熔融还原新工艺简介

(接上期) 2.3 Hlsmelt熔融还原炼铁工艺 HIsmelt直接熔融还原工艺(前苏联的пжв法与其类似)是直接使用粉矿或其它含铁粉料和非焦煤生产铁水的一项新技术.把铁矿粉、煤粉和溶剂吹到铁水熔池中,经过一系列的物理、化学反应,含铁料中的脉石、煤中灰分和溶剂融合成炉渣,氧化铁在液态中最终还原,所有的反应都是在一个立式熔融炉中进行.     

HIsmelt熔融还原工艺生产铁水装置将落户莱钢

[本刊讯 ]　近日 ,莱钢与澳大利亚力拓集团签署了“莱钢 -力拓HIsmelt设备工艺许可协议” ,引进直接熔融还原炼铁技术 ,这标志着直接熔融还原工艺生产铁水的新型炼铁厂将在莱钢诞生。HIsmelt直接熔融还原工艺是直接使用粉矿或其他含铁粉料和非焦煤生产铁水的一项新技术。把铁矿粉、煤粉和熔剂吹到铁水熔池中 ,经过一系列的物理反应和化学反应 ,含铁料中的脉石、煤中灰分和熔剂融合成炉渣 ,氧化铁在液态中最终还原 ,所有的反应都是在一个立式熔融炉中进行。该工艺主要优势是无需建造传统炼焦炉、竖炉和烧结机 ,不用焦炭、球团和烧结矿 ,可…     

多约束条件下回转窑-氧煤燃烧熔分炉热工分析

 传统高炉炼铁工艺具有冶炼流程长、污染物排放大的问题,因此非高炉炼铁技术引起了国内外学者的广泛关注。通过建立热量与物料平衡耦合的数学模型,对回转窑预还原-氧煤燃烧熔分炉物料平衡和热平衡进行计算,揭示不同金属化率、煤气氧化度及鼓风氧含量条件下的热工参数变化规律,最后使用Lingo软件对工艺进行热工分析,确定回转窑内预还原金属化率等与熔分炉适宜煤粉消耗量的关系。结果表明,升高金属化率、煤气氧化度及鼓风氧含量均可以降低工艺煤耗和氧耗,但煤气量及煤气热值并不会随着操作参数的升高而达到最优,在对工况参数进行最优求解后得知,在炉料金属化率为70%、熔分炉煤气氧化度为16%且鼓风氧为100%时,回转窑-氧煤燃烧熔分炉工况条件最好。     

COREX 3000熔融还原炼铁工艺能量利用特征

COREX熔融还原炼铁工艺采用非炼焦煤直接炼铁,解决了当今焦炭资源短缺的问题,缩短了工艺流程,显著减轻了炼铁工业对环境的污染程度;且能生产出与高炉相媲美的优质铁水,生产过程产生的大量优质煤气可用于生产海绵铁或发电等多级利用,成为当代冶金工业的前沿技术。鉴于此,在物料平衡和热平衡计算的基础上,分析了COREX 3000熔融还原炼铁工艺能量利用的特征,指出其降低能耗的方向。     

高炉全氧炼铁

高炉全氧炼铁工艺采用氧气代替热风，提高煤粉燃烧速度和风口理论燃烧温度，大幅度提高高炉煤粉喷吹量和冶炼强度。喷煤量可达300～350kg，／t铁，焦比可达150kg／t铁。近年除德国提出Fink高炉全氧炼铁流程外，加拿大．日本钢管公司（NKK）和我国研究人员也先后提出不同流程。除日本钢管公司流程在3．9m3试验高炉上进行过试验外．其他流程还处于数学模拟计算研究阶段，现在判断哪一个流程更有实用价值还为期过早。和传统高炉相比它有如下优点：①生产率大幅度提高。由于单位生铁炉缸煤气发生量锐减，冶炼强度可大幅度提高。不同方案的全氧…     

铁水w（Si）对高炉碳排放量的影响

高炉炼铁排放CO2是钢铁行业温室气体排放的主要来源,CO2的产生与高炉内众多条件相关。应用物料平衡计算与热平衡计算,根据国内某高炉原料条件与冶炼参数,主要计算分析铁水w（Si）对焦比、碳排放量的影响,得出了定性定量的关系：在本文的计算条件下,铁水w（Si）每升高0.1%,焦比吨铁增加4.54 kg,碳排放量吨铁增加7....     

