现代炼铁工艺及低碳发展方向分析

分析了现代高炉炼铁和非高炉炼铁(直接还原、熔融还原)工艺特点和发展现状,从多个方面比较现有生产条件下各工艺的优缺点。从能源结构、生产规模及工艺成熟度阐述高炉炼铁在当前仍是国内主流工艺,并结合当前国内外低碳发展趋势和政策要求,提出高炉工艺降低碳耗的措施,明确了以“短流程”替代“长流程”和以新能源替代碳素冶金的发展方向,以最终实现“零碳炼铁”。结合现有的国际上的能源结构调整方向,指出了氢冶金的发展方向。     

中国新形势下非高炉炼铁的技术发展

在中国当前的冶金新形势下,近些年非高炉炼铁技术在中国得到了较快发展。非高炉炼铁技术是中国当前较为重要的一项科学技术。非高炉炼铁技术是除开高炉技术外,不使用焦炭等各种工艺炼铁技术的统称,根据相应产品的形态,非高炉炼铁技术可以分为直接还原炼铁技术和熔融还原炼铁技术。非高炉炼铁技术具有一定的优势所在,具体来讲其能够有效节约能源,同时投资低、生产成本低,因此能够满足当前炼铁技术发展的基本需求。     

熔融还原炼铁技术发展情况和未来的思考

由于全球钢铁冶炼资源的变化和环保要求的提升,非高炉炼铁技术越来越受到业界人士的高度关注。近年来,在非高炉炼铁领域,新工艺、新技术层出不穷,结合这些新的前沿技术,特别是重点介绍几种有产业化前景的熔融还原技术（COREX、FINEX、HIsmelt）,并结合宝钢集团在COREX-3000的生产操作实践、探索与创新,较客观地指出了熔融还原炼铁技术目前存在的不足和缺陷,并结合宝钢在这些方面的实践,提出未来发展熔融还原炼铁技术需要关注的内容。     

HIsmelt熔融还原工艺的发展及展望

在我国“双碳”目标的提出下，钢铁企业的节能减排迫在眉睫，非高炉炼铁工艺因在环保与节能上具有一定优势，在近些年得到迅速发展。其中，HIsmelt熔融还原工艺是主要的非高炉炼铁工艺之一。介绍了HIsmelt工艺的发展背景，主要阐述了工艺流程、冶炼特点，以及现有工艺技术创新，同时对该工艺未来发展进行了展望。HIsmelt工艺具有原料操作灵活性高、设备投资低、铁水质量高、总能耗低等优点，我国引进工艺后在矿粉预热预还原工艺、炉缸耐材寿命、煤气利用、喷吹优化、出铁优化等方面具有突破性创新。在此基础上，提出应加强HIsmelt工艺冶炼特殊矿种的理论研究，从而实现对特殊矿种的冶炼；建议与电炉生产相结合，有望实现新的非高炉-电炉冶炼体系；提出与氢冶金技术相结合，进一步提高还原效率和降低CO₂排放，其具体操作可行性还有待进一步实验研究。     

直接还原技术的现状

文章简述了直接还原技术的现状,其发展速度比预计的慢。目前,以气体还原剂法为主流,而以煤为还原剂的方法亦受到人们普遍重视,并得到迅速开发,已工业化的各种工艺在不断改进完善,效益不断提高,单机能力不断扩大,新工艺方法不断涌现。熔化还原克服了直接还原的不足而发展迅速,成为目前非高炉炼铁瞩目的方向,化石燃料以外的能源炼铁已被列入研究计划。文章还展望了直接还原和熔化还原在钢铁冶金工业中的前景和地位,并讨论了非高炉炼铁在我国钢铁工业中的前景。     

