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。     

《低碳炼铁技术》出版发行北大核心

《低碳炼铁技术》已于2021年5月由冶金工业出版社出版发行。该书概述了低碳炼铁背景和主要技术方向,详细阐述了高炉喷吹焦炉煤气富氢还原炼铁技术,复合铁焦和含碳复合炉料制备及高炉低碳冶炼技术,气基竖炉直接还原短流程及其应用于高铬型钒钛磁铁矿高效清洁冶炼技术,不锈钢粉尘、硼泥和铝业赤泥等典型冶金二次资源高效高值化利用技术的最新研究成果。     

氢气竖炉直接还原技术的应用

根据中国资源结构特点以及对低碳、环保、绿色生产的要求,研发了可采用焦炉煤气、低阶煤制备还原气的氢气竖炉直接还原炼铁技术。     

低碳炼铁技术研究现状及展望

简述了国内外高炉低碳冶炼的最新进展,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之一应为焦炉煤气深度净化与重整-竖炉氢基还原-直接还原铁电炉冶炼的新工艺.相较传统铁前-转炉长流程工艺,焦炉煤气深度净化与重整-竖炉氢基还原-直接还原铁电炉冶炼流程可实现CO2减排56.7％.     

Corex定义的探讨

周传典同志以实事求是的科学态度,倡导讨论Corex是不是熔融还原的问题,很有意义,我愿首先响应。我认为应从Corex过程的实质和特点分析起。 Corex法可以认为是“先还原后熔化”的典型工艺,属非高炉炼铁范畴。它的第一步是竖炉(不同于一般竖炉)直接还原得金属化率在93％以上的海绵铁(这无疑可直接作为电     

焦炉煤气竖炉法生产DRI的煤气用量及利用率

根据中国资源特点及国内焦炉煤气利用不合理的现状,认为部分地区发展中小型焦炉煤气-气基竖炉工艺生产高品质直接还原铁在技术上是可行的。将焦炉煤气应用于MIDREX竖炉工艺,基于理论计算,探讨焦炉煤气-MIDREX竖炉生产DRI的煤气用量以及煤气利用率,为中国气基竖炉工艺的发展提供工艺参数。结果表明,焦炉煤气经重整后所得还原气体的H_2和CO体积分数比值为2.18,每生产1tDRI需要消耗焦炉煤气599.70m3。当向竖炉通入1 800m~3/t的还原气体时,竖炉内H_2、CO的利用率分别为32.14%和36.14%,还原气综合利用率为33.61%。     

熔融还原炼铁最新技术及工艺路线选择探讨

熔融还原炼铁工艺是非高炉炼铁的重要工艺,也是未来炼铁工艺的重要研发方向,目前投入商业化生产的熔融还原炼铁工艺主要有COREX、FINEX、HIsmelt工艺。为了更及时地了解熔融还原炼铁工艺的最新技术动态,有针对性地选择熔融还原炼铁工艺路线,根据近年来对上述3种主要熔融还原炼铁工艺的技术追踪和研究,阐述了中国在引进、消化COREX工艺过程中,在原燃料优化、解决预还原竖炉黏结问题以及工艺控制系统优化取得的技术进步。介绍了韩国浦项公司FINEX工艺在预还原流化床大型化、降低流化床系统高度、能源高效利用等方面的最新技术成果。并对中国引进HIsmelt熔融还原炼铁工艺后,对HIsmelt工艺未来的技术发展方向提出建议和展望。最后,从原燃料条件、炼铁-炼钢工艺路线、产品质量等方面,对如何选择熔融还原炼铁工艺路线提出建议。     

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。     

北仑钢铁厂炼铁系统设计构想

本文介绍了北仑钢铁厂炼铁系统采用ＣＯＲＥＸ熔融还原装置与Ｍｉｄｒｅｘ竖炉相配合的新工艺。并分别对原燃料条件，熔融还原装置，直接还原厂等作了较详细的阐述。     

熔融还原炼铁技术分析

分析了主要的熔融还原炼铁流程.COREX采用预还原竖炉+熔融气化炉的纯氧炼铁流程,已经工业化,但吨铁焦炭量维持在250 kg左右的水平,吨铁燃料比达到1 000 kg.FINEX采用多级流化床+热压块+熔融气化炉+煤气脱除CO:循环使用的纯氧炼铁流程,可直接处理粉矿,吨铁燃料比为800 ks左右,吨铁焦炭使用量在200kg左右,不过FINEX工艺复杂,效率低,仍在进行工业化试验.HISMELT试图采用一步法直接熔融还原粉矿,难度大,指标与预期相差较大,尚处在技术攻关阶段.可见,目前的熔融还原炼铁流程,离低能耗、低污染的炼铁目标相差甚远,最大的问题是预还原矿粉(球团)的低温还原性能差,提高铁矿的低温反应性能是熔融还原炼铁走向成功、高效、环保的关键所在.     

