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非高炉炼铁技术及在我国发展的展望
东北大学钢铁研究所
赵庆杰储满生王治卿董文献
2008年4月
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主要内容
非高炉炼铁技术及发展现状
我国非高炉炼铁现状
我国发展非高炉炼铁的展望
结语
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传统炼铁流程存在的主要问题
传统炼铁流程长,工艺复杂;
资源、能源循环使用率低;
对焦炭和焦煤资源的依赖;
环境污染严重
铁矿石
烧结厂
焦煤
焦炉
高炉
转炉
连铸
热轧机
精轧机
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1. 非高炉炼铁技术及发展的现状
非高炉炼铁是钢铁工业发展的前沿技术之一,是钢铁工业实现可持续性发展、节能减排、环境友好的前沿技术之一,是钢铁工业发展摆脱焦煤资源的羁绊,改善钢铁生产的能源结构、促进钢铁产品结构调整、提高产品质量、实现资源综合利用的重要途径之一。
直接还原已成为世界钢铁工业不可缺少的组成部分,DRI的年产量已超过6500万吨,%。
熔融还原实现了工业化生产,其环境优越性得以公认,但低能耗、低成本、低投资等优点还有待实践证实,仍然是钢铁生产技术发展的最热门话题。
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直接还原技术及发展现状
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年份
1980
1990
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
产量
714
1768
4378
4032
4508
4945
5460
5699
5979
6569
产量持续增加,气基竖炉占主导地位
世界直接还原铁产量(万吨)
工艺
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
Midrex法









HYL-III









HYL-I






Finmet









其它气基





<



煤基









各工艺直接还原铁的产量(wt%)
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煤制气-竖炉直接还原为发展DRI生产的新途径
由Midrex公司提出并在南非实现了工业化生产的COREX熔融还原尾气作为Midrex竖炉还原气的工艺,以及直接使用焦炉煤气、合成气、煤制气为还原气的HYL-ZR工艺,为天然气资源不足的地区以天然气以外的能源发展气基直接还原工艺开辟了新途径。
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转底炉法是煤基直接还原技术的开发热点
能源来源广泛,对原料的适应性强,在钢铁厂粉尘综合利用,以及复合矿利用有明显的优势。
产品的定位不明确,含铁品位低、含S高,以及转底炉设备运转部件庞大,运行维护难度大是该工艺的不足。
流化床法的发展受挫
流化床法在还原机理上是气基法中最合理的工艺方法—采用粉状原料、铁矿粉单体颗粒在高温还原气流中进行还原,还原速度快。但流化需要的气体流量远大于还原所需要的气量,造成还原气的一次通过的利用率极低(约10%),气体循环消耗的能量高;流化床是全混床,产品还原程度不均匀;“失流”及粘结问题至今未得到有效的解决,流化床的发展受挫。
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熔融还原技术及发展现状
按其能源可分为: 氧煤工艺(COREX,FINEX,HISMELT,DIOS,ROMELT);
电煤工艺(INRED,ELRED,PLASMASMELT等)。
按其还原反应完成的过程可分为:
一步法:铁矿物在一个反应器中完成还原及熔化的全过程, 如:DIOS, HISMELT,
ROMELT,AUSMELT等。
二步法:还原与熔化分为两步进行,即铁矿物在一个反应器中预还原后,再在另一个
反应器中进行终还原和熔化,如:COREX,FINEX。
按其终还原反应器的形式可分为:
铁浴法:DIOS,HISMELT,AUSMELT,ROMELT;
填充床法:川崎法;
残焦(CHAR)沸腾床法:COREX,FINEX。
随着世界钢铁生产的增加,焦煤和铁矿石价格的持续飞涨,环境保护、节能降耗、降低生产及投资成本压力的不断增长,近年来再次激发了熔融还原技术的开发热潮,先进适用的熔融还原炼铁技术成为国外一些钢铁企业开发应用的热点,熔融还原仍是钢铁技术开发的热点之一。
COREX是唯一实现了工业化生产的熔融还原方法。FINEX实现了连续性工业化试生产, H