炼铁基础非高炉炼铁..
非高炉炼铁法
非高炉炼铁法简介非高炉炼铁法以不用焦煤为主要特征，按其工艺特征、产品类型及用途分为直接还原法和熔融还原法两大类。
直接还原法以气体、液体燃料及非焦煤为能源，在铁矿石或含铁团块呈固态的软化温度下进行还原获得直接还原铁（DRI）或海绵铁，其产品低密度多孔呈海绵状结构，含碳低，未排除脉石杂质。
熔融还原法则以非焦煤为能源，产品类似高炉的铁水。
目前，非高炉炼铁法以直接还原工艺为主，该方法对铁原料要求高，TFe>66%,酸性脉石含量（SiO2+Al23）<5.5%(但不宜过低)，一般S含量<0.03%，P<0.02%,其它有害元素尽可能低，各种工艺对原料粒度要求不一。
铁原料和煤灰分的软化温度决定了直接还原工艺的作业温度。
在燃料方面，当前各种工艺中，以使用天然气为主，能量利用率高、生产率高，但我国天然气资源缺乏。
国内直接还原厂以使用非焦煤（褐煤、烟煤、无烟煤）为主，现在世界各国也以发展煤基直接还原为主。
直接还原工艺的主要方法有：1. 回转窑直接还原法：回转窑结构是一个可转动的筒形高温反应器。
含铁原料与还原煤从窑尾连续加入，排料端设置主燃烧喷嘴和还原煤喷入装置，沿窑身长度方向装有若干供风管或燃料喷嘴，随窑体转动，固体物料在翻滚移动过程中，被高温气流加热，进行物料的干燥、预热、碳酸盐的分解、铁氧化物还原及渗碳反应从而得到DRI。
比较有代表的是SL-RN 法、DRC法、Krupp-Codir法等。
2. 竖炉直接还原法：竖炉法目前占直接还原铁产量的90%左右，其中以Midrex和MYL为主，工艺成熟，占直接还原工艺的主导地位。
竖炉的反应条件与高炉上部间接还原区相似，不出现熔化现象的还原冶炼过程，使用单一矿石料，没有造渣过程。
以前竖炉的燃料和还原剂是天然气，近年出现了煤制气以及使用焦炉煤气竖炉直接还原工艺，这扩大了竖炉工艺的使用范围，但目前煤基竖炉工艺还不成熟，生产成本偏高，工艺还需进一步完善。
3. 罐式直接还原法：以HYL为代表，用H2、CO或其混合气将装于移动或固定容器内的铁团还原成DRI的方法。
炼铁理论与工艺
1.4 高炉技术经济指标
高炉生产的技术水平和经济效果可用如下技术经济 指标来衡量：
1.有效容积利用系数
式中： P－生铁日产量，
t/d；－高炉有效容积，m3；
1.4 高炉技术经济指标
目前世界主要产铁国家年平均高炉有效容积 利用系数为2.3～2.8t/(m3· d)，先进高炉达 3t/(m3· d)以上。我国首钢1号高炉在2004年 取得了平均利用系数突破了4.2t/(m3· d)的世 界先进水平。
5.休风率
1.4 高炉技术经济指标
6.生铁成本 生产1吨生铁所需的费用。它是衡量
高炉生产经济效益的重要指标。成本愈低，经济效 益愈高，说明高炉生产效果愈好。
7.高炉一代寿命（炉龄） 从高炉点火开炉到停
炉大修之间的历程，或高炉相邻两次大修之间的冶 炼时间叫做高炉一代寿命。寿命愈长，则一代炉龄 产铁量愈高，各项耗费相对愈少，经济效果愈好。 一般大高炉的一代寿命在10年左右，有的高达18 年。
1.2 高炉本体及主要构成
