环保的铁焦生产工艺

<正>为大幅削减高炉生产中的二氧化碳排放量,节省能源以及使用劣质普通煤和低品位矿石提高资源的应对能力,JFE公司开发铁焦生产工艺,并正在加快实用化进程。所谓铁焦,就是指焦炭内部含有微细金属铁的焦炭。它是煤和铁矿石事先粉碎、混合、成型后,用连续式干馏炉加热,将其中的铁矿石还原成     

铁焦炼铁工艺技术开发项目确定五大研发任务

正日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)11月20日宣布,从今年6月新开始的应用铁焦炼铁工艺技术开发项目中,研发重点任务主要为五个,分别是铁焦在中等规模设备(日产300t)的生产技术实证,使用普通煤、低品位原料时的生产技术,铁焦在实际高炉的长期使用效果验证,新粘合剂强度实际验证,铁焦应用效果实证。     

铁焦制备与高炉应用的研究进展

 钢铁工业长期面临着资源短缺和环境污染的的发展现状,实现节能减排和绿色冶金是钢铁工业实现可持续发展的重点。而高炉炼铁是钢铁工业节能减排的关键,急需研发低碳高炉炼铁新技术。复合铁焦是实现低碳高炉炼铁的一种新型碳铁复合炉料。高炉使用铁焦后可降低热储备区温度,提高冶炼效率,降低焦比,从而实现CO₂减排。综述了国内外铁焦制备与应用的研究进展,主要包括铁焦的制备工艺和高炉应用。归纳了各种铁焦制备工艺的特点。同时提出并研究了矿煤压块-竖炉炭化-高炉应用的冷压型铁焦制备与应用新技术。重点进行了冷压型铁焦的制备及冶金性能优化、高炉应用冷压型铁焦等试验研究。冷压型铁焦制备适宜的工艺条件为,质量分数为30%铁矿粉、45%烟煤1、10%烟煤2、10%烟煤3、5%无烟煤、5%沥青类黏结剂B混合加热至60 ℃,并进行冷压成型;成型压块再经竖炉1 000 ℃炭化4 h;获得抗压强度3 977 N、I型转鼓强度77.7%、反应性69.7%、反应后强(固定气化溶损量20%)42%的优质铁焦。高炉综合炉料中添加质量分数20%~30%冷压型铁焦,综合炉料熔滴性能明显改善。以上研究为铁焦实现工业化生产与低碳高炉炼铁应用提供了参考。     

低品位铁矿石直接还原新工艺研究

对多种难选铁矿石进行了煤基直接还原和渣铁分离研究，提出了煤基直接还原──渣铁分离──还原铁粉冷固结成型的新的工艺流程。所得产品的铁品位、金属化率和铁回收率分别在９０％、９２％和８４％以上。直接还原铁粉经冷固结成型后即为电炉炼钢的优质原料。该工艺为利用我国大量尚未开发的低品位难选铁矿石提供了新的途径。     

铁焦与铁矿石混装对高炉初渣形成的影响

 软熔带的形状和位置是影响高炉稳定运行的关键因素之一。研究了综合炉料中混入高反应性铁焦对高炉初成渣形成过程的影响。针对综合炉料进行研究,结果表明,铁焦的加入导致试样的变形开始温度降低,这是由于在较低温度下铁焦即开始与CO2反应,增加了煤气中的CO浓度与平衡浓度的差值,加速了铁矿石的间接还原。铁焦的加入一般使软化结束温度升高、滴落温度下降,使得软熔区间大幅度收窄,表明向铁矿石中混入铁焦能够显著改善高炉料柱的透气性。加入铁焦还使滴落熔铁中的碳含量明显提高。优先考虑对料柱透气性的影响,建议使用加入20%(质量分数)矿粉A的铁焦。     