回转窑预还原-氧煤燃烧熔分炼铁技术分析

针对高炉炼铁存在工艺流程长、焦炭依赖度高、环境污染大等问题,提出了一种回转窑预还原-氧煤燃烧熔分炼铁新工艺。该工艺具有原料适应性广,不需要消耗焦炭,污染物排放少,适合冶炼特殊铁矿资源等特点。通过建立数学模型,对该工艺进行了数值模拟。计算结果表明,回转窑预还原炉料的金属化率、熔分炉煤气的氧化度和鼓风氧含量对冶炼工艺煤耗和氧耗影响较大,煤粉和氧气消耗随着预还原炉料金属化率的升高,熔分炉煤气氧化度的增大和鼓风氧含量的升高而降低。该工艺对冶炼特殊铁矿资源具有显著优势,可以弥补高炉冶炼的不足,对降低燃料消耗和减少CO_2排放具有重大意义。     

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。     

玉钢3号高炉钒钛矿冶炼铁量平衡研究

通过对云南玉溪新兴钢铁公司3号高炉(1080 m3)铁量平衡情况分析,得出渣中带铁和铁罐粘结是铁损高的主要因素.通过对炉渣进行扫描电镜分析和对铁水Ti溶解度的计算,查明Ti(C,N)的生成是钒钛矿冶炼铁损高的主要原因.研究了w(Ti)和铁水温度与铁损的关系,得出铁损随w(Ti)增加而升高,随铁水温度升高而降低.     

COREX熔融气化炉热模拟研究

以不同配矿，配煤方案和鼓风条件，研究了熔融气化炉熔炼过程产生的煤炭汉化床，海绵铁金属化率，煤质，炉渣碱度和成分，下料速度，燃烧强度，炉缸热量等对冶炼过程和铁水质量的影响。     

山东墨龙HIsmelt工艺生产运行概况及主要特点

山东墨龙HIsmelt新工艺采用非焦煤粉在熔融还原炉中还原含铁原料,后经过铸造过程,最终生产出特种铸造生铁,为高端制造行业（如核电）提供原材料,该工艺是冶金领域的革命性新技术。首先介绍了山东墨龙HIsmelt铸锻工厂的概况及熔融还原炉的反应机理;其次对山东墨龙HIsmelt工艺的主要生产指标进行了分析,结果表明,山东墨龙HIsmelt工厂主要生产指标已明显优于力拓HIsmelt工厂,其所生产的特种铸造生铁磷质量分数低,基本不含硅、锰等元素,其他5种有害元素（铅、锡、砷、锑和铋）含量非常低,满足了高端制造业对铁原料的要求;最后总结了山东墨龙HIsmelt生产过程的特点,分析了在生产过程中如何通过熔融还原炉中的三大操作制度（调节喷煤量、调整含铁物料喷吹量和调整热风中的富氧量）的协同作用来调整炉内冶炼状态,并且对冶炼温度的影响和煤耗的确定进行了探讨。     

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。     

HIsmelt炼铁工艺

非高炉炼铁HIsmelt工艺特征是:向熔池内直接喷吹铁矿粉和煤粉,形成熔炼炉下部的熔炼和上部鼓入富氧热风形成的二次燃烧。其核心是:通过喷溅完成上部燃烧区(高氧势)到下部熔炼区(低氧势)的热传递。西澳奎纳纳(Kwinana)建成首座80万t/a的HIsmelt工厂。2005年4～10月完成热调试,从此进入长时间的生产摸索期。主体冶炼工艺表明其生产率可达设计产能的75%～80%,主工艺喷吹煤比约为800kg/t。热矿喷吹系统(外围)可进一步优化,如果2010年市场形势好转,将对其进行改进,并会将熔炼炉排出的煤气引入矿粉预热器,以期提高生产率,接近设计产能的100%,且煤比降至约700kg/t。由于一些原因,工厂作业率不是很理想。低的作业率(即频繁开停)导致耐材寿命很短。为了延长耐材寿命,2008年工厂安装了一套铜质水冷渣线冷却器,显著延长了炉役周期,并极大提升了工厂的操作水平。HIsmelt的熔炼炉是关键所在,除此外其他影响作业率的因素在奎纳纳已不是问题。目前就是不断解决限制产能发挥的各种问题。     

Technical analysis on ironmaking process of rotary kiln pre- reduction and smelting by coal and oxygen

The traditional blast furnace ironmaking process has many problems such as long process flow, high dependence on coke and large environmental pollution. In order to solve these problems, the new ironmaking process of rotary kiln pre- reduction and smelting by coal and oxygen was developed. This new process has advantages of wide raw material adaptability, no coke consumption, less pollutant emissions and suitable for special iron ore resources. The mathematical model of the new process was established. Numerical simulation results show that the metallization rate of pre- reduction iron, smelting furnace gas oxidation degree and blast air oxygen content have great influence on coal and oxygen consumption. The coal and oxygen consumption reduces with the increase of pre- reduction iron metallization rate, the rise of oxygen degree of coal gas or the decrease of oxygen content of blast air. This process has a significant advantage in smelting special iron ore resources, which can make up the shortage of blast furnace ironmaking. It is also of great significance to reduce fuel consumption and CO2 emissions.     