1.2.1 高炉内衬 高炉内耐火材料砌筑的实体称为高炉内衬， 其作用是形成高炉工作空间。由于高炉冶炼 过程温度高且有复杂的物理化学反应发生， 炉衬在冶炼过程中将受到侵蚀和破坏。炉衬 被侵蚀到一定程度，就需要采取措施修补。 停炉大修便是高炉一代寿命的终止。 通常，高炉炉衬以陶瓷质材料（包括粘土质 和高铝质等）和炭质材料（炭砖、炭捣石墨 等）砌筑。
现代钢铁生产的一般流程
现代炼铁方法
现代炼铁方法分为:
2.非高炉炼铁法 非高炉炼铁法，泛指高炉以外，不用焦炭， 用煤、燃油、天然气、电为能源基础的一切其它 炼铁方法。 例如直接还原法，主要是指在冶炼过程中， 炉料始终保持固体状态而不熔化，产品为多孔状 海绵铁或金属化球团的方法。 熔融还原法是用高品位铁精矿粉（经预还原）在 高温熔融状态下直接还原冶炼钢铁的一种新工艺。 新兴的直接还原—电炉炼钢流程，规模较 小，目前还正在发展，是钢铁生产的重要补充。
炼铁知识简介
高炉炼铁知识简介
一、炼铁的原理（怎样从铁矿石中炼出铁）用还原剂将铁矿石中的铁氧化物还原成金属铁。
铁氧化物（Fe2O3、Fe3O4、FeO）+还原剂（C、CO、H2）铁（Fe）
二、炼铁的方法
（1）直接还原法（非高炉炼铁法）
（2）高炉炼铁法（主要方法）
三、高炉炼铁的原料及其作用
（1）铁矿石：（烧结矿、球团矿）提供铁元素。
冶炼一吨铁大约需要1.5—2吨矿石。
（2）焦碳：
冶炼一吨铁大约需要500Kg焦炭。
提供热量；提供还原剂；作料柱的骨架。
（3）熔剂：（石灰石、白云石、萤石）
使炉渣熔化为液体；去除有害元素硫（S）。
（4）空气：为焦碳燃烧提供氧。
四、高炉炼铁设备
（1）高炉内型
（2）高炉结构五、高炉炼铁过程
炉喉
1、上料： 高炉储料槽 ─→装料 ─→ 料车 ─→ 炉顶─→布料器布料 ─→炉内炉缸（熔化、还原） 铁水炉渣
2、鼓（送）风空气 风机 热风炉 热风围管 风口 炉缸燃烧区（热量还原剂CO ） 煤气
3、炉内冶炼过程及高炉操作
运 动 ：铁矿石下降（炉喉） （炉缸）炉渣、铁水 高炉煤气（炉喉） （炉缸风口） 煤 气上升 4、渣铁处理渣铁处理的任务
渣铁处理的设备渣铁处理处理的设施渣铁处理的过程
六、高炉炼铁的几个名词高炉有效容积：高炉利用系数：焦比：休风： 加 热
还 原
加 热
还 原。
非高炉炼铁
非高炉炼铁一、非高炉炼铁的发展高炉炼铁是炼铁生产的主题，经过长期的发展，它的技术已经非常成熟。
但它也存在固有的不足，即对冶金焦的强烈依赖。
但随着焦煤资源的日渐贫乏，冶金焦价格越来越高。
因此，使炼铁生产摆脱对冶金焦的依赖是开发非高炉炼铁的原动力。
经过数百年的发展，至今已形成了以直接还原和熔融还原为主的现代化非高炉炼铁工业体系。
现代化钢铁工艺流程主体由四部分构成，焦炉、造块设备（例如烧结机）、高炉和转炉。
高炉使用冶金焦为主题能源，他是由焦煤经炼焦得到。
高炉的产品是液态生铁，它经转炉冶炼成转炉钢。
熔融还原的产品相当于高炉铁水。
高炉使用冶金焦，熔融反应则使用非焦煤。
这样就使炼铁摆脱了对冶金焦的依赖。
直接还原的产品是在熔点以下还原得到固态金属铁，称为直接还原铁（DRI），又称海绵铁。
直接还原的流程可分为煤基直接还原、气基直接还原和电热直接还原三大类。
煤基直接还原以煤为主要能源，主要是使用回转炉为主体设备的流程。
气基直接还原以天然气为主题能源。
包括竖炉、反应罐和流化床流程。
