3、非高炉炼铁技术及现状(演示)200705

上世纪50年代，就开展了开发研究； 上世纪80年代与世界同步进行了熔融还原技术的开发研究； 以煤为能源的流化床—竖炉(东北大学，试验室研究)； 铁浴法熔融还原（首钢，半工业性试验）； 铁浴法生产含铬铁水(东北大学，唐钢，工业性试验)； 含碳球团竖炉预还原—竖炉(北京钢铁研究总院、东北大 学、 承德钢铁公司等，半工业性试验)； 含碳球团竖炉预还原—竖炉工艺被列入国家攀登计划，并在承 德钢铁公司进行了半工业性试验，取得了良好的效果。 近年来，由于焦碳供应紧张，价格上涨，环境保护意识的提高， 熔融还原再次成为钢铁工业发展的热门话题。 宝钢引进的COREX法C——3000装置已开工建设； 沙钢、莱钢、淮钢等钢铁企业纷纷计划或筹建熔融还原装置， 同时，国内许多中小型钢铁企业，电炉钢厂急待寻求摆脱焦碳 条件对生产的羁绊，不建精矿粉造块车间，投资省的钢铁生产工艺 技术，熔融还原技术成为首选。 国内非高炉工作者乐观的估计在今后几年内，中国将建成一批 熔融还原生产厂。
5.4 中国非高炉炼铁发展前景及预测
我国在一个相当长的时期内对直接还原铁的需求旺盛； 发挥国内丰富的非焦煤资源优势，同时利用国内及国外 两种铁矿资源，在国内发展直接还原铁生产是十分必要 的，是我国钢铁工业持续发展，实现循环经济，保护环 境的重要环节之一； 我国今后直接还原的发展应以建设规模型（30～50万吨 /年以上）的骨干生产厂为主要方向。 以煤为能源，可以大型化的竖炉直接还原是我国发展直 接还原铁生产发展的主要方向。 熔融还原在我国发展有着广阔前景，其发展的主要动力 是：减轻钢铁生产发展的环境压力和能源的来源转变和 能源的节约。
非高炉炼铁技术及现状
一. 非高炉炼铁技术发展的原因
非高炉炼铁工艺（主要是直接还原、熔融还原工 艺）或更准确的称为“非焦炼铁工艺”是钢铁工业发 展的重要的前沿技术和方向。非高炉炼铁技术发展的 原因是： 1 钢铁工业发展摆脱焦煤资源羁绊的需要； 2 环境保护的需要； 3 降低钢铁生产的总能耗的需要； 4 提高钢铁产品的质量和品质，改善钢铁产品结 构的需要； 5 解决废钢短缺及废钢质量的不断恶化的需要； 6 资源综合利用的需要。
3.9 COREX法
COREX与直接还原联合工艺示意图
3.10 FINEX法
3.11 HISMELT法
3.12 其他熔融还原法
（a）
（b）
（c）
（d）
四．非高炉炼铁技术现状
4.1 世界直接还原生产
各工艺直接还原铁产量分布(%) :
直接还原铁生产按地区产量的分布:
4.2 中国直接还原生产现状
二. 非高炉炼铁的分类
2.1 直接还原工艺的分类 现代直接还原法已有近百年历史，提出的工艺、方法 数百种，当前实现工业化生产的也有数十种。 （1）按使用还原剂的类型可分为： a.气体还原剂法（简称气基法）； b. 固体还原剂法（简称煤基法）； c.电煤法（以电为热源以煤为还原剂的方法）。 （2）反应器的类型可分为： 竖炉法，流化床法，回转窑法，转底炉法，罐式法 等。
(1)我国的直接还原的开发研究，主要集中在煤基 直接还原方面。 (2)我国生产能力大于6.0万吨/年的煤基直接还原 铁生产厂仅仅有4个。总生产能力约80万吨/年。 (3)2002年中国直接还原铁产量为35万t，2003年约 为42万t，2004年产量约55万吨，但远不能满足国内市 场的需要。2003年中国进口DRT/HBI 约168万吨，2004 年进口138万吨，年缺口超过300万吨。 (4)对于世界第一产钢大国的我国直接还原的产量 占总的钢产量的比例与世界平均的比例相差深远，不仅 仅不能满足生产的需要，对我国钢铁工业的发展还将产 生深远的影响。
Hale Waihona Puke Baidu
三.直接还原与熔融还原的主要工艺
3.1 MIDREX竖炉法
MIDREX法的生产指标:
MIDREX竖炉用典型原料成分 :
MIDREX竖炉产品的典型成分
3.2 希尔（HYL）竖炉气基直接还原法
N.G. water
H2O
N.G.