碳循环氧气高炉内软熔带上部炉料反应行为

近年来，在中国“碳达峰”“碳中和”战略背景下，低碳高炉炼铁已成为中国低碳冶金技术发展的重要方向。在高炉炼铁工序，由于大量使用化石燃料及炉顶煤气利用率低，导致CO₂排放量过多。为降低高炉炼铁的碳排放，提出富氢碳循环氧气高炉新工艺。以碳循环氧气高炉为研究对象，通过数值模拟与实验室试验相结合的方式，对高炉内软熔带上部含铁炉料的还原行为和焦炭气化行为进行了研究。通过SEM-EDS对烧结矿和球团矿的还原程度及渣铁分离现象加以分析，同时采用矿相显微镜对焦炭气化后的微观形貌进行表征。通过数值模拟和实验室试验得到的高炉内含铁炉料还原度变化规律基本一致，验证了数值模拟与实验室试验相结合方法的可行性。研究表明，在高炉的同一竖直方向上，随着位置的降低，含铁炉料的还原度和金属化率不断升高，焦炭的气化率不断上升。在高炉中心位置软熔带上方，含铁炉料的还原度为0.91,金属化率为67.58%,焦炭的气化率为20.91%。在高炉边缘位置软熔带上方，含铁炉料的还原度为1,金属化率为96.91%,焦炭的气化率为21.36%。并且，随着炉料下行，还原后含铁炉料的金属铁面积越大，渣铁分离越明显，观察到的...     

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。     

煤基低温冶金技术的研究

高炉炼铁法和熔融还原法属于高温冶金流程,其缺点是能耗高、污染严重。气基直接还原法受我国天然气资源的限制,很难得到发展。煤基直接还原法由于生产力低、能耗过高,发展缓慢。煤基低温快速还原炼铁新工艺,能够在600℃左右实现煤粉快速还原铁矿粉,具有还原温度低、效率高、能耗低、污染小等特点,有望成为一种有前途的炼铁工艺。新工艺不仅能处理铁矿粉,还能处理钒钛磁铁矿和钛铁矿等矿种。在实验的基础上,提出了煤基低温冶金学。     

炼铁新技术及基础理论研究进展

从炼铁新技术及基础理论研究方面介绍了烧结球团提质降耗新技术、焦炭在高炉内行为解析研究、高炉喷吹清洁燃料技术、高炉长寿技术、高炉炼铁数据建模技术以及冶金尘泥再处理技术。从基础研究出发,提出了目前最具有潜力的炼铁新技术;然后在国家碳中和战略的大背景下,综述了目前国际上的非高炉炼铁技术研究进展,为我国低碳炼铁发展提供依据;最后从最新微观研究手段出发,介绍了目前炼铁研究领域在微观尺度的研究进展,多尺度综合调控研究高炉炼铁过程机理,为未来低碳炼铁发展方向提供思路。      

等离子体还原技术在冶金工艺中的应用

双碳战略是钢铁行业实现绿色低碳转型的重要路线,针对该路线产生了诸如氢冶金等一系列理论和工艺技术。目前应用于工业还原炼铁新工艺主要有Corex、HIsmelt等,而等离子体冶金作为炼铁新工艺仍处在实验室阶段。主要对低温和高温等离子体还原炼铁国内外研究做相关阐述。低温等离子体还原更具热力学优势,能降低反应所需活化能,而高温等离子体虽能用于还原,但由于温度和速度的限制其还原效率较低。然而低温等离子体还原炼铁机制尚不清晰,针对多元组分反应路径不明等问题是未来的研究方向。针对等离子体在冶金其他方面的应用,介绍了其在炉外精炼和中间包加热中的作用及特点。等离子体技术在冶金行业的应用具有广阔的前景和巨大的潜力,但仍存在部分领域和方向机制不明、应用脱节等问题,未来针对其在低温领域的扩展应用是低碳冶金的重要课题,推动等离子体冶金的理论构建和工业应用是今后冶金工作者的重要挑战和机遇。     

低碳绿色炼铁技术发展动态及展望

 当前,为积极应对气候变化等一系列问题,世界各国纷纷提出了绿色减排计划。与此同时,中国相应提出了“碳达峰、碳中和”节能减排目标,并以“1+N”等政策体系作为实现可持续发展战略、积极应对气候变化、履行大国义务的核心支持。钢铁工业作为31个制造业门类中碳排放量最大的行业,自然而然成为节能减排战役中的“排头兵”。目前,复杂的高炉生产工艺仍然以煤、焦等化石资源作为主要燃料,使得其成为钢铁流程中的碳耗大户、碳排放大户、污染排放大户,因此高炉炼铁工艺的绿色低碳转型升级已迫在眉睫。从背景介绍、发展动态以及未来发展展望这3大部分对低碳绿色炼铁技术进行论述,其中对绿色低碳炼铁技术发展动态部分进行了详细阐述。首先就优化节能低碳操作和构建循环经济环保圈两个层面,从精细炉料操作、提升生产技术等多个角度讨论了如何实现高炉工艺低碳绿色炼铁;其次从非高炉领域入手,对直接还原工艺和熔融还原工艺的国内外发展现状进行阐述,并进行了相应的比较与分类汇总;之后从创新型炼铁工艺(氢冶金、智能化炼铁)角度探讨了此类技术的发展态势。最后,综合当前绿色低碳炼铁技术发展最新动态进行了5个方面的展望,明确了“绿色低碳为方向,节能减排是目标”的任务方向。     

