FINEX熔融还原工艺
FINEX流程的技术经济
摘
要 ： 绍 了 ＦＮ Ｘ的产 生 、 介 ＩＥ 发展 及 应用 ， 并与 高炉对 比 ， ＦＮ Ｘ 流程 的技 术经 济指 标进 对 ＩＥ
行 分析 。 中 图分 类号 ：Ｆ５ １ 文献标 识码 ： Ｔ １ Ａ
０ 引 言
２０ ０３年， 国 Ｐ Ｓ Ｏ成功地 开发 出了 ＦＮ Ｘ工 艺， 韩 ＯＣ ＩＥ 这是 一种 经济 可行、 环保 型 的新 型炼 铁工 艺。 ＦＮ Ｘ技术是在 Ｃ Ｒ Ｘ技术基础上进一步发展起来的新工艺。在焦煤资源 日 ＩＥ ＯＥ 趋缺乏的今天， Ｏ Ｅ Ｃ Ｒ Ｘ流程 使用非焦煤资源作为主体燃料 ， 从根本上改善了炼铁工业 的能源结构 ， 其优势 日渐显著。Ｃ Ｒ Ｘ是唯一实 ＯＥ
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第２ ９卷
第 ２期
河 北 理 工 学 院 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＨｅ ｅ ｎ ｔｔ ｔ ｆＴ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｒ ａ ｂ ｉＩ ｓｉ ｅｏ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｏ ｕ
Ｖ（． ９ ＮＯ Ｊ ２ Ｉ ．２
２０ ０ ７年 ５月
种普通煤要比高 品质的烟煤价格便宜 ２ ％左右， ４ 这样就显著降低了炼铁的成本。 ＦＮ Ｘ工 艺 的另一 个优 点 就 是 它 的环 境 友 好 特 性 ，ＩＥ ＩＥ ＦＮ Ｘ工 艺 的商 业应 用 将 会 极 大 地 减 少硫 的 氧 化 物、 氮的氧化物和二氧化碳等有害气体的排放。与 Ｃ Ｒ Ｘ工艺一样 ，ＩＥ ＯＥ ＦＮ Ｘ工艺不需要炼焦工厂和烧结工
基金项 目： 山市科技项 目（４ １ １ １ ４ 唐 ０ １０ ０ Ｅ一 ）
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第 ２期
安志伟 ，争：Ｉ Ｅ ‘ ＦＮ Ｘ流 程的技 术经 济
且 ＦＮ Ｘ工 艺不 会向 大气排 放有 害气体 ； ＩＥ 同时 ， 由于 ＦＮ Ｘ工 艺使用 较 Ｃ Ｒ Ｘ工 艺更 为先 进 的技 术 ， １Ｅ ＯＥ 采用 世 界上储 量 巨大 的廉 价粉 状铁 矿石 和烟煤作 为原料 。直 径 小 于 ８ ｍ 的粉 状 铁矿 石 占世界 铁 矿石 总 产量 的 ｍ ８ ％ 以上 ， ０ 因此 ， 粉矿 的价 格要 比块 矿的价格 低 ２ ％ 左右 。而该 炼铁 工 艺使 用如 火 力发 电用煤 等 普通 煤 ， ３ 这
finex
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30
3
什 • FINEX工艺与传统高炉炼铁工艺 么 不同，传统炼铁的工艺是，铁 是 矿石和煤炭必须经过烧结和炼 Finex 焦工序后，才能在高炉中炼铁。 炼 而新技术省去了这二道工序， 铁 可直接将铁矿石和煤炭加入炼 技 铁炉中进行冶炼，并生产出铁 术 水。 ？
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PART 01 PART 02 PART 03
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优点 1、有利于资源利用,减少资源的 制约 2、大幅度减少污染源,明显提高 环保水平
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缺点 1、氧气消耗高 2、装置占地面积非常大，装置的 高度也比较高，整个装置中各种 设备排列的密度也很大。
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part 3
1
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产业化应用分析 改进
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Finex主要消耗：煤、氧、氮、电 高炉主要消耗（含炼焦/烧结/球团）：焦炭、煤粉、氧、氮、电
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part 2
1
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原理 优缺点
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原理
01 14
原料
直接使用粒度<8 mm的烧结用粉铁矿； 直接使用煤；
15
原料
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FINEX工艺 FINEX工艺由3个工序组成。
首先，铁矿被置于流化床反应装置的 上部，在固体状态下被CO和H2气体还原。 这些还原性气体是由输入熔融气化炉的煤 经燃烧和高温分解而产生的。在煤的处理 过程中不产生煤焦油和BTX（苯、甲苯、二 甲苯）等副产品。
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发展历史
1993至1998年，对粉矿还原和冷、 热态流化床流体动力学进行了实验室基 础研究。接着，建造了一套中试设备。 随后，建造了演示设备。
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发展历史
2003年第一套FINEX装置投入实际 生产。
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熔融还原工艺
熔融还原工艺熔融还原工艺是一种常用于金属冶炼和废物处理的技术。
