低温快速还原炼铁新技术特点及理论研究

对低温快速还原炼铁新技术进行了理论基础研究,不但设计了新工艺流程,而且论述了新流程的特点.低温快速还原炼铁新流程分为气基和煤基两种流程,它们均具有低能耗、高效率和环境友好等特点.微米级铁矿粉具有纳米尺度的晶粒,纳米晶铁矿粉的储能使得反应温度明显低于微米晶粉体的反应温度.反应活化能降低与反应面积增加显著加快反应的进行.纳米晶催化反应进一步降低铁矿的还原温度和加快还原速度,可将气基和煤基的低温快速还原温度降至600℃和700℃以下.碳的气化反应依然是低温下碳还原氧化铁的限制性环节.     

现代炼铁技术进展

评述了国际上发展较快的几种主要非高炉炼铁工艺流程.COREX、FINEX和HISMELT等熔融还原流程可以避免炼焦工艺引发的环境污染.成熟的竖炉气基还原工艺是COREX流程工业化的重要保障,粉体流化床由于粘结等问题尚未完全解决和铁浴炉二次燃烧与炉衬侵蚀之间的固有矛盾注定了FINEX和HISMELT实现的难度远高于COREX流程.气基还原流程(MIDREX、HYL-Ⅲ、FINMET)目前都要使用天然气资源,很难在我国得到发展.转底炉可使用低强度的含碳球团,给煤基直接还原流程注入新的活力,但其能耗高、生产效率低、产品质量差将会制约它的发展.我国自主研发的炼铁新工艺,即低温快速还原工艺,目前仍处于研究开发阶段,它能够实现低温快速还原反应,是一种能耗低、污染少、资源利用率高的新型绿色冶金工艺流程,具有良好的发展前景.     

低温冶金技术理论和技术发展

低温冶金通过细化铁矿粉、并运用催化等手段来研究加快铁矿粉在较低反应温度下的还原速度的理论和方法,为开发低能耗、低碳排放、高效的非高炉炼铁新工艺提供理论基础。低温还原理论方面的研究成果,包括细微铁矿粉具有纳米晶粒、储能的铁矿粉能够提高还原气体的利用效率、细粒度改善反应效率、催化剂提高反应速度、改善低温冶金反应的传输条件、多级循环流化床的流化规律以及低温还原冶炼粒铁等理论。在低温还原冶金新技术方面包括改进的熔融还原炼铁工艺、优质海绵铁和粒铁的低温还原工艺。低温还原工艺有望实现节能、低碳、高效和低成本冶金,并能应用于低品位铁矿、含铁冶金渣、赤泥以及钒铁磁铁矿、钛精矿等的综合利用。     

我国低品位铁矿利用现状及新工艺的优势与工业试验

根据我国低品位铁矿资源储量及分布状况,结合国内该资源利用技术现状,指出目前国内低品位铁矿资源开发利用技术不足之处,提出发展低品位铁矿高效合理利用新技术的必要性和紧迫性。本文对传统的回转窑直接还原工艺进行创新改进,提出一种低品位铁矿内配碳小球团低温快速直接还原新工艺并成功用于工业试验。该工艺是将低品位赤铁矿粉配加粘结剂及添加剂制成3mm～8mm的内配碳小球团,利用回转窑烟气余热将其脱除部分水分后直接入回转窑直接还原,在高温段还原温度为980℃～1050℃的回转窑内总还原时间90min～120min后得到金属化率较高的直接还原铁,直接还原铁再经过磨矿-磁选得到较高品位的铁精矿。由于工艺的主要特点为低温和快速还原,单位还原球团的能耗仅为356kg标煤,远低于目前常规回转窑和转底炉工艺,同时也使回转窑处理能力得到大幅提升,为我国低品位铁矿高效、合理开发利用提供保障。     

煤基直接还原炼铁技术分析

分析了主要的煤基直接还原炼铁工艺。回转窑反应温度低,导致动力学条件变差,停留时间长,散热大,吨铁煤耗达到1000 kg左右。从能量利用角度,过多的煤气还需换热加以利用。隧道窑通过罐装矿粉,可省去造球工艺,但是罐子传热只能通过对流与传导换热方式,因此,停留时间长,热量损失大,同时罐子、海绵铁的余热、废气热量尚未得到利用,导致煤耗高达1 500 kg/t海绵铁。转底炉由于温度高,反应速度快,但是热能利用率差,吨铁实际煤耗居高不下。可见,目前的煤基直接还原炼铁工艺,离低能耗、低污染的炼铁目标相差甚远,最大的问题是固态条件下的还原反应效率过低,提高铁矿的低温反应性能是煤基直接还原炼铁走向成功、高效、环保的关键所在。     

铁块矿短窑快速还原新工艺的研究

采用短窑高温快速还原新工艺进行了直接还原半工业性试验。结果表明,工艺技术可行,具有利用系数高、设备投资少等特点。基本解决了铁矿块或球团的还原粉化,改进了煤基回转窑直接还原工艺。     

铁精矿氧化球团微波加热直接还原新方法

传统加热直接还原具有热效率低、球团"冷中心"和废热废气量大等问题,造成还原时间长、能耗高和污染大。试验利用微波的选择加热、快速加热、体积加热和清洁干净等优点,以及铁矿球团和无烟煤强的吸波特性,开发了铁矿球团煤基微波竖炉直接还原这一新工艺。研究表明,铁矿球团外配煤粉在1 050℃的微波加热条件下还原焙烧65min,可以获得95.25%的金属化率,同时具有1718.88N/个的抗压强度。与常规加热相比,微波加热还原焙烧的时间可以缩短27.78%,抗压强度增加近1倍,而且还原过程产生的废热废气量很少。     

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.     

