氢基竖炉直接还原技术研究现状及展望

概述了国内外氢基竖炉直接还原工艺的发展现状,总结分析了在我国资源及能源条件下气基竖炉直接还原技术发展需要解决的关键问题,包含氢基竖炉专用氧化球团制备技术、氢基竖炉高效直接还原技术、绿色高效制氢技术。基于钢铁生产全流程考虑矿粉磨选工艺的投入,生产全铁品位高于65%,S、P含量低的纯铁精粉球团,可解决我国直接还原铁优质原料缺少的技术难题;或在氢基竖炉炉料中加入块矿、高炉用球团矿,是直接还原技术发展的方向;在高温还原气制备过程中,积碳导致堵塞设备、管道和阀门等风险,需密切关注;绿色高效制氢技术中,风电制氢技术(PEM)成本将会大幅下降,具有明显市场竞争优势。大幅度降低绿氢的制备成本,将是未来气基竖炉直接还原技术发展的主要推动力,利用过剩的焦炉煤气、石化行业副产氢气资源和局部地区相对丰富的天然气资源生产直接还原铁,为实现气基竖炉向全氢还原过渡提供重要支撑。     

气基竖炉直接还原技术的发展现状与展望

 阐述了气基竖炉直接还原工艺的技术特点和发展现状,分析了在中国资源和能源条件下气基竖炉直接还原技术发展所面临的主要问题。基于气基竖炉直接还原工艺的特点,对该工艺的原料、还原气等进行了分析研究。指出非常规天然气资源的有效开采和加压煤制气工艺投资、运行成本的显著降低,将是未来气基竖炉直接还原技术发展的主要推动力,同时利用钢铁企业过剩的煤气资源和中国局部地区相对丰富的天然气资源生产直接还原铁,是今后中国气基竖炉直接还原技术发展的重要方向。参照唐山地区的原料和能源价格,对年产量为80万t/a的直接还原铁装置的生产成本和技术经济可行性进行了分析,分析结果表明：原燃料价格波动对DRI成本影响显著,其中还原气成本约占DRI生产成本的10%~25%;若按DRI替代转炉废钢计算效益,要求天然气价格低于1.8元/m3。     

氢基竖炉条件下制备不同金属化率球团研究

随着钢铁行业碳减排压力的增大,氢冶金技术的应用可有效降低碳排放,其中氢冶金气基竖炉生产工艺受到了国内外的广泛关注。气基竖炉生产的高金属化率DRI可进入电炉生产优质钢材,同时也可生产出50%金属化率的球团作高炉炼铁原料。本文基于典型的氢冶金气氛及温度条件,综合考虑其还原行为,研究了生产不同金属化率球团的适宜工艺参数。结果表明：随着温度升高及还原气中氢气配比的增加,还原速率明显升高,还原后强度降低,还原膨胀指数升高;纯氢与富氢气氛(建议采用HYL气氛)下,在还原温度为1 000℃时,适宜生产92%金属化率DRI;纯氢气氛在还原温度为950℃与富氢气氛(建议采用HYL气氛)在还原温度为1 000℃条件下,适宜制备50%金属化率球团。     

委内瑞拉用佩利多生产赤铁矿球团的半工业性试验

1 前言当今,有机粘结剂在高炉及直接还原球团生产中的作用已引起了世界各地人们的极大兴趣。有机粘结剂可以降低球团最终脉石含量,提高球团质量,给钢铁生产带来效益。本文提出了用佩利多(Peridur)XC3作粘结剂的高炉和直接还原球团的评定结     

烧结球团

济钢竖炉球团近几年的技术进步；降低球团矿FeO含量的生产实践；鞍钢球团技术的发展；津西竖炉球团生产实践及探索。[编者按]     

球团竖炉预热焙烧过程解析

对球团竖炉的预热带、焙烧带解析得到，影响球团竖炉利用系数的主要因素是焙烧风与球团矿的气、固热流比，以及焙烧风中氧气的含量。在生产条件允许的情况下，尽可能提高进入炉内的焙烧风流量以及氧含量，是提高竖炉利用系数的有效措施。设法增加进入炉内的焙烧风流量以及氧含量是竖炉生产亟待研究解决的问题。     

