非高炉炼铁现状及中国钢铁工艺发展方向

概述了我国炼铁工艺现状以及非高炉炼铁工艺最新进展,结合我国国情以及发达国家钢铁工业发展经验,提出我国钢铁工业的发展方向应为DRI(废钢)-电炉短流程。相比传统高炉-转炉流程,DRI-电炉短流程可实现节能50%、减少污染物排放量70%以上。同时,基于煤制气工艺的合理选择与评价,对天然气竖炉和煤制气-竖炉的技术经济性进行了对比分析,发现煤气成本(设备折旧15年)约为0.5元/m~3时,流化床法煤制气-气基竖炉即可与天然气成本2元/m~3的天然气竖炉竞争。在对我国非高炉炼铁现状的研究基础上,简要叙述了东北大学煤制气-气基竖炉中试工程相关进展。     

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.     

非高炉炼铁工艺现状及未来适应性分析

在国家产业升级、节能减排的大背景下,钢铁节能减排、清洁生产、最大限度地减少烧结和焦化工序的SO_2、NO_X、CO_2和烟粉尘排放、构筑绿色产业体系,是我国钢铁企业转型升级的主要目标。非高炉炼铁工艺对炼铁工序的节能减排、实现生产过程环境友好、降低炼铁对主焦煤的依赖具有得天独厚的优势。本文通过分析非高炉炼铁主流工艺的现状,阐明了各个工艺在中国的未来适应性。随着铁矿精选技术、煤制气技术的成熟,及气基竖炉生产规模的大型化,煤制气-竖炉将成为我国主要的直接还原生产工艺。Corex工艺在特定的资源条件下,在成本、能耗和环境上的竞争力将可能超过高炉。     

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。     

气基竖炉直接还原炼铁流程重构优化

直接还原铁比较纯净、成分稳定,是电炉炼钢的优质原料。中国焦化行业产生大量焦炉煤气,适宜发展以焦炉煤气为还原气的竖炉直接还原炼铁流程,现有工艺主要有Midrex工艺和HYL-ZR工艺。为了解决Midrex工艺和HYL-ZR工艺所存在的问题,通过流程功能分析,提出气基竖炉直接还原重构优化流程,主要工序包括焦炉煤气压缩、TSA预处理、PSA脱碳、PSA提纯CH₄、富氢气加热、竖炉直接还原炼铁等。该流程不仅净化焦炉煤气,而且可分离CH₄,使还原气中H₂与CO的比例达到8,并省去CH₄重整环节,提高炉内直接还原效率。该流程前端与焦化工序连接,后端与电弧炉连接,不仅有利于钢铁联合企业资源优化配置,而且可以生产天然气,提高能源利用效率。     

高铬型钒钛磁铁矿综合利用现状及进展

高铬型钒钛磁铁矿是一种典型的多金属共伴生矿产资源,具有极高的综合利用价值。目前主要的冶炼流程为高炉—转炉。该工艺处理量大、生产规模大、技术成熟,但有价组元利用率低、资源浪费严重、环境负荷高。并且转底炉、回转窑等非高炉流程亦具有能耗高、钛渣品位低活性差等一系列缺点。基于气基竖炉直接还原的优越性,研发了高铬型钒钛矿氧化造块—气基竖炉直接还原—熔分新工艺。高铬型钒钛矿适宜氧化焙烧条件为1 300℃下焙烧20min;在1 100℃、V(H2)/V(CO)=5/2条件下还原35min,还原率达95%;最佳熔分条件为配碳比1.2,熔分温度1 650℃、熔分时间45min、CaF2配量2%(质量分数),碱度1.1。该种工艺下铁、钒、铬、钛收得率分别约为99%、98%、95%和95%,实现了有价组元的高效分离,是高铬型钒钛矿高效低碳综合利用的首选技术之一,为攀枝花钒钛矿的综合利用提供了参考。     

中国直接还原铁技术发展的现状及方向

分析了中国钢铁制造流程的特点,考察了直接还原技术在中国的发展现状,结合中国资源条件提出了直接  还原技术在中国的发展方向,设想了一个180万t/a规模壳牌煤气化与HYL/Energiron竖炉生产直接还原铁的联合工艺流程,描述了联合工艺的主要参数和技术经济指标,为煤制气生产直接还原铁的工程化提供方案参考。     