基于低温快速预还原的熔融还原炼铁流程

提出了基于低温快速预还原的熔融还原炼铁流程。由三部分组成:熔融气化炉,主要功能是熔化海绵铁和产生预还原所需的还原煤气;预还原部分,由两级快速循环床和一级矿粉预热床组成,主要功能是将矿粉转变成高金属化率的铁粉,金属化率大于85%;煤气处理,包括尾气换热、煤气洗涤、煤气增压、脱除CO2等工序,功能是调节预还原所需的煤气成分、煤气量与温度。新工艺采用精矿粉或粒度小于1 mm的矿粉,具有还原温度低、反应接近平衡态、金属化率高等特点,吨铁燃料比有望在600 kg左右,实现炼铁工艺的高效、节能与减排。     

流态化技术在熔融还原工艺中的应用

介绍了FINEX、FINMET、Circored和HIsmelt等几种典型熔融还原工艺采用流化床处理粉铁矿的技术及特点。总结了熔融还原中采用流化床处理粉铁矿应遵循的原则。参考国内外有关流化床处理粉铁矿的实践经验,提出了一种采用流化床处理粉铁矿的熔融还原炼铁新工艺流程,按照冶金功能分为4个系统:使用约800℃的还原煤气生产还原度约80%的DRI的流态化预热预还原系统;直接使用粉煤、高温高预还原度炉料、纯氧冶炼,二次燃烧率控制在20%左右的铁浴终还原系统;具有调节和变换终还原高温煤气和循环使用炉顶煤气功能的煤气改质系统;解决输出煤气利用的综合利用系统。     

Chinalco Signed Framework Agreement for Strategic Cooperation with Harbin Municipal Government

正Last month,Chinalco signed framework agreement for strategic cooperation with Harbin Municipal Government in Harbin Xiong Weiping,Chairman of Chinalco,said that based on the strategic deployment to build world top-class mining company with the highest growth potential,Chinalco was now concentrating all efforts on making strategic transition and structural adjustment,strategic cooperation with the local governments where     

Jiangxi Promotes Jiangxi Copper Corporation To Become The World's Most Competitive Mining Company

<正>According to the latest info from Jiangxi Province State-owned Assets Supervision and Administration Commission,Jiangxi Copper Corporation was approved to become the first pilot enterprise for deepening reform.Contents of the pilot work is"Three Self"(self expansion,self decision-making,self     

Journal of Rare Earths Contents List of Vol.32(2014)

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Contributions to Baosteel Technical Research wanted

正Baosteel Technical Research,a quarterly journal,which is issued domestically and abroad,is run and sponsored by Baosteel Group Corporation.Baosteel Technical Research mainly reports the achievements in technological innovation,academic research,new product development and industrial equipment improvement by Baosteel.It will continue to follow up on hot topics and serve the company’s technological development and progress.Its readers include experts in     

Ministry of Industry and Information Technology: No Short Term Solution For Our Country’s Excess Nonferrous Metal Smelting Capacity

【正】According to the Ministry of Industry and Information Technology,the Ministry has released the 2013 Operation Report on China’s Industrial Communication Indu...     

Chinalco Signed Framework Agreement for Strategic Cooperation with Gansu Province

正Recently,Chinalco and Gansu Provincial People’s Government signed"Framework Agreement for Strategic Cooperation on Reform,Restructuring and Transition Development of Chinalco’s Electrolytic Aluminum Enterprises in Gansu",signifying that the strategic cooperation between Chinalco and Gansu Province had made new substantive progress.     

Unavoidable Economic Cycle:30% Of Nonferrous Metal Companies Were Involved In Restructuring

正Owing to continual downturn in real estate and bulk commodity markets,a number of traditional industries in China suffered unfavorable impact in performance.With the progressive disclosure of third quarter report,the no-pleasant-surprise performance of     

Baotou Rare Earth Became the World's Biggest High Performance Magnetic Material Base

正The High Performance Magnetic Material Phase II Project,an industry upgrading project implemented by Inner Mongolia Baotou IronSteel Rare Earth(Group)Hi-tech Co.,Ltd,recently basically finished equipment commissioning,signifying that the enterprise had developed the production capacity of15000 t/a Nd-Fe-B strip casting alloy and 5000t/a Nd-Fe-B magnet,thus becoming the world’s     

Introducing Two Central Enterprises to Integrate Rare Earth Industry,Shandong Rare Earth Group Breaks Surface

正With the signing of"Letter of intention for Propelling Integration of Shandong Rare Earth Enterprises"between Shandong Province Commission Of Economy and Informatization,China IronSteel Research Institute Group("China Steel Institute"),and China Rare MetalsRare Earth Co.,Ltd("China Rare Earth"),the"Shandong Rare Earth Group"jointly set up by the 3 units thus broke surface.On August 9,reporters of the China Economic Herald learned from Shandong Province     

Aluminium Production by Province or City in 2014

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