含钒钛铁精矿氧化球团气基竖炉直接还原模拟试验

我国钒钛磁铁矿资源丰富,但综合利用难度大,现有工艺仍存在一些问题,工艺流程还有待完善和革新。气基竖炉直接还原-电炉熔分新工艺为钒钛磁铁矿资源清洁高效综合利用提供了新途径。以含钒钛的铁精矿为原料制备氧化球团,模拟气基竖炉直接还原条件,研究了还原气组分和温度对球团的还原进程、还原膨胀以及还原强度的影响。结果表明:以钒钛铁精矿为原料,配加1%膨润土,在1 250℃下焙烧20 min后,所制备氧化球团性能良好,具有较高的抗压强度。在恒定还原气组分(纯H2、H2/CO=2.5、H2/CO=1、H2/CO=0.4和纯CO)和温度(850、900、950和1 000℃)下,钒钛铁精矿球团还原速率快、还原膨胀率小(<20%),可满足气基竖炉直接还原工艺要求。煤制气-气基竖炉直接还原凭借其能耗小、环境友好、单机产能大、产品质量好等优点,将在钒钛磁铁矿资源高效清洁综合利用领域得到发展。     

宣钢球团精矿粉造球试验研究

宣钢有2座8m^2竖炉和士竖炉生产球团矿，原料的质量良莠不齐，给球团生产带来了一定的困难，对球团矿的产量和质量都带来了不利的影响。为了提高宣钢球团生产的效益，需要对其生产用原料进行造球性能试验研究，以确定球团生产原料的优劣，为球团原料的采购和生产提供参考依据。     

钒钛专利

正专利名称:气基竖炉直接还原—电炉熔分钒钛磁铁矿的工艺专利申请号:201310216599.8专利公开号:CN103255255A申请日:2013-06-03公开日:2013-08-21申请人:中冶赛迪工程技术股份有限公司本发明公开了一种气基竖炉直接还原—电炉熔分钒钛磁铁矿的工艺,包括以下步骤:a.制成品球团;b.将成品钒钛矿球团作为原料装入直接还原竖炉内,并向竖炉内通入还原气,还原球团矿得到热态直接还原铁;c.将热态直接还原铁热送至熔分电炉     

竖炉球团提镁试验研究与实践

基于龙钢现有条件及实验数据,开展了竖炉生产镁质球团的工业试验,重点分析了竖炉使用轻烧镁粉后球团矿质量及冶金性能的变化规律.实践表明,配加轻烧镁粉后,随MgO含量的提高,生球落下强度和抗压强度均呈增大趋势,成品球团抗压强度1500～2000 N合格率逐渐升高,还原度指标和RDI+3.15提升,高炉料的软化区间降低13℃,...     

直接还原铁生产技术的现状及展望

 分析了世界及中国直接还原铁的技术现状。直接还原工艺可以摆脱焦煤资源短缺的束缚,降低CO2排放,促进资源综合利用,且高品质的直接还原铁是生产洁净钢不可缺少的原材料,是钢铁工业发展不可缺少的组成部分。随着铁矿精选技术、煤制气技术的成熟,从及气基竖炉生产规模的不断增大,煤制气→竖炉将成为中国主要的直接还原生产工艺。高温高料层PSH工艺应当具有良好的应用前景。回转窑、隧道窑等工艺在特定地区可适当发展,但不会成为直接还原铁生产的主流。     

直接还原技术进展及其在中国的发展

近年来,全球直接还原铁(DRI/HBI)产量和需求逐年增加,表明直接还原技术是钢铁工业不可缺少的组成部分,有助于炼铁生产摆脱焦煤资源短缺的羁绊,降低钢铁生产能耗,提高钢铁产品质量和品质。气基竖炉生产规模不断增大,成为主要的生产工艺;竖炉直接还原铁热装热送技术的发展进一步降低了工序能耗。回转窑、隧道窑等工艺在特定地区迅速发展,但很难成为直接还原铁生产的主流。我国具备发展直接还原生产的资源条件和技术基础,煤制气—气基竖炉技术是可能的主要发展方向。     