它通过在高温下将金属或废物加热至熔点，然后添加还原剂，使有害物质被还原为无害物质，同时将目标金属分离出来。
这种工艺有助于资源的回收利用和环境的保护。
熔融还原工艺的基本原理是利用高温下物质的熔融性和还原性。
在高温下，金属或废物中的有害物质可以被还原为无害物质。
为了实现这个过程，通常需要添加还原剂。
还原剂是一种能够将有害物质还原为无害物质的物质，常用的还原剂有焦炭、燃料和还原气体等。
熔融还原工艺的应用非常广泛，主要包括金属冶炼和废物处理两个方面。
在金属冶炼中，熔融还原工艺可以用来分离出目标金属，并去除杂质。
例如，熔融还原工艺可以用于从废旧电子产品中提取有价金属，如金、银和铜等。
同时，这种工艺还可以用于冶炼废旧钢铁，将其还原为可再利用的原材料。
在废物处理方面，熔融还原工艺可以将废物中的有害物质转化为无害物质，并分离出有价值的物质。
例如，废电池中的有害重金属可以通过熔融还原工艺被还原为无害的物质，并可以回收利用。
另外，熔融还原工艺还可以用于处理含有有机物的废物，将有机物还原为无害的气体和灰渣。
熔融还原工艺的优点是可以高效地分离出目标金属，并处理废物中的有害物质。
与传统的冶炼和废物处理方法相比，熔融还原工艺具有以下优势：1. 高效性：熔融还原工艺可以在较短的时间内将金属分离出来，并将有害物质转化为无害物质，提高了资源的回收利用率和废物处理效率。
2. 环保性：熔融还原工艺能够有效地处理废物中的有害物质，减少对环境的污染。
3. 经济性：熔融还原工艺可以回收有价值的金属，并将废物转化为可再利用的原材料，节约了资源和能源。
然而，熔融还原工艺也存在一些挑战和限制。
首先，高温下的操作需要耗能，并且对设备的要求较高，增加了成本。
其次，熔融还原过程中产生的废气和废渣需要进行处理和处置，否则可能对环境造成污染。
此外，对于一些特殊的废物，熔融还原工艺可能无法完全将其转化为无害物质，仍然需要其他处理方法。
corex与finex工艺流程
corex与finex工艺流程Corex和Finex是两种先进的铁矿炼铁工艺流程，与传统的高炉工艺相比，它们具有更高的炉温和气氧供给，能够实现更高的矿石还原率和冶金效率，同时减少废气排放和对环境的影响。
Corex工艺流程是一种集焦炉和直接还原炉于一体的炼铁工艺，其基本流程如下：1. 焦炭预热：将焦炭经过预热设备加热至高温，提高反应活性。
2. 喷嘴底吹炉料装入：将预热的焦炭和粉煤装入炼铁炉中，同时底部喷嘴引入氧气和蒸汽。
3. 燃烧反应：底吹氧气与炉料中的碳反应产生高温燃烧反应，使炉料达到高温。
4. 还原反应：炉料中的铁矿石在高温下与还原剂（主要是碳）反应，被还原成金属铁。
5. 炉渣分离和出渣：经过还原反应的炉料和生成的炉渣进行分离，炉渣通过底部出口排出。
6. 出铁：金属铁通过底部的出口排出炉外。
Finex工艺流程是一种通过直接使用细矿和液态还原剂进行铁矿炼铁的工艺，其基本流程如下：1. 粉碎和筛分：将铁矿石经过粉碎和筛分处理，得到符合要求的细矿。
2. 燃烧前处理：将细矿和固体还原剂混合，并进行预热和燃烧前的处理，以提高反应活性。
3. 气体还原反应：将燃烧前处理后的混合料引入反应器，与气体还原剂一起进行还原反应，生成金属铁。
4. 确定反应层：通过调节料层的分布和温度，以最大限度地提高还原率和冶金效率。
5. 出铁和出炉渣：金属铁通过底部的出口排出炉外，炉渣通过顶部的出口排出。
总结起来，Corex工艺流程是一种焦炭预热和底吹氧气的直接还原炼铁工艺，而Finex工艺流程则是一种直接使用细矿和气体还原剂的铁矿炼铁工艺。
这两种工艺对比传统的高炉工艺来说，具有更高的炉温和气氧供给，能够实现更高的矿石还原率和冶金效率。
熔融还原炼铁技术综述
目录1.概述 (1)2.国际熔融还原技术发展 (3)2.1.工业化的COREX工艺 (5)2.2.进入示范性工厂试验的Hismelt技术 (7)2.3.FINEX技术 (8)2.4.第三代炼铁法--ITmk3 (9)3.国内熔融还原（非高炉炼铁）技术发展现状 (11)3.1.概述 (11)3.2.2T/h的半工业联动热态试验装置-COSRI (11)3.3.宝钢Corex 3000 (14)3.4.20万吨纯氧非高炉炼铁工业试验装置 (14)3.5.8m3一步法熔融还原试验装置 (18)3.6.基于氢冶金的熔融还原炼铁新工艺 (20)3.6.1.万吨级两级循环流化床示范装置-营口中板厂 (21)3.6.2.宝钢万吨级两级冷态循环流化床装置建设 (24)3.7.直接还原在国内的发展 (24)3.8.几种非高炉炼铁的综合分析 (26)4.炼铁技术的发展方向 (28)4.1.欧盟——ULCOS超低CO2排放钢铁技术研究 (28)4.2.日本——COURSE50技术研究 (30)4.3.中国——新一代可循环钢铁流程工艺技术技 (30)5.具有自主知识产权的熔融还原炼铁技术发展建议 (31)5.1.建立长期开发组织机构与募集资金 (31)5.2.加强合作、充分利用现有成果深入研究 (31)5.3.新一代具有自主知识产权的熔融还原流程建议 (32)熔融还原炼铁技术综述全强1.概述改革开放30年来，中国钢铁冶炼技术取得了巨大的进步。
在炼铁领域，技术进步的主要表现是装备的大型化、操作的自动化信息化、生产的高效与清洁化，高风温技术、富氧技术、喷煤技术、煤气干式除尘技术、煤气余压发电、煤气燃气技术、高炉长寿技术、与高炉废弃物的综合利用等方面的应用取得明显的进步。
据2010年的统计，国内炼铁产量已超过5.9亿吨，约占世界产量的40%。
其中大于1000m3以上高炉的产量约为60%，也就是说，按照国家产业政策的要求，有40%的产能需要进行技术改造。
FINEX与COREX及高炉流程能源消耗对比解析
《资源节约与环保》2019年第4期引言高炉工艺经过长期的技术开发和生产实践，公认为是高效稳定的炼铁生产工艺。
但随着资源能源的日益紧缺及环境保护要求的不断加强，其发展越来越受到限制，主要表现在：①大型高炉所必须的主焦煤资源日益短缺；②高炉流程配套的烧结和焦化带来的环保问题。
在此背景下，熔融还原工艺孕育而生。