日报报道苏联研制生产型焦新方法

[日本《铁钢界报》1975年5月1日和11日合刊报道]苏联焦化设计院研究成功用气煤和非粘结性煤生产型焦的新方法。该法的原料配比,721号气煤为60%,411号非粘结性煤为40%。配好的原料装入高速加热设备中于400～500℃保温后,用成型机低压成型。然后再装入连续式竖炉,使原料在靠自重向下移动过程中进行烧结、煅烧并用惰性气或蒸汽干烧。此间所发生的挥发性物质可用作燃料。这样生产的炼铁用焦炭,挥发份约为1.5%,     

混装铁焦对人造富矿还原行为的影响

 高炉炼铁是资源、能源的消耗大户,节能潜力巨大。铁焦是一种高反应性焦炭,将合适粒度和数量的铁焦与含铁炉料混装入炉,从理论上说具有降低焦比,取得节约稀缺炼焦煤资源和降低生产成本的潜力。对混合试样的还原机理进行了分析,并对铁焦与人造富矿的耦合反应进行了实验室研究,证明混入铁焦对烧结矿和球团矿的还原反应有明显的促进作用,提高温度和增加铁焦用量对提高铁矿石的还原度有利。     

高炉使用铁焦的㶲分析

 中国钢铁生产主要以高能耗和高排放的高炉-转炉长流程为主,节能减排压力较大。因此,积极研发高炉低碳炼铁技术,促进高炉工序CO₂减排尤为重要。铁焦是将含铁原料加入适宜的煤中,经焦化或炭化后成型的新型碳铁复合炉料,其高反应性可以显著降低热储备区温度、降低碳消耗,高炉使用适量的铁焦可实现一定程度的节能降碳。基于现场生产数据,采用㶲分析理论,建立高炉使用铁焦的㶲平衡模型,探索铁焦添加量对高炉物料消耗及能量利用效率的影响。结果表明,高炉使用铁焦后,炉内间接还原得到发展,碳利用率提高,炉内灰分量降低,冶炼单位生铁的碳素消耗和炉渣量均会降低,与未使用铁焦相比,高炉使用114 kg铁焦后,吨铁碳素消耗降低25.95 kg,渣量降低11.28 kg。此外,铁焦内部的金属铁仅需熔化,节省还原所需的㶲量,焦炭和鼓风带入㶲会显著降低,因此高炉冶炼吨铁消耗的总㶲量降低,同时,炉内传热也得到改善,内部㶲损失有效降低,与未使用铁焦相比,高炉使用114 kg/t铁焦后,目的㶲效率由46.14%提高至48.87%,热力学完善度由87.46%提高到88.02%。在此条件下,高炉吨铁的内部㶲损失降低192.63 MJ,实现节能6.57 kg(标煤)。     

日本铁焦项目将从2016开始正式进入实证阶段

正为了使革新性高炉原料"铁焦"项目投入实用化,从2016(截至2017年3月底)开始将正式进入实证研究阶段。JFE钢铁公司、新日铁住金、神户制钢等日本三大钢铁企业在JFE钢铁公司西日本工厂福山地区建设了一座日产能为300 t的实证设备,计划从2018开始生产。本次建设的设备是前次实验设备生产能力的10倍,目的是扩大生产规模、确立可长期应用的操作技术等。"铁焦"(Carbon Iron Composite,CIC)是指将低品位煤和铁矿石粉碎到规定粒度并按一定比例混合后,经热成     

炼焦工艺条件对铁焦性能影响的试验

 在加拿大铁矿粉配比为10%的条件下,系统研究了炼焦工艺条件（堆积密度、升温速度和焖炉时间）对铁焦性能（气孔率、机械强度、热性质和铁矿石还原程度）的影响。结果表明,炼焦工艺条件对铁焦性能的影响显著：堆积密度为1.1 t/m3时,铁焦的性能最佳;升温速度为2.5 ℃/min时,焦炭的机械强度和热性质最佳,而铁矿石还原程度随升温速度的提高而增大;焖炉时间为120～150 min时,铁焦的各种性能均最佳;改变炼焦工艺条件可以得到具有不同性能的铁焦。     