water
CO2
H2O
w/CO2 1986
Original 1980
Reformed Gas (Nm3/t DRI
采用自重整技术的HYL—ZR工艺流程图
HYL法产品的典型成分及消耗
3.3 MIDREX法与HYL法比较
注：墨西哥GATANAS厂同时生产的MIDREX和HYL—III装置2004年数据。
3.4 流化床法
3.5 回转窑煤基直接还原法
3.6 煤基隧道窑罐式直接还原法
3.7 转底炉直接还原法
3.8 CIRCORER法
Humidifier
Only for cold DRI NG or PG
fuel
O2
HYTEMP® Iron Optional DR products: DRI HBI EAF
DRI: for internal use or regional export HBI: as merchant product for export HYTEMP® iron: hot DRI, transported pneumatically to the EAF
5.2 中国熔融还原的发展与展望
5.3 对熔融还原的认识：
国内有关企业和专家考察、分析，比较统一认为： 1．COREX是当前熔融还原技术中最成熟的技术，选择 COREX是发展熔融还原进可攻，退可守的选择。 2．FINEX是COREX技术的进一步发展方向，目前仍处 于研发时期。如果FINEX技术进一步成熟，将来可能 取代COREX 3．熔融还原与传统的高炉炼铁流程相比，最大优势 是对环境的影响小，如果要使高炉达到熔融还原同样 环保水平，其投入和消耗是巨大的，将使高炉的优势 完全丧失。因此，熔融还原发展的魅力不单是可以改 变钢铁生产的能源结构，更主要的是可以大幅度减轻 钢铁生产的环境保护的压力。
现代直接还原法的分类:
2．2熔融还原工艺的分类
A 按其能源可分为： 氧煤工艺（COREX，FINEX，HISMELT，DIOS，ROMELT 等等）； 电煤工艺（INRED，ELRED，PLASMQSMELT等）. B 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，ROMELT，HISMELT，AUSMELT等。 二步法：铁氧化物的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等。 C 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; 混合床法等。
1000 800 600 400
N.G.
CO2
H2O
+ Oxygen Injection 1995
Oxygen
H2O
200
0 1980 1986 1995 1998
N.G.
CO2
Present Self-reforming 1997
Oxygen
HYL法的发展过程图
Iron Ore
CO2 H2O
Reducing gases Possible sources Natural Gas Reformed Gas Coal Gasification COG others
我国主要直接还原铁生产企业情况 （不完全统计）（万t/年）
4.3 中国直接还原铁发展中存在的 问题及对策
1 2 3 4 生产规模过小． 缺乏稳定的原料供应渠道 气基直接还原法受资源条件限制发展缓慢 缺乏统一规划、资金投入不足
五．熔融还原技术的现状
5.1 世界熔融还原的现状
数十种熔融还原工艺通过了工业或半工业性试验。 投入了大量人力、物力进行开发研究。 人们对熔融还原极大的期待，“熔融还原将给钢铁工业 带来革命性的改变”。 至今，只有COREX工艺实现了工业化生产。自1989年11 月第一台COREX装置投入生产到目前仅仅有4台生产装置在运 行中。其他的熔融还原工艺均未进入工业化生产阶段，许多 研究进入“休眠状态”。 一步法遇到困难，目前实现工业化的均是高预还原度的 二步法。 FINEX试验正在进行中，“距离商业化还有一段距离”。 HISMELT试验正在进行中，尚未取得明确结果。