电热直接还原以电力为主要能源，是使用电热竖炉直接还原流程。
熔融还原的主体能源主要分为三种：非焦煤，焦炭和电力。
熔炼设备是熔融还原流程的精华。
还原设备决定了适用原料的性质。
例如流化床可直接处理粉料，竖炉则适用于处理块状炉料。
二、重点设备分析直接还原的核心装置是一个还原单元。
占有重要地位的还原设备有竖炉，反应罐，回转炉和流化床。
熔融还原的核心装置时一个还。
原单元和一个熔炼造气单元。
最受重视的还原设备是竖炉和流化床，最重要的熔炼造气设备是煤炭流化床和铁浴炉。
竖炉是一种成熟的还原设备。
除了产量在海绵铁工业中高居榜首外，熔融还原也将它作为还原单元最实际的选择。
目前唯一的工业化二步法熔融还原流程COREX即使用竖炉还原单元。
作为还原设备，流化床的地位非常微妙。
海绵铁工业中流化床的生产能力并不大。
但他具有一个竖炉无法比拟的优点：可直接使用粉矿。
这个特点使流化床成为熔融还原中最受青睐的还原设备。
6-非高炉炼铁
6非高炉炼铁6.l概述非高炉炼铁法是高炉炼铁法之外，不用焦炭炼铁的各种工艺方法的总称。
按工艺特征，产品类型和用途，主要分为直接还原法和熔融还原法两大类。
6.1.1直接还原法与熔融还原法直接还原(DirectReduction)法是指不用高炉而将铁矿石炼制成海绵铁的生产过程。
直接还原铁是一种低温下固态还原的金属铁。
它未经熔化而仍保持矿石外形，但由于还原失氧形成大量气孔，在显微镜下观察形似海绵，因此也称海绵铁。
直接还原铁的含碳量低(〈2%)，不含硅锰等元素，还保存了矿石中的脉石。
因此不能大规模用于转炉炼钢，只适于代替废钢作为电炉炼钢的原料。
熔融还原(SmeltingReduction)法指在熔融状态下把铁矿石还原成融态铁水的非高炉炼铁法。
它以非焦煤为能源，得到的产品是一种与高炉铁水相似的高碳生铁。
适合于作氧气转炉炼钢的原料。
近年来，非高炉炼铁法发展比较快，其原因是：(1)不用焦炭炼铁。
高炉冶炼需要高质量冶金焦，而从世界矿物燃料的总储量来看，煤炭占92%左右，而焦煤只占煤炭总储量的5%，且日渐短缺，价格越来越高。
非高炉炼铁可以使用非炼焦煤和天然气作燃料与还原剂，对缺少焦煤资源的国家和地区提供了发展钢铁工业的巨大空间。
(2)高炉炼铁要求强度好的焦炭和块状铁料。
必须有炼焦和铁矿粉造块等工艺配套，工艺环节多，经济规模大，需要大的原料基地和巨额投资。
非高炉炼铁法使用非焦煤或天然气，可使用矿块或直接使用粉矿，市场适应性强。
(3)科学技术的进步，对钢材质量和品种提出了更高的要求。
现代电炉炼钢技术为优质钢的生产提供了有效手段，但由于废钢的循环使用，杂质逐渐富集，而一些杂质元素在炼钢过程又很难去除，无法保证钢的质量，并限制了电炉法冶炼优质钢种的优势。
非高炉炼铁法能为炼钢提供成分稳定、质量纯净的优质原料，为炼钢设备潜能的发挥，提高企业的经济效益，提供了有力的支持。
(4)随着钢铁工业的发展，氧气转炉和电炉炼钢逐渐取代平炉，废钢消耗量迅速增加，废钢供用量日感紧张，非高炉生产的海绵铁、粒铁等是废钢的极好替代品。
高炉富氢碳循环及非高炉低碳炼铁短流程基础研究
高炉富氢碳循环及非高炉低碳炼铁短流程基础研究
高炉富氢碳循环是一种新型的炼铁工艺，旨在降低炼铁过程中的碳排放。