该工艺最大的优点是可以不用或者少用主焦煤，且环境影响较小。
目前已成功投入工业化生产的熔融还原工艺主要为FINEX与COREX。
本文将从能源消耗方面对比FINEX与COREX及高炉流程的优劣，并提出相关建议。
1FINEX与COREX流程能耗对比分析FINEX与COREX同属已产业化的熔融还原炼铁新技术，两者在资源利用上与传统高炉技术有所改变，焦炭使用比例均有较大幅度下降。
从设计指标来看，FINEX煤气输出数量（1350~1480 Nm3/t）及煤气热值（5300~6000kJ/Nm3）均不及COREX（1638Nm3/ t，8200kJ/Nm3），吨铁电力消耗（FINEX为270~350kWh/t）也要高于COREX（90kWh/t），这些因素导致了虽两者燃料比相差230~ 280kg/t，但理论工序能耗仍基本相当的现象（FINEX工序能耗420kgce/t、COREX437kgce/t）。
从实际指标来看，FINEX目前实际工序能耗（413kgce/t）要优于COREX（594kgce/t）：FINEX实际运行能耗已达到设计指标；COREX则与其设计指标有一定差距，主要表现在熔炼率及作业率未达到设计指标，预还原系统直接还原铁金属化率较低，吨铁焦比也远高于设计指标50kg/t的水平。
分析FINEX目前实际工序能耗优于COREX的主要原因为：①FINEX与COREX均存在预还原系统和终还原系统之间工艺参数合理匹配的问题[1]，FINEX采用煤气富化循环回用技术成功克服这一难题使流化还原系统需气量与熔融气化炉系统产气量达到最佳平衡;②COREX还原竖炉较FINEX流化床反应器透气性差、炉料黏结问题严重;③FINEX熔融气化炉入炉料质量较COREX有保障;④FINEX已成功攻克并应用了低风量高喷煤技术，以价格低廉的煤粉部分替代价格相对昂贵的焦炭和型煤，有效的降低了高品质燃料的使用要求。
FINEX熔融还原技术进展
［３］刘先兰 ， 张文玉． 冷作 模具钢 的选择 及应用 ［ ］ 锻压技术 ， Ｊ．
２０ ３ （ ：３—１ ． ０ ７，２ ６） １ ７
［ ４］谢秀红 ， 韩云． 模具 堆焊技 术的应 用 ［ ］ 机械制 造与 自动 Ｊ．
［１ １ ］田燕． 焊接 区断 口金相 分析 ［ ． Ｍ］ 北京 ： 机械工 业 出版社 ，
１ ９１ ９ ．
收 稿 日期 ：０ ９一 ｌ 一３ ２０ ｌ ０
ＦＮ Ｘ熔 融 还 原 技 术 进 展 ＩＥ
据 西 门子 奥钢联 介 绍 ， 目前浦 项 的 ＦＮ Ｘ 工 ＩＥ 业 化生 产设 备运 行平 稳 ， 作业 率 已达 ９ ．％ 。该 ７８ 工 艺可直 接使用 粒度大 于 ５ ｍ 的铁 矿粉 ， ０ｍ 已发 现３ ８种煤适用 于 ＦＮ Ｘ工艺 。下 一步 要 开发 年 ＩＥ 艺流 程 ， 流程 完全 商业化 后 ， 虑在 拥有 铁 在该 会考 矿和 其他 资源 的新 兴 工 业 国家 投 资 ， 这将 显 著 降 低投 资成本 ， 能 够使 用 低 品质 原 料 生产 优 质 产 且
［９］周振丰． 焊接冶金学［ ． Ｍ］北京 ： 机械工业出版社 ， ９ ：—１． １ ６２ ４ ９
获得 比基体更高的冲击功。断 口形貌显示基体区
和堆 焊 区存 在不 同 的断裂 形 式 ， 焊 区韧 性 高 于 堆 基体 区 ， 且韧性 断裂 和脆性 断裂 交替产 生 。
［ Ｏ 钟群鹏 ， １］ 赵子华． 断口学 ［ ． 京 ： Ｍ］北 高等教育出版社 ， ０ ． ２ ６ ０
６
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海
金
属
第３ ２卷
弧 焊 以及 合理 的操 作 可减小 电流对 堆焊层 性 能 的 影响； 并且 焊后 适 当 的热 处 理可 以释 放焊 缝 冷 却 过程 中产 生的收缩 应力 。综合 正交分 析并结 合 膨 胀 系数 变化 规律 ， 择焊 补前 ３０～ ７ 选 ０ ３０℃ 预热保 温 １ ， ～２ｈ 高频 电流 １０～１０Ａ， ０ ５ 使用 ２号 焊丝 薄
Finex工艺在冶金中的应用
Ｆ ｉ ｎ ｅ ｘ工艺在 冶金 中的应用
杨 改彦 谷 峪 冯磊 安志伟 （ １ ． 河 北 联 合大 学 迁 安 学 院 ； ２ ． 承 德 建 龙 钢 铁 有限 公司 烧 结 车 间 ）
摘要 ： 本 文主 要介 绍 了 Ｆ ｉ ｎ ｅ ｘ工 艺在 冶 金 中 的发 展 历程 及 其 存在 块矿 的价格低 ２ ３ ％左 右 ， 这样就 显著 降低 了炼铁 的成本 。 的 价 值。
பைடு நூலகம்
３ ． ２ 环境 友好 性。 Ｆ ｉ ｎ ｅ ｘ工 艺极大 地减 少 了有 害气体
发展 流化 床
的排放 ， 如硫 的氧 化物 、 氮 的氧 化物和 二 氧化碳 等 ： 此工 艺 ０ 引言 同时也 减少 了环 境污 染 ， 主要 是 由于 它 不需要炼 焦工 厂和 目前 我国 的炼铁 设备主要 还是 高炉 ，因为高炉炼 铁技 烧 结工 厂等铁 矿石 及原料 煤预 处理 工 厂。 术 已经 过 了长 期的发展 且技术 也 非常成熟。但 其 对冶金 焦 ３ ． ３ 可提供 优 质煤 气。 Ｆ ｉ ｎ ｅ ｘ输 出的煤 气 成分 大致 如
２ Ｆ ｉ ｎ ｅ ｘ工艺 的发展 下几 种 方法 ： ① 严格 协调 还原 温度 和气 体流 速。② 在 矿粉 Ｆ ｉ ｎ ｅ ｘ工艺是一种新型 的熔 融还原 法。它的发展 源于熔 中加入抑制剂 ， 如煤粉或焦粉。⑧选择粘结失流趋势较低 融还原炼铁 可避免对冶金焦 的依赖。 其 中熔 融还原 法是指一 的矿 石可在 一定 程度 上降低 粘结失流 。 ④ 对矿粉 表面做 适 切 不用高炉 法生产液 态铁水 的 方法 ，以非焦煤作 为主要 能 当预处理， 降低矿粉表面的粘性。 ⑤使用高速循环流化床。
源， 使用块矿 、 球 团矿 或者直接使用 铁粉 等原料 ， 在 高温熔 融 目前 最 有 可能应 用 到 工 业生 产 中的预 防 措 施 是在 矿
FINEX-徐松
FINEX一、前言Finex是corex技术的进一步发展。
