉喷煤对风口前理论燃烧温度的影响。计算了不同喷煤条件下,熔融气化炉风口前的理论燃烧温度。在此基础上讨论了喷煤比、挥发分及焦炭(半焦)进入燃烧区域的温度等参数的影响,为选择适合COREX熔融气化炉喷吹煤提供了必要的依据。     

COREX熔融气化炉内硅还原反应的特点

模拟了熔融气化炉的冶炼过程，根据实验结果分析了硅的还原反应过程，得到风口区域上部铁滴吸硅不平衡和渣中氧势由（ＦｅＯ）控制及纯氧操作条件下硅含量下降等结果，并将结果与高炉硅还原反应进行了比较，得到了熔融气化炉硅还原反应特点，并证实了熔融气化炉有利于生产低硅生铁。     

贫菱铁矿预还原矿回转窑生产及高炉冶炼试验

介绍了工业开采价值不大的贫菱铁矿用固定碳含量较低的劣质煤作还原剂，经回转窑还原处理，可生产出铁含量在５０％以上，金属化率５５％左右的预还原矿，并在１８．６ｍ＾３高炉上冶炼，获得好的试验结果，同时讨论了贫菱铁矿预还原矿中影响铁含量及金属化率高低变化的影响因素。     

高磷碳酸锰矿与锌窑渣集约冶炼实验研究

采用锌窑渣与高磷碳酸锰精矿和原矿进行了不同配比和不同熔融分离温度以及添加还原剂焦粉条件下的集约冶炼。在窑渣与锰精矿配比为40:60,预还原温度为1 000℃、时间60 min,熔融分离温度为1 400℃、时间60 min;窑渣与锰原矿配比=35∶65,预还原温度为1 000℃、时间60 min,熔融分离温度为1400℃、时间60 min条件下,熔炼出了符合行业产品质量标准的富锰渣,实现了Ga等金属的富集和分离,生铁中Ga含量为640 g/t,达到了湿法回收的品位要求(≥400 g/t)。冶炼过程无废渣生产,彻底消除了窑渣中的重金属污染。     

COREX熔融气化炉炉衬结构的选择

在概括分析了宝钢大型高炉炉衬技术的发展过程和熔融气化炉各个不同部位的工况条件及炉衬蚀损特征的基础上，结合南非Ｃ１０００型气化炉炉衬技术经验，提出了Ｃ２０００型气化炉炉衬结构和耐火材料选择方案。     

专利信息

正一种熔融气化炉拱顶温度控制方法专利号:ZL201210091065.2专利权人:宝山钢铁股份有限公司设计人:郭丽宋文刚赵善科张志浩钱良丰徐万仁赵晓岩许海法林金嘉本发明涉及一种熔融气化炉拱顶温度控制方法。熔融气化炉拱顶设置有粉尘烧嘴和氧气烧嘴。温度控制方法包括人工控制模式,其特征在于还包括自动控制模式。本发明所提供的一种熔融气化炉拱顶温度控制方法不但可以节省人力成     

COREX炼铁工程熔融气化炉施工技术

针对COREX炼铁工程熔融气化炉自身特点,主要从炉壳组装、炉壳安装要点、炉壳顶部现场开孔三个方面总结了熔融气化炉炉壳施工的关键技术,为日后类似项目积累施工经验.     

浦项FINEX熔融还原工艺技术研究

韩国浦项（POSCO）在COREX熔融还原工艺基础上，成功的开发了FINEX熔融还原炼铁工艺技术，并于2007年4月10日开工点火，设计产能150万妇，通过50天的验证，装置运行一切正常。FINEX工艺的基本原理是用四段流化床代替COREX装置的还原竖炉，流化床内还原气体和粉矿直接接触进行还原，还原后的热矿粉进入熔融气化炉。使用FINEX工艺，能够直接利用粒度小于8mm的粉矿，同时能够直接使用煤粉。COREX装置的熔融气化炉被用来对还原获得的海绵铁热压块进行最后还原和熔炼，也作为FINEX的煤气发生器，原来的还原竖炉用作为FINEX装置的贮料仓和加料仓。     

COREX用煤及检测块煤热解新方法

COREX工艺是目前惟一工业化的熔融还原炼铁新工艺,其优势之一为可以尽可能少用焦炭,能直接使用块煤。针对COREX工艺给出了其用煤要求,为了减少其焦炭使用量,发挥其直接用煤优势,必须找出焦炭与块煤使用的匹配关系,对块煤运输和装卸产生的粉煤总结出几种利用途径。通过观测用于COREX-3000的块煤在熔化气化炉中的裂解和脱气过程,提出了块煤热爆裂性能和脱气性能测试的实验室可视化试验方法。     

大同煤热解动力学研究

目前,COREX流程中的熔融气化炉采用块煤代替焦炭作为燃料冶炼铁水。块煤在熔融气化炉中的反应行为对炉况的稳定顺行及铁水质量有着重要的影响。采用非等温热重分析法针对COREX用煤（大同煤）在热解过程中的失重速率、失重量以及影响因子进行了研究,分析了煤热解的整个失重过程,并讨论了不同升温速率对热解的影响。同时,考虑煤热解过程的不同特性,采用分段尝试法建立了煤热解过程的动力学理论模型,进而得到相应的动力学参数,有助于更好地分析块煤在气化炉内的热解行为,为COREX流程块煤的合理使用及采用风口喷煤技术提供理论依据。     

Mathematical Simulation of Burden Distribution in COREX Melter Gasifier by Discrete Element Method

 COREX process is one of the earliest industrialized smelting reduction ironmaking technology. A numerical simulation model based on discrete element method (DEM) has been developed to analyze the burden distribution in the melter gasifier of COREX process. The DEM considering the collisions between particles can directly reproduce the charging process. The burden trajectory, the location and the burden surface profile are analyzed in melter gasifier with a mixing charging of coal and direct reduction iron (DRI) at the same time. Considering the porosity of packed bed has an important effect on the gas flow distribution of melter gasifier, a method to calculate porosity has been proposed. The distribution of DRI and coal and the porosity in the radial direction are given under different charging patterns, which is necessary to judge the gas flow distribution and provide base data for further researching the melter gasifier for the next work in the future. The research results can be used to guide the operation of adjusting charging and provide important basis for optimizing the charging patterns in order to obtain the reasonable gas distribution.     