铁焦性能的影响因素及富氢高炉使用铁焦的探讨

铁焦是一种新型碳铁复合炉料,相比普通焦炭,其具有高反应性,能降低高炉热储备区温度,提高工作效率。铁焦的性能受制备原料的种类、配比和工艺参数等因素的影响。对于高炉富氢冶炼,因其铁矿石还原及成渣过程改变,需要加速初渣熔化和金属铁渗碳过程;而铁焦的气化反应温度低,有利于碳黑的析出和促进金属铁的渗碳,因此将铁焦代替部分焦炭应用于富氢高炉冶炼可以发挥铁焦和氢气的双重节能减排优势。系统讨论了制备因素对铁焦性能的影响,并探讨了铁焦在富氢高炉应用的可行性和优势。结果表明,铁矿粉对铁焦的反应性具有正向催化作用,加入一定配比的黏结剂可使铁焦结构致密,炭化温度会影响铁焦金属化率,适当的炭化时间可提高铁焦抗压强度和反应后强度。部分铁焦代替焦炭应用于富氢高炉,在发挥其高反应性作用的同时,还可以保护焦炭,加速铁水的渗碳过程并改善高炉的透气性。建议深入探索铁焦在富氢高炉内的反应行为和性能演变特点,并结合富氢高炉对铁焦的性能要求和制备铁焦的影响因素,研究适用于高炉富氢冶炼的铁焦制备技术,以推动高炉低碳冶炼技术的实施。     

实用成型焦的研制

一、前言炼铁是铁矿石在高炉内的还原过程,需要大量的焦炭作为热源。1985年,日本高炉用焦3800万吨,相当每生产1吨生铁消耗焦炭484公斤。这些焦炭一向是用室式焦炉生产的,而且需用粘结性煤为主要原料。若将发电用的非粘结性煤炼焦,其使用比率,经种种努力,最大限度也不超过20％。而世界可供开采的煤炭贮量约6700亿吨,其中粘结性煤不过1/4～1/5,大量的是非粘结性煤。炼铁用焦的生产如能使用这种非粘结性煤,在资源利用或经济效益方面将会发挥出极大的效果。日本钢铁联盟热衷于研究连续式成型焦     

2011-2012年世界钢铁和原料市场展望

2011～2012年世界粗钢产量和炼钢原料（铁矿石和冶金煤）贸易量仍将持续增长,但增长速度明显低于2010年。与此同时,中国和印度钢材需求增长。相应带动粗钢产量增长。中国作为全球最重要的铁矿石进口国,进口量还将进一步增长：印度和日本的冶金煤进口量也将快速增长。2011—2012年澳大利亚铁矿石和冶金煤出口量将分别增长10％、11％．增长至4．49亿吨和1．56亿吨。     

用沥青制造炼焦用粘性煤

[日本《日经产业新闻》4月26日报道]日本矿业公司研究成功用炼油厂沥青制造炼铁焦炭用人造粘结性煤的技术,并将在秋田县男鹿市船川炼油厂内设置试验设备进行工业化试验。该公司研究的方法是将沥青加热到500℃,使其分解为60%的油,10%的煤气,30%的人造煤,而加热工艺则属该公司的专利。     

混合粘结铁矿石新技术

<正>此项技术是神户钢铁公司开发的新的铁矿石造块生产工艺。其基本原理是利用煤的软化及熔化性能,将低品位原料转化成有相当强度的块矿,目的是使各种质量的铁矿石得到有效利用,将其变成适合高炉使用的新原料,同时还达到有效减少CO2排放的目的。此项目开发的总方针是使高炉难以使用的贫铁矿石获得足够强度及创立混合黏结     

40kg焦炉制备型煤铁焦的实验研究

为探索铁矿粉配比和煤种对铁焦制备的影响,以40kg焦炉实验方式进行了现场混合煤和1/3焦煤的铁焦制备。研究表明：在1/3焦煤配比为50%~90%（质量分数）范围内,以1/3焦煤:铁矿粉为9∶1的效果最佳,M40为54.3%,M10为8.8%,金属化率可以达到60%左右,所得焦炭反应性CRI为42.5%,提高铁矿粉配比,则铁焦内部孔洞尺寸和数目增加,M40指标下降,M10指标上升,但CRI指标增加。     