是韩国浦项钢铁公司(P0SCO)和奥地利奥钢联工程公司(VAI)从1992年开始，一起联合开发的、用丰富的廉价铁矿粉和非焦煤直接生产铁水的新熔融还原工艺。
该工艺不需要烧结和炼焦等预处理工序，与高炉炼铁工艺相比，能大大降低工序成本，减少污染物的产生。
POSCO的年产能为150万t的工业生产线已于2007年4月10日投产，该工艺具有广阔的发展前景。
二、FINEX工艺流程在COREX的基础上，韩国浦项公司(POSCO)和奥钢联(VAI)于1992年开始联合实施开发FINEX计划。
在通过试验室进行的铁矿流态化还原工艺试验及150 t／d 试验厂流态化还原试验，获得必要的操作数据后，于2001年动工，2003年5月建成一座60万∥年的FINEX示范厂。
该装置的流态化还原反应器是新设计安装的，同时利用了原有的COREX的熔融气化炉。
COREX的特点是由竖炉直接还原生产的直接还原铁(DRI)，经螺旋给料器进入位于下部的熔融气化炉，在此炉内煤和纯氧进行燃烧和气化反应，完成DRI的最终还原、高温熔化和成渣反应，生产出成分和温度近似于高炉的铁水，同时产生的煤气供给竖炉作为还原气体。
由于COREX采用竖炉还原工艺，所以必须使用一定块度和粒度的铁块矿或球团矿作原料，以获得必要的透气性。
FINEX的特点则是采用多级流态化床反应器代替COREX的竖炉对铁矿进行直接还原。
在反应器中利用熔融气化炉提供的热还原气体对配合添加剂的铁粉矿进行还原，因为采用适当的气流速度，使炉料在流态化状态下进行还原。
因此不存在炉料的透气性问题，故可全部使用铁粉矿为原料。
FINEX工艺流程如下图所示。
流态化床由4级反应器组成，粉矿和粒度8 mm 以下的添加剂，由矿槽经提升进入流化床反应器R4，炉料在R4干燥预热，并按重力依次进入R3和R2中进行预还原，最后在底部的Rl反应器中还原。
经R1出来的细颗粒状的直接还原铁(DRI)，在热状态下被压制成热压块(HCI)，然后装入熔融气化炉。
熔融还原炼铁工艺在冶金钢铁工程中的应用
熔融还原炼铁工艺在冶金钢铁工程中的应用摘要：作为新一代的炼铁工艺——熔融还原炼铁技术越来越受到国内的重视。
本文主要探讨熔融还原炼铁工艺在冶金钢铁工程中的应用。
首先介绍了Corex 和HIsmelt两种工艺，然后就炼铁工艺在经济、环境等方面的不同要求提出可行性判别指标，以高炉工艺、Corex和HIsmelt进行对比，并通过实例来判别三种工艺的优劣，最后得出Corex和HIsmelt更适应环保方面的要求。
关键词：熔融还原；炼铁工艺；冶金钢铁工程；Abstract :As a new generation of iron craft, melting reduction iron-making technique has been more and more domestic attention. This paper mainly discusses the melting reduction iron-making process in metallurgical steel engineering application. First introduced the two kind of technology and HIsmelt Corex, then ironmaking in economic, environmental technology the different requirements feasibility discriminant index, the blast furnace process, and HIsmelt Corex were compared, and through the examples to discrimination three process quality, finally draw more adapted to environmental protection and HIsmelt Corex requirements.Key words :Melting reduction; Iron-making process; Metallurgical steel engineering当前国内较为普遍的炼铁工艺仍是高炉炼铁技术，环境污染重和工艺流程长的缺点越发地突显。
COREX与FINEX的流程比较
世界金属导报/2010年/9月/21日/第010版原料炼铁COREX与FINEX的流程比较杨若仪金明芳王正宇FINEX采用流化床反应器和煤气回用技术实现了用粉矿炼铁，并大幅度降低了燃料比。
COREX也可以采用煤气回用降低燃料比。
在二种流程比较中发现，FINEX有待于在粉矿处理、海绵铁热装、还原炉热损失等方面进一步注意节能。
中国建设FINEX要严格控制工程造价，并面临与COREX煤气回用加球团厂的流程竞争。
COREX与FINEX是已产业化的熔融还原炼铁法，它在资源利用和环保上与传统高炉、焦炉、烧结炼铁法相比有所改变，吨铁污染物的排放量远远低于高炉法，资源上也可以少用焦煤，一般不用烧结矿。
我国己投产了一台COREX C3000设备，在建一台COREX C3000设备，有些工厂计划引进FINEX设备。
我们对同样生产能力(150万t/a)的COREX和FINEX设备进行研究与比较，提出如下意见供业界参考。
1 FINEX对COREX的主要改进COREX和FINEX流程示于图1和图2。
与传统高炉流程相比，COREX用球团、块矿和煤为原料生产热铁水，生产系统相当于包含了传统炼铁流程中焦化、烧结和高炉的功能，没有包括球团的功能。
FINEX用粉矿和煤为原料生产热铁水，FINEX生产系统包括了焦化、烧结、球团和高炉的全部功能。
FINEX用四级流化床反应器取代了COREX的还原炉，优化了还原条件并可全部使用粉矿，出还原炉的粉状海绵铁经热压块装入熔融气化炉。
COREX矿料用球团、块矿与极少量粉矿，FINEX全部用粉矿，这是用料的最大差别。
FINEX用粉矿之后，增加了矿料整粒和干燥工序。
两个流程的用煤量相差较大，但是，煤加工系统的处理流程原则是一致的。