一种环境友好成本低廉的Tecnored炼铁工艺

Tecnored炼铁工艺是一种突破性的技术。这种技术使用—个移动床竖炉,并具有两个创新之处：固体燃料的侧向进料器阻止竖炉上部的反应（C＋CO2→2CO吸热）,从而节省能量;上升的CO的二次燃烧为炉子还原区内块料的快速还原提供额外能量。Tecnored炼铁工艺生产高炉型高碳铁水,     

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。     

含碳球团-铁浴熔融还原炼铁法与COREX法的能耗比较

通过计算机模拟计算,研究了含碳球团高温快速预还原＋铁浴终还原炼铁法、含碳球团竖炉预还原＋铁浴终还原炼铁法和含碳球团铁浴一步炼铁法这３种工艺流程的能耗,并与ＣＯＲＥＸ法进行比较。结果表明：含碳球团＋铁浴终还原炼铁法比ＣＯＲＥＸ法的耗煤量和耗氧量低。另外,还介绍了高含碳球团的优点,认为高含碳球团有一定的应用前景     

一种环境友好成本低廉的Tecnored炼铁工艺

Tecnored炼铁工艺是一种突破性的技术。这种技术使用一个移动床竖炉,并具有两个创新之处：固体燃料的侧向进料器阻止竖炉上部的反应（C＋CO2→2CO吸热）,从而节省能量;上升CO的二次燃烧为炉子还原区内块料的快速还原提供额外能量。Tecnored炼铁工艺生产高炉型高碳铁水,投资和运行成本仅有传统炼铁工艺的一小部分,而对环境的影响则大大改善。原因是Tecnored炼铁工艺除了具有高的能源效率外,工艺利用了含碳和铁的废料,并且不使用焦炭或烧结料,因而省去焦炉和烧结厂。     

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。     

关于加速等离子炼铁新工艺研究的意见

我认为,炼铁生产技术今日已面临革命性的变革,其实质就是在低能耗高产量的条件下适应任一能源或任一能源组合。一、竖炉直接还原大有可为实践证明,还原竖炉是唯一具有发展前途的直接还原生产方法。还原竖炉—电炉的小型厂(年产量50万吨钢以下)已向中型厂(年产量100万～300万吨钢)发展。HYL法的罐式炉已改为高压还原竖炉。新日铁也在马来西亚建成了一座年产50万吨的高压竖炉。米法竖炉的利用系数达到了11～12t/     

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。     

炼铁工艺的新发展和炼铁工序的结构优化

炼铁工艺主要有高炉工艺、直接还原和熔融还原工艺，正在研究开发的还有碳化铁工艺。这些工艺中，高炉工艺是我国主要的炼铁工艺，因此，我国炼铁工序优化的重点是高炉炼铁工艺的优化。高炉工艺优化的目标是提高质量，降低成本，改善环保。     

使用原煤炼铁的CBF法

作为高炉的附属设备焦炉,用来生产优质冶金焦需要较高的建造费和维修费。因此,荷兰霍戈文公司和英国钢公司进行了以煤代焦的炼铁试验,并提出了熔融还原工艺新建议。霍戈文公司艾莫依登厂和英国钢公司工艺部及Teesside试验室,联合进行了一项用煤炼铁的实验。这种所谓的CBF法(TheConverted Blast Furnace)有两级工序。首先是矿石在竖炉内预还原,接着在气化装置内完全还原和熔化。这是一种直接用原煤作燃料生产液态铁的方法。这种CBF法,不论在工艺设备还是在投资费用方面都有优势。这是因为,原有的高炉设备仍可用于CBF法炼铁。霍戈文公司艾莫依登厂和英国钢公司工艺部及Teesside试验室,将用煤炼铁范畴内各单项的研究工作汇成一个统一的研究项目。这个研究项目就是采用CBF法。采用这种方法,就能以煤作能源材料生产液态铁。CBF法的主要特点是,利用现有的炼铁设备而不使用焦炭,即可用于CBF法炼铁。该项目实施的初期阶段,得到欧洲煤钢联营和欧洲共同体煤气化组织的支持。     

煤制气-竖炉生产直接还原铁浅析

以国内磁选铁精矿为原料制备的氧化球团综合性能良好,可作为竖炉直接还原用氧化球团。国内适合于煤气化的褐煤和低变质烟煤资源储量较大,占煤炭资源总量的50%以上,可以满足煤化工发展的需求。综合煤种需求、生产能力、煤气品质以及能耗指标,选取适宜的煤气化工艺,形成以煤制合成气为还原剂,以竖炉为反应器的煤制气-竖炉直接还原炼铁新工艺,是煤资源丰富而天然气匮乏的中国发展直接还原铁生产、实现低碳高效炼铁的有效途径。