JFE“Ferro Coke”炼铁新技术进入新试验阶段

<正>JFE将使用"Ferro Coke"高炉原料加速下一代炼铁技术开发。目前在西日本地区建造了一座试验工厂,是东日本试验工厂的10倍,预计明年3月份完工。经过试运行,将于7月份进入30天重复测试。这一技术使用了超级计算机对铁焦颗粒轨迹进行分析,通过固液混合技术,控制干馏风炉的气体量和温度,对试验高炉和实际高炉内的最佳配置进行确立。这一项目是由新能源产业技术综合开发机构(NEDO)和JFE钢铁、日本制铁、神户制钢三家高炉炼钢厂联合开发的"环保型炼铁工艺开发和利用"。在炼铁过程中,通过将煤炭(70%)和低品位矿石(约30%)进行混合成形、干馏得到一种复合球团,     

日本钢铁业研究的减排CO2炼铁新技术

日本钢铁业在减排CO2的炼铁技术开发中,近期主要以开发新型炉料为主,新型炉料包括高反应性焦炭、铁焦复合球团、预还原烧结矿等;长期主要以氢气还原铁矿石的高炉炼铁技术为主,还包括与氢还原相配套的新型焦炭技术等。本文介绍了高反应性焦炭、铁焦复合球团和预还原烧结矿对高炉降低还原剂比的作用及其在高炉中的用法,阐述了氢气还原铁矿石的高炉炼铁技术及与之相配套的新型焦炭技术的研究进展,指出我们应借鉴其高反应性焦炭概念、在矿焦混装时使用高反应性焦炭,以及应着手开发类似HPC的粘结剂技术。     

铁矿粉配比对铁焦性能影响的试验研究

 高反应性铁焦是一种能够改善高炉内铁矿石还原反应效率,大幅削减CO2发生量,提高弱黏结煤和低品位矿石使用率的新型高炉原料。系统地研究了铁矿粉种类及配比对铁焦灰分、硫分、相对密度、气孔率、机械强度、热性质、铁矿粉的还原程度等性能的影响。试验结果表明,随着铁矿粉配比的增加,铁焦的硫分有所增加,灰分线性增加,真、假相对密度均提高,总、显气孔率均降低,抗碎强度和耐磨强度均降低,反应性提高、反应后强度降低,金属铁含量增加,加矿和鄂矿的还原程度提高、澳矿有所降低。当铁矿粉配比为15%时,加矿或鄂矿铁焦中金属铁（MFe）的质量分数为6%~9%,铁矿粉中的氧化铁有55%~70%还原成铁。     

炭化工艺参数对铁焦冶金性能的影响

复合铁焦被认为是实现低碳高炉炼铁的革新技术之一。为了获得高质量的铁焦,需要采用适宜的炭化工艺条件。研究了炭化工艺参数对铁焦机械强度、反应性和反应后强度等冶金性能的影响,并对炭化后铁焦的金属化率、微观结构和碳微晶结构进行了解析。结果表明,炭化温度的升高可以提高铁焦的抗压强度和反应性。当温度为900～1 000℃时,铁焦的抗压强度和反应性较优。炭化时间的延长可以使铁焦的抗压强度提高,反应性降低。当炭化时间为3～4 h时,铁焦抗压强度和反应性较优。升温速度越快,铁焦的机械强度越低。适宜的升温速度为:Ⅰ段(室温至550℃)小于7℃/min,Ⅱ段(550℃至1 000℃)小于5℃/min。为防止铁焦冶金性能因碳气化溶损反应而劣化,在CO和CO_2混合炭化气氛中,CO_2与CO体积比(V(CO_2)/V(CO))应控制在0.11以下。在优化的炭化工艺条件下,制备的铁焦抗压强度大于3 500 N,反应性大于60%,反应后强度在16%左右。