加入熔融气化炉的煤的粒度要求是8mm～80mm，粉煤需要经过压块后加入。
系统压块量的多少取决于原料煤的购入状态和喷煤量。
二个流程实际生产还都脱离不了用少量小块焦。
原则上二种系统都可以有部分煤以粉煤喷吹的形式喷入熔融气化炉，这方面浦项FINEX已有喷入150kg/tHM～250kg/tHM的运行经验。
FINEX熔融还原炼铁技术简介
FINEX熔融还原炼铁技术简介近代高炉炼铁工艺经过150多年的发展，在生产效率、工艺技术、装备大型化等方面日臻成熟，各项潜力得以较为充分的发挥，为人类文明和经济发展做出了巨大贡献。
但高炉生产依赖的焦煤资源供应不足，加之烧结及焦化工序污染严重，其可持续发展面临巨大挑战。
因此，基于不用焦炭的非高炉炼铁技术，成为近30多年来世界钢铁业着力研究和发展的前沿技术之一。
其中，熔融还原炼铁技术得到广泛关注，这项技术以非焦煤为能源，在高温熔态下还原铁氧化物得到铁水，主要包括COREX和FINEX两种工艺。
FINEX起源于COREX，但针对COREX 存在的问题进行了集成创新，形成特有的技术如流态化还原炉、煤压块、还原铁压块等，已成为目前世界上技术相对成熟、工业生产适应性较好的熔融还原炼铁工艺。
自1992年起，韩国浦项与奥钢联合作启动FINEX技术基础研究，历经20余年的研发，先后建成60万t/a的示范厂、150万t/a的工业化生产厂，2011年已开工建设200万t/a的FINEX工厂。
2013年，我国重庆钢铁集团与POSCO正式签署了建设年产300万吨规模“FINEX 一贯制铁所”合作协议，标志着该项技术首次引入国内。
一、FINEX工艺概述FINEX工艺是在COREX工艺基础上开发的一种新的熔融还原工艺。
其工艺主要由3个工序组成：流化床预还原装置、DRI粉压块装置和熔融气化炉装置。
第一步是流化床反应装置，可以把铁矿粉进行预还原，其所使用的还原性气体是由熔融气化炉的煤经燃烧和高温分解而产生的；第二步，经流化床预还原后进入压块工序，变成热压块铁。
非焦煤经过压块变成压块煤，加入到熔融气化炉中；第三步，压块煤在熔融气化炉中燃烧产生热量，把经流化床中还原过的热压块铁熔化成铁水和炉渣[1]。
其工艺流程图见图1所示。
图1FINEX工艺流程图二、FINEX工艺的优势[2]FINEX工艺具有几个方面的优势：1.可采用资源丰富、廉价的铁粉矿。
熔融还原炼铁技术
熔融还原炼铁技术摘要随着社会经济的发展，高炉炼铁资源短缺与环境负荷日益加重的局面已经充分显现，开发新技术逐步取代传统技术将迫在眉睫，这其中以熔融还原炼铁技术为主要开发对象。
国际钢铁界始终没有停止对熔融还原炼铁技术开发的脚步，本文对现有HIsmelt、COREX和FINEX熔融还原工艺及设备进行了分析研究和综合评价，指出了开发新熔融还原技术的原则，介绍了克服高炉炼铁及COREX、HIsmelt熔融还原法存在的缺点的LSM炼铁工艺。
我们应针对目前存在的问题，开发新的熔融还原炼铁技术。
关键词熔融还原；COREX；FINEX；HIsmelt；LSMSMELTING REDUCTION IRONMAKING TECHNOLOGYABSTRACT With the economic society developing, it fully shows that the resources shortage and environment of blast furnace ironmaking load have aggravated day by day. It is very urgent to exploit new technology to replace the traditional. The smelting reduction ironmaking technology is one of the main research fields. International Iron and Steel sector has not stopped for smelting reduction ironmaking technology development pace. The development for the smelting reduction ironmaking technology was never stopped in the world. This thesis just generates under this background.This paper analyzes and makes comprehensive evaluation of the existing HIsmelt, COREX and FINEX reduction process and equipment, points out that the principle of developing new smelting reduction technology, introduces LSM ironmaking process ,which overcomes existing shortcomings of blast furnace ironmaking and COREX, HIsmelt smelting reduction method.We should be aiming at the existing problems, develop new smelting reduction ironmaking technology.KEY WORDS smelting reduction,COREX,FINEX,HIsmelt,LSM1. 前言高炉炼铁方法从使用焦炭算起已有三百多年的历史，第二次世界大战后的50年来，钢铁冶金技术获得了重大发展。
finex炼铁工艺
浦项投资10亿美元，从1992年开始研 发Finex新技术，于2004年宣布研制 成功。经过3年的建设终于建成世界第 一座Finex式炼铁炉，并投入生产，日 产量达到4,300吨，年产量可达到150 万吨。