该工艺将高炉内的炼铁反应分为两个步骤：第一步是通过加入富氢燃料和适量气体循环，实现“还原偏压”条件，使铁矿石在高炉内迅速还原为铁；第二步是通过减少氧掺燃比和提高富氢燃料的摩尔比，加强富氢气体的分布，从而在高炉内形成富氢环境，提高铁矿石的还原性和还原速率。
这种工艺可减少高炉液态冶金制度中的化学反应热损失和焦炭消耗，从而降低碳排放。
非高炉低碳炼铁短流程是另一种低碳炼铁方式。
它通过将炼铁过程中的高炉和炉渣处置两个环节合为一体，将高炉和转炉炉渣共处理，以达到减少铁矿石的还原时间和碳燃烧反应的目的。
该工艺不需要高炉还原，而是使用气-固两相接触的方式，直
接还原铁矿石为金属铁。
高炉富氢碳循环和非高炉低碳炼铁短流程的基础研究主要包括以下几个方面：优化高炉内气体流动和反应温度分布，提高还原反应速率和效率；改进高炉内的还原剂输送技术，提高富氢燃料的利用率；探索高炉富氢环境对炉渣性质和矿石还原性的影响；研究非高炉低碳炼铁短流程中的还原机理和改进工艺条件，提高还原效果和冶炼收率；评估这两种低碳炼铁工艺对环境和资源的影响，开展环境性能评估和经济效益分析等。
这些研究将为实现炼铁过程的低碳化和可持续发展提供技术支持。
非高炉炼铁-直接还原
5
直接还原技术概况
直接还原炼铁工艺分为气基和煤基直接还原两大类，其 产品是固态海绵铁，主要供电炉炼钢用。
气基直接还原是用天然气经裂化产出的H2和CO作为还 原剂在竖炉、固定床罐式炉或流化床内将铁矿石中的氧化 铁还原成海绵铁。主要有Midrex法和HYL法。
煤基直接还原是用煤作还原剂在回转窑或转底炉内将矿 石中的氧化铁还原。
生产块矿矿山 Aguas Claras
Alegria Bailadila Bellary Hospet Brumadinho
Caue Cerro Bolivar
Conceica Corumba CVRD
El Pao Esperanza
Ferteco Feijao
表10 Midrex工厂曾使用的商品块矿石
15
MIDREX工艺过程
16
MIDREX流程图
17
18
2 Midrex直接还原工艺的原燃料
2.1 Midrex用燃料与还原剂
Midrex属于气基直接还原流程，还原气使用天然气经催化 裂化制取，裂化剂采用炉顶煤气。炉顶煤气含CO与H2约70%。 经洗涤后，约60%～70%加压送入混合室与当量天然气混合 均匀。混合气首先进入一个换热器进行预热。换热器热源是 转化炉尾气。预热后的混合气送入转化炉中的镍质催化反应 管组，进行催化裂化反应，转化成还原气。还原气含 (CO+H2)95%左右，温度为850～900℃。
>2500
小于500N/个/wt%
<5.0
<2.0
23
对于Midrex工艺直接还原来说，含铁原料的高温特性，如还原 速率、还原粉化性能、粘结趋势和高温还原强度等，对整个竖炉 生产的顺行以及技术经济指标都非常关键。表8列出了Midrex工 艺对球团矿和块矿高温冶金性能的要求。
非高炉炼铁知识大全
提纲
第一部分 钢铁生产及短流程炼钢概论 第二部分 直接还原理论与工艺 第三部分 熔融还原理论与工艺
第一部分 钢铁生产及短流程炼钢概 论
一、什么是短流程