铜闪速熔炼工艺

随着国内外市场的融通以及铜市场的全球化,我国的铜冶炼工业面临着更严峻的竞争和挑战,其焦点主要是产品质量、生产成本以及环境保护。本文通过介绍闪速熔炼在中国工艺、设备的发展,阐述了闪速熔炼技术的优势,并展望了闪速熔炼的未来。     

闪速熔炼中制氧的节能

本文分析了在有色行业先进的闪速熔炼工艺采用富氧的状况,并针对行业特点,提出了有关制氧节能措施。     

气力输送技术在重有色冶炼中的应用

气力输送技术具有高效、节能、环保等优点,被广泛用于化工、饲料输送、钢铁、冶金等行业中的粉尘、颗粒物料的输送.阐述了气力输送技术的工作原理;输送方式的分类:即负压吸送式气力输送和正压压送式气力输送;输送方式的选择需要根据实际工艺要求、输送能力、物料性质、输送距离等参数来确定.重点对气力输送技术在重有色冶金行业中的应用进行了评述,气力输送技术较早应用于锌精矿输送,通过技术改进后成功将气力输送技术应用于ISP烧结烟尘的输送,针对闪速炼铜工艺中物料的性质,提出了合适的输送方式,为铜冶炼厂粉料输送技术的设计和选择提供了参考.随着气力输送技术的研究与应用不断取得进步,在重有色冶炼行业的应用也将越来越广泛,效果越来越显著.      

烟化炉—余热锅炉一体化研制

本介绍一种重有色冶金工艺,烟化炉－余热锅炉的研制过程。采用一体化设计思想,把烟化炉和余热锅炉有机地结合在一起,既改善了烟化炉的史炼状况和余热锅炉技术操作条件,又解决在间断生产条件下实现连续供汽的技术难题,并实现烟化炉余热的全面回收。     

铅冶炼技术的发展现状及旋涡闪速炼铅工艺

铅是发展国民经济的重要基础原材料,然而,传统的烧结-鼓风炉熔炼工艺具有能耗大和污染重等缺陷,因此,加快铅冶炼技术的科技进步对整个国民经济的可持续发展具有重要意义.文中综述了Kivcet法、QSL法、Kaldo法、Ausmelt/Isasmelt法、SKS法等国内外直接炼铅新工艺,重点介绍了具有我国自主知识产权的旋涡闪速炼铅工艺过程、主要设备及技术特点.     

闪速冶金在金隆铜业的进步—中国“冷风”闪速炉投产5周年

2001年11月8日,国家“八五”重点工程安徽金隆铜业迎来了投产5周年的纪念日。文章介绍了金隆铜业的建设背景及其在闪速冶金领域所取得的技术进步,并就今后的发展提出了新的研究课题。     

火法炼铜技术综述

目前火法熔炼技术发展迅速并得到广泛的应用,在铜工业生产中已明确提出"清洁生产"的目标。环境意识要求清洁的生产工艺,即工艺过程中极少排放废物,对火法炼铜技术的进一步完善提出了更高的要求。本文叙述了目前世界火法炼铜的主要工艺、工业生产实例及进展情况,对现代铜冶金新方法-闪速熔炼、熔池熔炼以及其它熔炼技术作了较为详细的介绍,并指出了铜火法冶炼存在的问题及今后的主要技术发展方向。     

氢冶金竖炉还原域的数值模拟分析

钢铁工业是中国国民经济发展的重要基础产业,在中国"碳达峰、碳中和"的背景下,低碳生产已成为钢铁行业新的竞争力.环境意识的日益提高迫切需要开发创新技术,氢冶金在炼铁环节利用清洁和可再生能源,是全世界公认的最清洁环保的冶金技术.H2的利用可以减少炼铁过程产生的温室气体,从源头上减少碳还原剂带入的排放.氢冶金竖炉的数值模拟是...