世界钢铁生产短流程工艺的发展现状及鞍钢建设短流程的建议

为了改进产品结构、扩大品种、提高钢材质量、降低成本、节约能耗、改善环境污染，使鞍钢的生产工艺和装备水平能达到２０００年时的世界先进水平，应积极开发和建设由直接还原或熔融还原、第二代超高功率直流电弧炉、薄板坯连铸和热连轧机组成的现代化短流程工艺路线。     

近年钢铁主业智能制造发展综述(上篇)

加智能制造是钢铁产业迈向高端的“催化剂”。据国内外相关钢铁智能制造专业技术文献资料,概述近年来国内外钢铁主业智能制造的科研、技术开发及生产应用状况。文献资料表明,钢铁企业积极开展、推行从料场到轧材的各个工序基于“信息化、数字化、网络化、大数据和云计算”背景下的智能制造,在工艺过程优化、生产效率、指标提升方面均取得了良好效果,一定程度上为钢铁企业即将或正在实施钢铁智能制造在技术选择、方向上提供了较为全面的借鉴。本文主要综述内容为钢铁智能制造概况和铁前原料场、烧结、球团、高炉本体及其附属系统。     

直接还原炼铁技术的最新发展

直接还原炼铁工艺根据还原剂不同分为气基与煤基.目前已获得工业应用的气基直接还原流程主要有使用球团矿或块矿的Midrex法和HyLⅢ法,以及直接使用粉矿的Finmet法.已获得工业应用的煤基直接还原流程主要有回转窑工艺和转底炉工艺,转底炉有使用球团矿的,也有直接使用粉矿的.对各种直接还原流程的工艺特点和应用情况进行了分析比较,并评述了其最新发展趋势,结合国内情况提出了一些建议.     

关于中国钢铁企业炼铁系统减碳路线的思考

节能减排是目前钢铁企业面临主要任务之一,结合中国钢铁企业炼铁系统的情况,对传统高炉炼铁流程实 现减排的技术优化措施进行了分析,介绍了以降低高炉燃料比为核心的减碳技术和低碳能源的开发利用情况;根 据气基直接还原工艺技术的要求并依据国内现有能源、资源分布状况和结构特点,展望了国内钢铁行业炼铁系统 减碳工作的前景。     

钢铁生产流程发展及先进钢铁材料研究的展望

简要介绍了氧气转炉炼钢、连续铸钢、炉外精炼及控冷控轧技术的特点及优势,指出20世纪中国钢铁工业发展所存在的问题,展望21世纪先进钢铁生产流程中氢冶金、新一代可循环钢铁流程、铸-轧-材一体化技术的实现.在此基础上,介绍先进钢铁材料的研究开发现状.     

气基竖炉直接还原球团技术的发展

论述了球团矿质量对气基竖炉直接还原生产和DRI质量的影响以及DRI质量对炼钢生产的影响.介绍了提高气基竖炉直接还原工艺用球团矿质量的技术,包括降低Si02含量、降低粘结趋势、提高还原性和提高大粒度(12.5～16.0 mm)球团比率等措施及其发展.指出若把低TFe、高脉石含量的高炉用球团矿直接用于气基直接还原竖炉,至少应该采用球团涂层技术;如果球团矿脉石含量较高,需要借助工业试验进行综合分析以确定其经济性.     

气基竖炉直接还原数值模拟分析

针对气基竖炉直接还原过程无法直接观察还原反应运行程度的难点,基于三界面未反应核模型,在忽略模型球团内部温度及假设球团还原反应的热效应完全发生在固相的条件下,建立了气基竖炉直接还原模型,对铁氧化物价态转变进行了数值模拟和验证。结果表明,由于所建立的气固模型包含3个界面,随着铁氧化物的逐级还原,每个界面的反应半径最终趋于0,而还原反应速率随着竖炉深度的增加呈现出先升高后降低的趋势。球团在竖炉内下降到3 m深度时,出现半径为15 mm的FeO反应界面,此时球团还原率约为28%。随着球团继续在竖炉内下行约2 m到达5 m的深度时,Fe₃O₄的界面半径减小为0,此时铁氧化物完全转变成了浮氏体形态,球团还原率约为34%。通过改变不同的工艺参数进行模拟可以发现,还原球团金属化率和还原率随着气体温度的升高而增大。当气体温度以50℃、还原气体流量以5 040 m³/h梯度增大时,其对应的球团金属化率分别增大8%和4%左右。相比之下,球团金属化率受下料速度的影响远超过气体温度和还原气体流量,具体表现为,当下料速度增大0.02 t/h时,金属...     