什 么 是 finex 炼 铁 技 术 ？
FINEX工艺与传统高炉炼铁
工艺不同，传统炼铁的工艺 是，铁矿石和煤炭必须经过 烧结和炼焦工序后，才能在 高炉中炼铁。而新技术省去 了这二道工序，可直接将铁 矿石和煤炭加入炼铁炉中进 行冶炼，并生产出铁水。浦 项制铁所投资10亿美元，从 1992年开始研发FINEX新技 术，于2004年宣布研制成功。
我国熔融还原现状
我国2006年粗钢产量达到4.2亿吨，2007年为 4.8966亿吨，2008年为5.009亿吨，2009年为 56784万吨，占世界粗钢产量的三分之一还多 。 我国优质焦煤资源短缺、环境污染等问题是我国 高炉炼铁工艺发展的主要瓶颈。作为一个钢铁大 国，按理我国应该熔融还原工艺方面有长远的发 展规划和相应的投入，但实际情况并不是这样， 目前国内只有宝钢有实际性的动作，东北大学和 重庆钢铁研究院等单位进行过相关的研究和比较， 承钢曾经立项做过实验后来资金不足搁浅，沙钢 参观和跟踪国外的技术进炼的新篇章
再过若干年，当地球的炼焦 煤将近枯竭之时，人类翻开 世界炼铁史，将会发现公元 2007年5月30日这一天， 历史记载的或许不是自6月1 日起中国钢材出口加征关税。
而是韩国前任总统卢武铉 亲自出席浦项制铁所年产 150万吨规模FINEX工厂的 竣工仪式。
环保排放 良好
良好
良好
Finex炼铁工艺的出现
焦煤资源的减少与枯竭 过高的投资 环保的要求
以煤代焦直接还原炼铁
直接还原铁方式比较
直接还原铁技术的技术比较直接还原铁技术从产品形态分包括直接还原球和熔融还原两类，直接还原球以HYL、Midrex工艺为主要工艺，熔融还原以COREX、FINEX工艺为主要方式。
一、直接还原技术的新发展1、2007年直接还原铁产量6722万吨，占总铁量的7.4%2、新投产的直接还原铁项目表13、2007年直接还原铁产量对比表2二、竖炉直接还原技术的新发展1、世界直接还原铁产量的80%以上都是由使用球团矿或块矿的天然气基Midrex和HYL生产的。
现在直接还原竖炉的利用系数已经达到162t/m3d,比大型高炉的最高产能70 t/m3d高出1.31倍。
2、HYL开发了借助气力输送竖炉生产的700度的直接还原球到炼钢的HYTEMMP工艺。
使电弧炉吨钢电耗降低120-140KWh；电弧炉电极消耗减少0.5-0.6kg/t；直接还原球热装可节能，使电弧炉的产量增加，电气系统小型化，减少输送过程中的再氧化、粉化等间接效果。
3、印度鲁奇—HYLSA法：鲁奇煤制气法的煤气成分是CO=24%,H2=39%，CH4+C m H n=10%,H2+CO/CO2+H2O=2.2%计划2010年投产。
直接还原球合成气消耗量849m3/tDRI（相当于9.25GJ/tDRI）合成气温度40度，压力27.5kg/cm3。
需要使用块煤或型煤。
鲁奇炉现在已发展到Mar kⅤ型，炉径5.0米，每台产气量10万m3/h,,可满足90万吨竖炉生产。
三、熔融还原炼铁工艺的发展1、现有主要炼铁方法的生产率指标比较表3：2、高炉、COREX、FINEX等技术的生铁质量对比表4：3、COREX技术的缺点：a、直接使用粉煤、粉矿的比例不能高于15%，必须使用块矿原料为主。
b、对块矿的理化性能有很高的要求，提高了原料成本，使铁水成本上升。
c、在炉体中部的高温区使用了很多排料布料的活动部件，使设备的维修成本及热损失增加，设备利用率降低。
d、要依赖稳定的焦床来保护炉缸，冶金焦比例高于13%。
熔融还原技术
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山
东
冶
金
Shandong Metallurgy
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Vol.31 No.4 August 2009
2 熔融还原典型工艺
2.1 HIsmelt 工艺 HIsmelt 熔融还原炼铁技术 1982 年开始研发， 从底吹氧气转炉到卧式熔融还原炉的小型试验厂， 到最后定型建厂的 6 m 竖式熔融还原炉， 历经 20 a 的改进和完善。2005 年 5 月， 在澳州奎那那建成年 生产能力 80 万 t 铁水的示范厂。厂区内最高设备是 高度约 60 m 的矿粉循环预热器， 最核心的设备是熔 融还原炉主体， 其他设备都是目前冶金行业成熟应 用的装置 。
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专论与综述
也谈熔融还原炼铁技术
李振洪， 张海涛
（济南钢铁集团 石横特殊钢厂， 山东 肥城 271612）
摘
要： 对现有 HIsmelt、 COREX 和 FINEX 熔融还原工艺及设备进行了分析研究和综合评价， 指出了开发新熔融还原技术的
［3］
些冶金专家称其为 “半截子” 革命， 卢维高教授更说
［4］ 它是个 “怪胎” ， 但毕竟 COREX 法是目前世界上唯
一大规模经济运行的熔融还原炼铁生产装置， 因此 是容易受到冶金界青睐的清洁炼铁技术。 2.3 FINEX 工艺 FINEX 工艺是在 COREX 工艺基础上开发的一 种新的熔融还原工艺。FINEX 工艺亦分为 2 部分， 用一种名为 FINMET 工艺的技术， 采用多级流化床 将铁矿粉还原来代替 COREX 的竖式还原炉， 然后利 用 COREX 的熔融气化炉进一步熔化、 深度还原和渣 铁分离。 FINEX 工艺克服了高炉、 COREX 炉 、 直接还原 竖炉的一些缺点， 其特点为： 1）FINEX 工艺的原料由块矿、 球团矿改为粉矿 （平均粒度在 1～3 mm， 最大粒度＜8 mm） ， 粉矿资 源丰富。价格低廉的铁粉矿和一般烟煤， 为该工艺 的发展赋予新的活力。 2）FINEX 炉顶煤气全部循环使用。浦项认为 FINEX 比高炉制造成本下降 15%， 宣称总体投资是 高炉流程的 80%。 3）FINEX 流程的 SOx、 NOx、 粉尘的排放量与高 炉流程相比， 只有 6%、 4%和 21%， 并且没有焦化含 酚、 氰等污水的排放， 是一种清洁生产工艺， 因此环 境友好。 4）铁水质量与高炉、 COREX 炉相当［2］。冶金界 最关心的是该工艺的原料、 能耗和生产成本。高炉 生铁成本中原料占 60%左右， 而 FINEX 只占 45%左 右。高炉成本中燃料和动力占 30%， 扣除煤气回收 约为 28%。而 FINEX 燃料和动力因使用大量氧气 约占 55%， 扣除煤气回收仍占约 41%， 其中氧气每吨 铁消耗约 500 m3， 其费用为成本的 20%。有专家估 算， 在国内情况下， FINEX 与大型高炉相比 （如 1 座 3 800 m3 高炉与 2 座年产 150 万 t 铁的 FINEX） ， 高炉 比 FINEX 生铁成本低 12.5%［5］。