高炉生产综合诊控模型研发及应用

 钢铁工业是国民支柱产业,炼铁高炉能耗和成本的高低,在很大程度上决定了一个钢铁联合企业在区域市场的竞争力。从现实条件出发,依靠装备技术进步和信息化手段,通过加强对高炉生产数据的在线跟踪、综合分析及研究,不断优化高炉冶炼标准化、精准化操作模式,合理地处理好具体技术装备、原燃料和高炉4大操作制度的关系,处理好不断上升的煤气流和不断下降的炉料的相关传质、传热关系,为生产管理、技术人员、操作人员寻求合理的高炉操作制度提供依据,成为实现高炉冶炼过程定量化、高效化的一条根本途径。基于炼铁基础理论,通过计算机信息化手段,研发了具有对高炉冶炼过程中煤气流在线诊断、量化评价、优化等功能的生产综合诊控模型并得到应用。通过对高炉冶炼过程中煤气流分布指数、布料矩阵、综合冶炼参数进行适时计算、跟踪及潜力分析,对渣铁成分和指标进行预测预控,得到在具体原燃料条件下高炉进一步挖掘潜力时对布料、送风及渣铁制度等与指标控制相关联复杂相互影响关系数据的量化处理。进而得出满足具体冶炼条件下改善技术指标的冶炼控制措施,并利用物料平衡、热平衡模型对冶炼因素调整进行效果检测。应用结果表明,系列模型的应用有利于形成在具体条件下新的更为匹配的煤气流分布,综合冶炼参数更为和谐,在客观条件改善较小的情况下,喷吹煤粉相对置换比大于1.0,实现了低w(Si)、稳w(Si)冶炼,获得了较高的高炉热量利用率。同比上一年入炉品位条件,实现利用系数、燃料比等指标显著改善。     

HIsmelt主反应器传热数值模拟研究进展北大核心CSCD

HIsmelt作为新兴非高炉炼铁工艺之一,得益于其在原料、工艺以及环境等方面的突出优势,迅速成为各个钢铁行业关注的焦点。然而,在工业试验与实际生产过程中发现,HIsmelt主反应器烟气温度过高而铁水温度较低,相比高炉而言,其上下部换热效率有待进一步提高。通过对HIsmelt炉内换热数值模拟的相关研究进行回顾,从矿石预处理入手,再到渣铁熔池和流场射流2个区域,对不同操作及设计参数下的炉内换热模拟过程进行综述。分析探讨了其模拟流程优缺点及后续研究方向,期望可以促进HIsmelt主反应器上下部热量高效传递,提升HIsmelt工艺热量利用效率,推动HIsmelt流程在中国平稳发展。     

Application of carbon composite iron ore hot briquette to innovative ironmaking process

As a new type of ironmaking raw materials,carbon composite iron ore hot briquette(CCB) is the product of fine iron ore and fine coal by hot briquetting process.On basis of experimental research on the manufacturing and metallurgical properties of CCB,this study focused on the application of CCB to blast furnace ironmaking and newly-developed shaft furnace smelting reduction processes.Firstly,the metallurgical properties of CCB are experimentally tested and compared with the common iron-bearing burdens.Th...     

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。     

煤粉含碳球团炼铁半工业试验

作者提出一种以非焦煤和含煤球团为原料,用煤粉化铁炉连续生产铁水的方法。该工艺由煤粉,空气在前炉中旋转燃烧供热,燃烧产生的高温煤气经过火道进入竖炉,逆流预热预还原冷固结含煤球团,预还原后的球团在竖炉下部和火道中熔化,过热并进行终还原,最后流入前炉完成渣—铁分离。在已完成的半工业试验中,冶炼耗煤量为916 kg/t铁水,耗电量为80 kwh/t铁水,生产率为6 t铁水/(m~3·d)。本工艺可发展成一种只用非焦煤和铁精矿粉生产铁水的生产工艺。     

两步三段式厚渣层铁浴熔融还原炼铁工艺

针对目前熔融还原设备无法将煤气二次燃烧氧化区与铁氧化物还原区隔离而导致能耗偏高的问题,提出了一种两步三段式厚渣层铁浴熔融还原炼铁工艺,以期利用厚渣层冶炼的方法使得氧化区与还原区的梯度隔离。设计了主反应器铁浴炉尺寸与产能,并建立了工艺的整体静态模型,考察了球团金属化率与铁浴炉炉顶煤气氧化度对工艺煤耗、氧耗以及能耗的影响。在选定的适宜操作参数,即煤气氧化度55%,球团金属化率80%条件下,冶炼1t铁水,消耗球团矿1 869.83kg,煤粉674.07kg,同时得到还原度71%的改质煤气898.44kg。结合反应器的设计产能,反应器可处理球团矿3 793.66kg/(h·m2)。