现有主要炼铁工艺的优缺点和研发方向

 对现有主要炼铁工艺的优缺点和研发的方向做了简要评述。讨论了中国炼铁工艺的差距和努力方向。在今后相当长时期内大型高炉流程仍将是主要产铁设备,高炉流程优化的目标是用足设计炉顶压力,进一步降低能耗,应通过开发以煤代焦的新技术,将大型高炉的入炉焦比降低到200 kg/t以下,节省焦炭等优质资源、改善环保。降低铁水成本,减少污染物排放量,实现炼焦厂、烧结厂的清洁生产,建设生态型钢铁企业。直接还原炼铁工艺的研发方向是加强研究粉煤加压气化生产合成煤气及利用炼钢炼焦剩余煤气,用于大中型直接还原竖炉或流化床生产优质直接还原铁。完善改进引进的COREX 3000工艺,开发使用粉矿、粉煤的技术设备,开展创新非高炉炼铁技术,形成有中国特色的熔融还原工艺。     

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。     

中国钢铁生产“碳中和”解决方案探讨

根据某工程各工序碳素流计算出全流程吨热轧钢材的直接CO₂排放量为1.786 t。以此为基数,就高炉-转炉长流程工艺的几种主要减碳技术的减碳效果进行了定量评估,发现减碳效果有限,只能作为从“碳达峰”到“碳中和”的过渡方案或最终解决方案的补充。从“碳中和”要求的角度看,以全废钢或气基还原铁+废钢为原料的电炉炼钢短流程无疑是最佳解决方案。结合中国资源条件就几种典型短流程组合方案进行了适应性分析,提出了以“氢基竖炉直接还原铁+电炉炼钢方案”为主、以“高炉-转炉长流程工艺减碳技术+碳捕集与封存(CCS)方案”和“全废钢电炉炼钢方案”为补充的“碳中和”解决方案,最后给出了安全低成本获取氢基竖炉直接还原铁所需的“绿氢”方案建议。     

八钢铁前系统原燃料管理实绩及发展方向

随着八钢铁前新区的投产及规模化后,八钢高炉原燃料使用及管理形成自有特点,立足疆内资源是八钢高炉生产重要发展方向。     

我国氢冶金发展现状及未来趋势

高炉富氢冶炼和富氢气基竖炉是我国氢冶金发展的两大主要方向。高炉富氢冶炼以喷吹焦炉煤气最为典型,与未喷吹焦炉煤气相比,喷吹50 m~3/t HM焦炉煤气,炉料还原速度加快,焦比降低14.43%,碳排放减少8.61%。年产1万t DRI煤制气-气基竖炉直接还原中试基地正在建设,该流程吨钢总能耗为263.67 kgce,吨钢CO_2排放量为829.89 kg,优于传统高炉-转炉流程。综合考虑目前制氢和储氢装备与技术尚待完善、氢气还原吸热降低炉温、氢气比重低、制氢成本高等,我国原燃料条件下更适宜发展富氢气基竖炉,大规模产业化经济制氢与储氢将推动全氢竖炉的进一步发展。     

中国发展非高炉炼铁的现状及展望

非高炉炼铁是钢铁工业发展的前沿技术之一。目前,直接还原已成为世界钢铁工业不可缺少的组成部分。熔融还原虽实现工业化生产的环境优越性得以公认,但其低能耗、低成本等优点还有待于实践证实。发展直接还原铁生产弥补废钢的短缺是中国钢铁工业、装备制造业发展的急需。以国内技术为基础,利用国内铁矿资源,以煤制气 竖炉为主导工艺是中国发展直接还原铁生产的主要方向。加强对国外熔融还原技术发展的跟踪,强化国内熔融还原技术的开发力度,尤其是消化COREX技术以及实现其装备的国产化是中国熔融还原发展的重要方向。