几种非高炉炼铁法的新进展

由于全球焦煤资源日趋匮乏,同时,对环境要求日益增高,因而对不需要设置烧结(或球团)和焦化设施的一些非高炉炼铁法得到钢铁产业普遍高度重视,其技术和装备不断有新的进展,现简述如下:一、Finex工艺Finex工艺的特点是不用焦煤直接以铁矿粉为原料,将铁矿粉经多级流化床进行还原,将从流化床出来     

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.     

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。     

非焦煤炼铁基本原理再研究及最理想工艺与装备的设想(上)

对非焦煤炼铁的诸多研究中,最重要的是要非常清楚氧化铁还原的基本原理。对碳素还原Fe2O3、Fe3O4和Fe O的热力学原理做了进一步研究,找到了氧化铁碳素还原过程的最低碳素消耗和CO2的最小排放;并由Hess循环的计算,发现了高炉内部的碳还原铁的氧化物还原反应是在700~800K左右就与CO2分压达到了平衡。就C还原Fe2O3、Fe3O4和Fe O来说,当CO2平衡分压为1时,与此对应的温度分别为853.06K,994.73K和1013K。在这些温度和CO2分压不大于1的条件下,高炉内部碳素还原铁氧化物的反应总是可以进行的,表明高炉内部得到铁的还原反应的条件是很宽松的,为非焦炼铁工艺发展的提供了参考借鉴和理论研究。     

基于低温快速预还原的熔融还原炼铁流程

提出了基于低温快速预还原的熔融还原炼铁流程。由三部分组成:熔融气化炉,主要功能是熔化海绵铁和产生预还原所需的还原煤气;预还原部分,由两级快速循环床和一级矿粉预热床组成,主要功能是将矿粉转变成高金属化率的铁粉,金属化率大于85%;煤气处理,包括尾气换热、煤气洗涤、煤气增压、脱除CO2等工序,功能是调节预还原所需的煤气成分、煤气量与温度。新工艺采用精矿粉或粒度小于1 mm的矿粉,具有还原温度低、反应接近平衡态、金属化率高等特点,吨铁燃料比有望在600 kg左右,实现炼铁工艺的高效、节能与减排。     

世界非高炉炼铁现状

阐述了非高炉炼铁技术的分类及各自的发展现状,详细介绍了主要的工艺流程包括直接还原、熔融还原以及粒铁法,并分析了流化床在熔融还原中的应用以及熔融还原-直接还原联合流程。宝钢Corex的建设与投产,还应追踪Finex技术发展,关注规模化后HIsmelt,积极消化吸收熔融还原新技术,以进一步为企业创造价值。     

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。     

基于不同炼铁工艺的铁矿石低温还原粉化特征

 为改善铁矿石在炉内的低温还原粉化性能以适应多样的炼铁生产条件,以炼铁生产常用的烧结矿、球团矿以及块矿为研究对象,通过控制还原气体成分和温度的方式,考察并比较了不同种类铁矿石在高炉炼铁工艺和COREX非高炉炼铁工艺2种煤气条件下的低温还原粉化行为。试验结果表明,相同的还原气氛和温度条件下,烧结矿、球团矿以及块矿的还原粉化形式、程度有较大差异,而各类铁矿石对煤气性质、温度变化的敏感性也各不相同。这对更为全面地考察和评价不同类型铁矿石的低温还原粉化特征,进而改善铁矿石冶金性能和优化炼铁工艺参数具有一定的实用性和参考价值。     

直接还原铁工艺技术的对比分析论述

直接还原铁是不以焦煤为能源,铁矿物在不熔化、不造渣的条件下,经过还原获得的一种优质铁素资源产品。用直接还原铁炼钢,与传统的长流程炼钢工艺相比,可降低能耗、减少"三废"的排放,是节能减排的绿色环保型炉料。本文简要介绍了直接还原铁的特点和应用上的优势,并对目前世界上及我国使用的直接还原铁生产的工艺方法进行了详细的对比分析探讨,从而得出,中国目前的能源结构适合发展以煤气化为气源的直接还原炼铁工艺。在能耗及排放方面,煤制气-竖炉直接还原联合工艺具有一定的优势,应该大力促进发展。     