1.世界钢铁工业发展概况 起步阶段 时 间：1865年前后 工 艺：空气侧吹转炉炼钢法（1865年 英国贝赛麦） 代表国家：英国 中 国：公元前2世纪采用类似侧吹转炉 炼钢法—李约瑟
废钢资源优势
（1）、废钢铁是再生资源，可无限循环利用。 从钢材→制品→使用→报废→回炉炼钢，每830年一个轮回，无限循环使用 （2）、废钢铁是一种载能资源，用废钢铁炼钢 可以大量节约能源。废钢直接炼钢比矿石炼铁 后再炼钢可节能60%，节水40% （3）废钢铁是一种环保资源，废钢直接炼钢比 铁矿石炼铁炼钢可减少排放废气86%，废水76% 和废渣97%，有利于清洁生产和排废减量
钢水1t 图6. 废钢—电炉流程示意图
什么是短流程（续）
2. 钢铁生产方法及流程（续） 五种流程（续） 粉矿
1.237t 石灰石0.096t 543kg煤 (493kW•h熔化用电） (109kW•h脱硫和辅助 设备用电） 137kW•h制氧用电 404m3氧气 铁 燃料0.010t 废钢0.263t
粉矿
区域3
图11 按还原剂和铁矿石种类分直接还原工艺
直接还原生产及技术现状(续)
1.国外现状(续) 技术现状(续) 按炉型分： •竖炉 •回转窑 •转底炉 •流化床等
直接还原生产及技术现状(续)
1.国外现状(续) 技术现状(续) 按含铁料粒度分： •块矿/球团 •粉矿
表1 不同直接还原工艺的主要特点比较
型式 竖炉 竖炉(间歇) 竖炉 多层流化床 回转窑 还 800 800~900 700~800 1100~1200 原 温度/℃ 800~900 炉 还原率/% 92~96 85 92~94 93 90 熔炼炉 废气处理 电炉 电炉 循环使用 TFe:88 C:2.2 脉石:4.3 电炉 电炉 电炉
非高炉炼铁技术概述
非高炉炼铁技术概述摘要：随着焦煤资源日益减少，高炉炼铁技术发展受到限制，非高炉炼铁成为了日益关注的冶炼技术。
文章阐述了非高炉炼铁技术的发展现状、分类，工艺流程及特点，同时展望了其未来的发展前景。
关键词：非高炉炼铁直接还原熔融还原非焦煤一、引言目前，生铁主要来源于高炉冶炼产品，高炉炼铁技术成熟，具有工艺简单，产量高，生产效率大等优点。
但其必须依赖焦煤，而且其流程长，污染大，设备复杂。
因此，世界各国学者逐渐着手研究和改进非高炉炼铁技术。
二、非高炉炼铁工艺非高炉炼铁是指以铁矿石为原料并使用高炉以外的冶炼技术生产铁产品的方法。
在当今焦煤资源缺乏，非焦煤资源丰富的情况下，非高炉炼铁以非焦煤为能源，不但环保，而且省去了烧结、球团等工序，缩短了流程。
因此非高炉炼铁一直被认为是一种环保节能、投资小、生产成本低的生产工艺。
非高炉炼铁可分为直接还原炼铁工艺和熔融还原炼铁工艺两种。
1.直接还原炼铁工艺直接还原炼铁工艺是一种以天然气、煤气、非焦煤粉为能源和还原剂，在铁矿石软化温度下，将铁矿石中铁氧化物还原成铁的生产工艺。
据统计直接还原冶炼工艺多达40余种，大部分已经实现了大规模工业化生产[1]。
目前，直接还原炼铁工艺主要有气基直接还原、煤基直接还原两大类。
1.1气基直接还原气基直接还原是指用CO或H2等还原气体作还原剂还原铁矿石的炼铁方法。
具有生产效率高、容积利用率高、热效率高、能耗低、操作容易等优点，是DRI（directly reduced iron）生产最主要的方法，约占DRI总产量的90%以上[2]。