FINEX熔融还原工艺
FINEX熔融还原工FINEX针对COREX必须使用块矿或球团作原料以保证还原竖炉透气性的特点加以改进。
其特点是采用多级（4级）流态化床反应器代替还原竖炉。
在反应器中加入铁矿粉，利用熔融气化炉产生的热还原气体，呈一定速度与矿粉反向流动。
因反应器内炉料呈流态化状态，不存在炉料透气性问题，所以炉料可全部使用粉矿。
多级反应器出来的细颗粒的直接还原铁（DRI）在热状态下压制成块，然后装入熔融气化炉。
<80mm的块煤直接加入熔融气化炉，小于8mm的粉煤加入有机粘结剂压制成块入炉。
熔融气化炉从下部风口鼓入氧气，进行熔炼。
熔融气化炉产生的热还原气体依次通入4级反应器最后排出。
排出的煤气约41%通过加压变压吸附除去CO2，使煤气中的CO2从33%降到3%，再通入反应器作为还原气体再利用。
其余煤气输出供发电或其他用途。
FINEX的技术优势是：（1）FINEX可以100%使用非炼焦煤，而且对煤种和成分没有严格限制。
浦项在试验过程中采用过的煤种固定碳54.49%~72.26%，挥发分18.37%~38.72%，灰分7.32%~16.67%，都可以冶炼出合格生铁。
目前，采用30%半软质煤和70%动力煤混合。
又因为粉煤可压块入炉，对入厂的煤炭利用比较充分。
浦项公司目前使用压制型煤60%~70%，喷煤粉15%~20%，其余为块煤。
因冷压块煤强度高，可以达到焦炭的75%，而块煤只有30%，因此FINEX可以不用焦炭。
FINEX对使用的粉状矿石成分和粒度也无严格要求。
粉矿直接入炉拓宽了资源范围，也节省了加工费用。
这两点都优于COREX工艺。
（2）也像COREX一样，开停炉十分便利，污染少，环保水平高。
FINEX由于省去了污染严重的烧结、球团和炼焦工厂，使工厂水环境和和大气环境得到极大改善。
又因冶炼用纯氧进行，煤气中NOx很少。
而煤中硫在熔融气化炉中生成H2S，随还原气体进入反应器，在流态化状态下与熔剂生或CaS和MgS入渣排出。
熔融还原工艺流程
熔融还原工艺流程首先呢，得有原料准备这个环节。
这原料啊，那可是基础中的基础。
你得把各种矿石啊，还有可能用到的一些添加剂之类的东西准备好。
不过呢，这准备原料可不像你想象的那么随意，得根据你最终想要的产品质量和整个生产的规模来确定原料的种类和数量。
我觉得这一步呀，要是能多参考一些过往的经验就更好了，毕竟这可是个很关键的开头。
接下来就是预热环节啦。
为啥要预热呢？这就好比咱们做饭，热锅凉油和凉锅凉油那做出来的效果肯定不一样啊！预热可以让后面的反应更顺利地进行。
这个预热的温度和时间呀，在一定范围内可以根据实际情况自行调整，但是可别太离谱哦。
要是温度不够或者时间太短，那后面的反应可能就会出问题。
然后呢，就进入到熔融阶段啦。
这个时候呀，各种原料在高温下开始发生变化，逐渐融合在一起。
这个过程中，热量的控制非常重要！这一步要特别注意！要是热量过高或者过低，都会影响最终产品的质量。
根据我的经验，在这个阶段多观察一些反应的现象，比如颜色变化呀，物料的流动状态之类的，对把握整个过程很有帮助。
再接着就是还原反应了。
这可是整个工艺流程的核心部分哦。
在这个环节，会有一些还原剂参与进来，把矿石中的铁等有用的元素还原出来。
这个过程有点复杂，不过没关系，只要按照大致的操作规范来，一般不会出大问题。
刚开始可能会觉得麻烦，但习惯了就好了。
那还原剂的加入量怎么确定呢？这就要根据前面原料的情况还有想要达到的还原程度来决定啦。
有时候可能需要稍微调整一下，这都是正常的。
最后就是产品成型啦。
经过前面一系列的操作，我们想要的产品就基本成型了。
小提示：别忘了最后一步哦！这时候要对产品进行最后的处理，让它符合我们的要求。
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FINEX熔融还原工
FINEX针对COREX必须使用块矿或球团作原料以保证还原竖炉透气性的特点加以改进。
其特点是采用多级（4级）流态化床反应器代替还原竖炉。
在反应器中加入铁矿粉，利用熔融气化炉产生的热还原气体，呈一定速度与矿粉反向流动。
因反应器内炉料呈流态化状态，不存在炉料透气性问题，所以炉料可全部使用粉矿。
多级反应器出来的细颗粒的直接还原铁（DRI）在热状态下压制成块，然后装入熔融气化炉。
<80mm的块煤直接加入熔融气化炉，小于8mm的粉煤加入有机粘结剂压制成块入炉。
熔融气化炉从下部风口鼓入氧气，进行熔炼。
熔融气化炉产生的热还原气体依次通入4级反应器最后排出。
排出的煤气约41%通过加压变压吸附除去CO2，使煤气中的CO2从33%降到3%，再通入反应器作为还原气体再利用。
其余煤气输出供发电或其他用途。
FINEX的技术优势是：
（1）FINEX可以100%使用非炼焦煤，而且对煤种和成分没有严格限制。
浦项在试验过程中采用过的煤种固定碳54.49%~72.26%，挥发分18.37%~38.72%，灰分7.32%~16.67%，都可以冶炼出合格生铁。
目前，采用30%半软质煤和70%动力煤混合。
又因为粉煤可压块入炉，对入厂的煤炭利用比较充分。
浦项公司目前使用压制型煤60%~70%，喷煤粉15%~20%，其余为块煤。
因冷压块煤强度高，可以达到焦炭的75%，而块煤只有30%，因此FINEX可以不用焦炭。
FINEX对使用的粉状矿石成分和粒度也无严格要求。