浦项FINEX熔融还原工艺技术研究

韩国浦项（POSCO）在COREX熔融还原工艺基础上，成功的开发了FINEX熔融还原炼铁工艺技术，并于2007年4月10日开工点火，设计产能150万妇，通过50天的验证，装置运行一切正常。FINEX工艺的基本原理是用四段流化床代替COREX装置的还原竖炉，流化床内还原气体和粉矿直接接触进行还原，还原后的热矿粉进入熔融气化炉。使用FINEX工艺，能够直接利用粒度小于8mm的粉矿，同时能够直接使用煤粉。COREX装置的熔融气化炉被用来对还原获得的海绵铁热压块进行最后还原和熔炼，也作为FINEX的煤气发生器，原来的还原竖炉用作为FINEX装置的贮料仓和加料仓。     

COREX炼铁原理及主要工艺浅析

COREX工艺流程是奥钢联开发的一种两步法熔融还原工艺,是目前唯一一种实现了工业化生产的熔融还原工艺。同高炉流程相比COREX流程可以利用非焦煤直接生产铁水,同时可以使用天然块矿和球团矿进行生产,充分利用的资源丰富,对冶金工业的可持续发展具有重要意义。     

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。     

COREX炼铁煤气生产热压块流程的模拟分析

COREX熔融还原炼铁工艺采用非炼焦煤直接炼铁,缩短了工艺流程,减轻了炼铁工业对环境的污染,生产过程产生的大量优质煤气可以用于生产热压块 .1套COREX C2000装置输出的煤气量和1座年产0.8 Mt的直接还原设备所需要的还原煤气量大致相当.对利用COREX炼铁煤气生产热压块的工艺能量利用进行了分析,指出了竖炉还原过程中的适宜条件和影响因素.     

氧气高炉工艺对炼铁系统的影响

为分析氧气高炉对炼铁系统的影响,利用氧气高炉综合数学模型,获得了2种典型氧气高炉流程的基本工艺参数,并主要分析了氧气高炉对炼铁系统燃料结构与煤气流平衡的影响。结果表明:氧气高炉降低了吨铁燃耗,同时提高了煤粉在燃料消耗中的比率;随着炉缸循环煤气预热温度升高,氧气高炉煤气供给量与炼铁系统需求量都呈下降趋势,其中单排风口工艺输出煤气量能满足炼铁系统内部需求并有较大剩余,双排风口工艺炉顶煤气供应由盈余转为短缺,但此短缺量较小,可以用少量焦炉煤气补足。在此分析基础上,提出了一种氧气高炉条件下炼铁系统工艺流程,有望为氧气高炉工业化应用提供一定参考。     

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。     

煤干燥技术在COREX炼铁原料准备中的应用

宝钢集团上海浦东钢铁公司搬迁罗泾工程采用了COREX熔融还原炼铁工艺用非炼焦煤直接炼铁,在炼铁过程中产生大量的过剩煤气,而煤干燥机是企业自身能源平衡的有力工具。本文简要介绍了COREX工艺的特点,分析了国内首批利用煤气作为气源的振动流化床煤干燥机的工艺及设备的组成、特点及控制系统,提出了钢铁厂煤气利用的新方法、北方选煤企业降低成品煤水分,便于运输的新建议。     

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。     

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。     

工艺参数对气化炉-氧气高炉炼铁能耗的影响规律

利用气化炉一氧气高炉炼铁流程数学模型分析了工艺参数对高炉焦比、煤耗、总能耗等的影响规律。计算结果表明：随着氧气浓度的提高,高炉焦比逐步降低,当氧气浓度为100％时,流程可节能7．0％;随循环煤气温度的提高,高炉焦比略有减少,当循环煤气温度为1473K时,流程可节能8．5％。     

直接还原炼铁工艺技术综述

直接还原是一种采用天然气、煤气、非焦煤粉作燃料和还原剂，使用球团矿、块矿、粉矿在固态下直接还原生产固体直接还原铁（DRI／HBI）的炼铁工艺技术。全面介绍了各种典型直接还原工艺的原理、特点与缺陷及工业化进展情况，分析了世界直接还原工艺技术发展的动因、现状与趋势。