直接还原铁生产概况及发展

介绍了近年国内外直接还原铁生产概况,分析了不同直接还原工艺的状况,认为Midrex是最主要的直接还原铁生产工艺,资源条件决定了煤基回转窑法仍将是我国直接还原铁生产的主要方法,但应重视气基竖炉还原工艺的开发研究工作.我国直接还原铁仍将有较大的市场需求.生产规模过小、工艺设备落后是限制我国直接还原生产发展主要原因.此外,应建立稳定畅通的原料供应渠道.     

基于遗传算法DRI竖炉内流场的影响因素

 气基直接还原铁（DRI）竖炉内的气流分布对DRI生产过程有着重要影响。利用分析软件ANSYS对直接还原铁竖炉内还原气气流分布规律及其影响因素进行研究。模拟分析中将球团矿简化为多孔介质,通过试验测得的惯性阻力系数和黏性阻力系数作为模拟过程的一个基础输入参数。将计算结果通过神经网络找到相互的映射关系,得到气基竖炉部分工艺参数与炉内压强、过渡段串流情况的关系。通过遗传算法优化,得出竖炉内理想气流分布时的状态影响因素。研究结果显示,炉内气流分布状况与状态影响因素有直接关系,并得出影响竖炉内合理流场的主要状态影响因素为炉顶压强和冷却气出口压强。     

影响邢钢8 m2竖炉球团质量和产量的因素分析

根据邢钢8 m2竖炉的炉型和热工制度,找出了工艺中存在的问题及其对球团生产的影响.通过对各区的极限产量计算,指出生球干燥是竖炉提高球团产量的限制性因素,认为如果干燥能力与焙烧能力相匹配,生产能力可以提高一倍以上.     

回转窑一步法直接还原铁生产的试验研究

以新疆磁铁精矿为原料,采用一步法直接还原,研究高强度、高还原性预热球团的制备及煤基直接还原的工艺.研究了实验室转鼓模拟回转窑装置中直接还原铁的生产工艺.讨论了配碳比、反应温度、反应时间等工艺参数对金属化率、脱硫率等回转窑直接还原铁的主要质量指标的影响,提出了本试验原料条件下,回转窑生产直接还原铁的最佳工艺参数.研究结果...     

电炉炼钢原料及直接还原铁生产技术

中国电炉炼钢的铁源原料由废钢铁料、生铁块、热铁水、直接还原铁等组成。直接还原铁(DRI/HBI)是电炉冶炼纯净钢最佳的残留元素的稀释剂。直接还原是钢铁工业技术发展的重要方向,气基竖炉和煤基回转窑是成熟的直接还原工业化生产技术。中国直接还铁的生产仍处于起步时期,2008年产量约60万t,占世界总产量不足1.0%。直接还原铁在中国有广阔的发展前景,以国内铁矿资源为原料的氧化球团-煤制气-竖炉是中国发展直接还原铁的主要方向。     

粗煤气铁矿颗粒床高温除尘联产直接还原铁工艺及估算

在煤灰熔点高于直接还原铁还原温度200℃的条件下,以直接还原竖炉作为移动颗粒床除尘器为核心技术的3段连续除尘,以铁矿煤球团为直接还原铁原料和移动颗粒床除尘颗粒,粗煤气显热可以直接用于生产直接还原铁。粗煤气显热约占煤炭气化热值的13%,估算联产直接还原铁显热利用效率可达70%以上,与现有的粗煤气废锅发电比,综合热效率提高约2倍,直接还原铁能耗303kg（C）/t.Fe,可以实现温室气体近零排放,减排CO₂约1.7t/t.Fe。可以在不减少粗煤气化学热能（H₂+CO）,联产直接还原铁的同时解决粗煤气的高温除尘与净化问题。     

生产高质量的球团矿

通过中外球团矿的质量对比,找出了我国目前球团矿质量的差距,并分析了在球团矿生产中的各种影响因素,指出了生产高质量球团矿的必要性和改进方向。