Minimization of Exergy Losses in the COREX Process

The COREX process is being projected as an alternative for blast furnace iron making. The coal consumption of the COREX process is large with a net fuel rate of ~1000 kg/tone of hot metal (THM). The reason for a higher net fuel rate of the COREX process compared with the net coal rate for the blast furnace process has been investigated. Exergy analysis has been performed for identifying the causes, locations, and magnitudes of process inefficiencies for the COREX process. Whereas blast furnace process data are available in the literature, no systematic data for stream information of the COREX process are available for different input coal rates required for exergy computation. A composite model of the COREX process (i.e., models for the smelter gasifier and the reduction shaft) using FactSage 6.2 (Thermfact/CRCT, Montreal, Canada, and GTT Technologies, Aachen, Germany) is used to generate stream data. A new methodology for the calculation of exergy of the COREX process streams using the database in FactSage is proposed in this work. Exergy data for blast furnace process streams have been obtained from the literature. The exergy loss and exergy efficiencies of the COREX process are evaluated at various coal rates and compared with those of the blast furnace. Operating the COREX process is theoretically feasible at lower coal rates with higher exergy efficiencies when lesser export gas is generated.     

喷煤对COREX熔化气化炉炉况影响的物理模拟

通过COREX喷煤整体和区域模型整体和区域模型计算分析,研究了喷煤对块煤用量、理论燃烧温度、风口煤气量等重要参数的影响。计算结果表明：随着喷煤量的增加,风口煤气量增大,块煤用量和理论燃烧温度均降低。最后,本文建立了二维COREX熔化气化炉热态模型,利用石蜡模拟矿石,玉米粒子模拟焦炭。在热态物理模拟实验中,考察了矿/(块煤+焦)体积比、风温和风量等操作参数对COREX熔化气化炉炉况的影响。     

煤干馏反应动力学的2种研究方法比较

为了深入了解COREX块煤在高温下的裂解机理,对所用块煤进行了不同温度下的高温干馏试验,确定不同温度下块煤焦油析出规律,之后分别采用混合模型法和分段法研究其干馏过程反应动力学,计算了相应的活化能和其他动力学参数.结果表明:混合模型法拟合得到3个阶段反应级数n分别为0.5、0.8、1.0,且活化能随着温度升高而增加,但由于该方法放弃反应模型物理意义,得到的只是表观活化能.分段法则根据煤干馏不同过程,确定了反应过程的机理分别为非等温收缩核、一级热解反应和分子扩散的反Jander模型,3个反应阶段的活化能分别为27.82、63.41、84.04 kJ/mol,间接地反映出块煤的裂解动力学特性,同时可为COREX熔融气化炉的数值模拟提供动力学参数.     

COREX熔化气化炉软熔区域的实验研究

为了模拟COREX熔融气化炉软熔区域,本研究建立了COREX熔融气化炉热态模型,利用石蜡模拟矿石,玉米粒子模拟焦炭和块煤。在热态物理模拟试验中,考察了实际生产过程中熔炼率、矿/(块煤+焦)体积比、风口回旋区煤气温度和风口回旋区煤气量等操作参数对软熔区域高度和厚度的影响。试验获得不同操作参数下软熔区域高度和厚度的变化趋势。     

Mathematical model of COREX melter gasifier: Part I. Steady-state model

The COREX melter gasifier is a countercurrent reactor to produce liquid iron. Directly reduced iron (DRI), noncoking coal, and other additives are charged to the melter gasifier at their respective temperatures, and O₂ is blown through the tuyeres. Functionally, a melter gasifier is divided into three zones: a moving bed, fluidized bed, and free board. A model has been developed for the moving bed, where the tuyere region is two-dimensional (2-D) and the rest is one-dimensional (1-D). It is based on multiphase conservation of mass, momentum, and heat. The fluidized bed has been treated as 1-D. Partial equilibrium is calculated for the free board. The calculated temperature of the hot metal, the top gas, and the chemistry of the top gas agree with the reported plant data. The model has been used to study the effects of bed height, injection of impure O₂, coal chemistry, and reactivity on the process performance.     

COREX流程中块煤/半焦性质与粉化关系探讨

 块煤的高温粉化是限制CCREX高效生产的主要因素之一,采用试验和理论结果分析了块煤在熔融气化炉内的高温粉化规律及关键控制因素。通过块煤的高温模拟成焦和热重试验,分析了块煤高温强度的演变与气化动力学规律,在建立传热与块煤性质、粉化行为关系的基础上,提出了抑制块煤高温粉化的方法。研究结果表明,在块煤平均温度达到700 ℃之前,总吸热比例已达到80%,而煤焦转化率仅增加了30%,此时高温强度小于30%,起始气化温度和气化活化能很低,属于快速粉化阶段。后期吸热量每增加10%,转化率可增加20.4%,其反应性及裂变强度分别降低8.36%和增加7.75%,气化活化能大于230 kJ/mol,属于慢速粉化阶段。因此,前期传热是COREX炉内块煤粉化的限制性因素。