粉矿直接入炉拓宽了资源范围，也节
省了加工费用。
这两点都优于COREX工艺。
（2）也像COREX一样，开停炉十分便利，污染少，环保水平高。
FINEX由于省去了污染严重的烧结、球团和炼焦工厂，使工厂水环境和和大气环境得到极大改善。
又因冶炼用纯氧进行，煤气中NOx很少。
而煤中硫在熔融气化炉中生成H2S，随还原气体进入反应器，在流态化状态下与熔剂生或CaS和MgS入渣排出。
所以SOx排出量与高炉相比，减少许多。
而铁水中的含硫量则与高炉近似（0.015%~0.025%）。
因为熔融气化炉中的煤是在高温下燃烧气化的，所以不会产生二恶英。
并且，FINEX是一个紧凑、密闭系统，烟尘的排放量很小。
实践显示，FINEX流程的SOx、NOx、粉尘的排放量与高炉流程相比，只有6%、4%和21%。
并且没有焦化含酚、氰等污水排放，是一种清洁生产工艺。
（3）关于FINEX的能耗
FINEX的优势是用贮量丰富的普通煤种代替焦煤，但流态化反应器的还原效率不如竖炉，其金属化率只有80%~85%，增加熔融气炉的还原负担使得每吨生铁耗用的煤量要比高炉燃料比高得多。
目前，先进的大型高炉燃料比约500kg/t，而FINEX约850kg/t（也有报导是1050kg/t），还有500Nm3/t的氧气消耗。
但高炉工艺要考虑焦化、烧结、球团等铁前工序的能耗，则二者的差距明显减少。
加上FINEX从煤气回收的能量远高于高炉，有计算表明FINEX的工序能耗还略低于高炉工艺（含铁前工序）。
（4）关于FINEX建设投资
由于取消了焦化、烧结和球团工厂，FINEX投资将大为降低。
但FINEX庞大的制氧系统和昂贵的技术引进费用，又使其投资增加。
需要
配套的自备电厂也要较多的投资。
国内有研究指出，年产300万吨铁水的两座FINEX装置约比同等产量的1座3800m3高炉（含配套系统）的投资多7.1亿人民币，相当于22.8%。
FINEX与COREX相比，无需建设球团厂和焦炉，但要增加粉煤压块和煤气脱除CO2循环再利用设施。
庞大的制氧和自备电厂则是相同的。
（5）关于FINEX的生产成本
FINEX原燃料价格低廉。
高炉生铁成本中原料占60%左右，而FINEX只占45%左右。
高炉成本中燃料和动力占30%左右，扣除煤气回收约28%。
而FINEX燃料和动力因使用大量氧气约占55%，扣除煤气回收仍占约41%，其中氧气每吨铁消耗约500m3，其费用为成本的20%，有专家估算，在国内情况下，FINEX与大型高炉相比（如1座3800m3高炉与2座年产150万吨铁的FINEX），高炉比FINEX生铁成本低12.5%。
从以上分析可见，影响FINEX成本的主要因素有二：
一是煤气回收。
因此，一定要完全回收，并充分地使用。
二是氧气消耗高。
降低煤比也相应降低氧耗，是降低成本的重要途径。
浦项的目标是将吨铁煤耗降到720kg/t以下。
（6）关于FINEX大型化及其发展前景
虽然FINEX目前只有60万t/年规模的示范工厂，但从其工艺特点分析，流化床的能力可以扩大，目前世界上已有年产200万吨规模的流化床直接还原厂。
熔融气化炉在结构上类同于高炉的下半部，大型化也无大问题。
所以FINEX大型化的前景是可观的。
COREX绿色炼铁新工艺
宝钢研究院周渝生
熔融还原炼铁新工艺是钢铁冶金工作者多年来的梦想，因为它不用焦碳或用焦碳很少，可以用煤和铁精矿为原料生产铁水，流程很经济规模可以很小，对环境的污染极小。
根据含铁原料预还原的程度不同，熔融还原炼铁工艺可分为一步法和二步法两类。
一步法是将含铁原料先熔化然后还原，早期的熔炼发明专利大多数为一步法，因为它流程短、投资少，可以处理高磷铁矿。
一步法遇到两个困难，一是熔融氧化铁的腐蚀性极强，可使任何耐材迅速腐蚀成炉渣，炉衬寿命很短，生产普通铁水不经济；二是熔融氧化铁碳热还原产生大量含一氧化碳很高的1500qE以上的高煤气的能量无法有效回用于炼铁，吨铁煤耗达3000千克，煤气净化输利用的热效率不高。
如果将高温煤气在炉内部分二次燃烧，煤耗可以降低一些，但由于煤气在炉内二次燃烧氧化反应与熔融氧化铁碳热还原反应在一个反应器内同时进行，渣中氧化铁较高使炉衬侵蚀加快，铁的回收率也大大降低，使炼铁成本上升。
二步法利用熔融氧化铁碳热还原产生的含大量一氧化碳的高温煤气，将含铁原料预还原成金属化率较高的海绵铁(DRl)，然后DRI在熔融还原炉中完成终还原和渣铁分离，有效地解决了一步法遇到的两个难题，COREX 是典型的二步法熔融还原炼铁工艺，此外还有FASTMEL T、REDSMEL T、nNEX等。
目前还在试验的一步法熔融还原炼铁工艺有澳大利亚研制的H1SMELT、AUSMEL T、俄罗斯的ROMEL T、欧洲的CCF等。
熔融还原炼铁新工艺经过人们数十年研究开发，目前仅有COREX 实现了工业化生产，现在全世界有4座COREX C2000型设备生产，累计已生产出优质铁水1300万吨。
COREX开停炉容易，特别适合与电炉
或转电炉短流程钢厂配套。
COREX炼铁工艺的主要特点是除了生产铁水外，每吨铁还产出1750立方米热值、2000KcaIZ立方米、含二氧化硫很低的洁净煤气，产出的大量COREX煤气可以梯级循环利用，如：可以供氧化球团厂作燃料以铁精矿粉为原料生产氧化球团自用；其输出煤气可以供Mi&ex竖炉生产直接还原铁DRI，代替废钢供电炉使用；Midrex 竖炉使用后输出的一部分煤气可供钢铁厂自用作加热燃料；大量Mi&ex 使用后输出的煤气可以用于自备电厂发电供给制氧和炼钢；COREX煤气联合梯级循环利用工艺使COREX生产成型30万吨／o提高到C2000型的80万吨／a，印度Jindal钢铁厂已有几个月达到过月产7．83万吨铁水，已超过设计产能20％。
已设计出的C3000型COREX产能可达120万吨一140万吨／a(炉缸直径由7．5米扩大到8．7米)。
只要按需要的产能进行设计(炉子直径、供氧能力)单台COREX炉产铁能力就可达到140万吨／a(相当于2000立方米本大幅降低，COREX--Mi&ex 炼铁流程的产值／投资率、单位产品的成本和经济效益都已可以与高炉——转炉流程媲美。