气基直接还原代表工艺有HYL反应罐法、Midrex-竖炉法、流化床法等[3]。
HYL反应罐法是由墨西哥希尔萨（HojalataYLamina，HYLSA）公司于20世纪50年代初开发的，其工业化标志着现代化直接还原的开始。
HYL反应罐法具有作业稳定，设备可靠等优点，但其作业不连续，还原气利用差，能耗高及产品质量不均匀。
非高炉炼铁
MgO-CaO质耐火材料工程实例
• 含活性氧化钙耐火材料是生产洁净钢的理 想材料 工程或工业化生产如何实现？ 工业化最大的问题是解决活性氧化钙的水 化问题
MgO-CaO质耐火材料工程实例
• B.耐火氧化物与钢中硫含量关系: 钢液冷凝时硫会浓聚于晶粒边界，加热钢 锭时，会在晶粒边界熔化，造成钢的热脆。 钢液中硫含量越低，说明钢中硫化物洁净 度（Sulphide cleanliness)越高。 [S]+(O)=(S2-)+［O] 或[S]+(CaO)=(CaS)+［O] 式中，[]表示金属熔体相；( )表示熔渣相
2.4国内外熔融还原用耐火材料的研究现状 和发展方向
• 国内外研究者对熔融还原用耐火材料的研究主要在Al2O3-C、 MgO-C和MgO-Cr2O3砖方面，就蚀损速度而言MgO-Cr2O3砖约 为的Al2O3-C砖的 1/2，C含量为10%的MgO-C砖比Al2O3-C砖小 1/5。其结果总结为：（1）COREX融熔还原气化炉中的流化 燃烧区和风口区作业条件最为苛刻，所用含炭耐火材料效果 不理想。推存选材为Sialon结合碳化硅砖和Sialon结合刚玉砖。 （2）铁浴终还原炉技术尚未完全成熟，所用炉衬为改进型 Al2O3-C砖和MgO-C砖。渣型的不同对耐火材料的使用效果影 响较大。（3）含炭耐火材料有好的抗渣性及热震稳定性， 但存在易氧化的问题。抗渣性及抗冲刷性好的镁铬砖其热震 稳定性不好，易剥落。
MgO-CaO质耐火材料工程实例
• 则是溶解在钢液中的脱氧剂M与溶于钢液中的氧 化反应生成脱氧产物MxOy。如果MxOy不上浮， 也会成为钢中夹杂物。 Al、Si、Cr、Zr在铁液中溶解度都很大；而Mg与 Ca由于在高温下以气态存在，在Fe液中溶解度很 小。耐火氧化物中的金属元素在钢液中的含量与 钢液中平衡氧的活度之间关系如图所示。
非高炉炼铁技术应用研究
（ ）Ｋ Ｒ 法炼铁 工艺初 步研究 ４ Ｄ Ｈ
在东ｉ ６３０ｋ Ａ ｌ ０ Ｖ 电炉和维西 ３ ０ Ｖ 电炉上利 ｌ ０ｋ Ａ ０
用小水 电资源 ，分两个 阶段组织完 成 了Ｋ Ｒ 工艺探 ＤＨ 索性工业性试验 ，突破 、打通 、形 成 了Ｋ Ｒ 法炼铁 ＤＨ 工艺 ，并完成 了昆钢维西 、临仓 １００ 万 吨Ｋ Ｒ 熔 ０． ０ ＤＨ 融还原铁项 目初步设计 。
２ １ 年第６ ０１ 期
昆钢科技 Ｋ ｎ ａ ｇ Ｋ ｊ ｕ ｇ ｎ ｅ ｉ
２ １ 年 Ｏ 月 ０２ １
非高炉炼铁 技术应 用研 究
化示 范生产 线 ，克服 了传统 隧道 窑采用煤 气加 热所
１ 目的
非 高 炉炼铁 法是指 除 高炉炼铁 以外 的其 它还原 铁 矿石 的方 法 ，它是为 使炼 铁生产 彻底 摆脱 对冶金 焦 的依 赖而 开发 的炼铁 新技 术 。该 技术 是 国家产业 政策鼓 励 和重点 支持 的重 大技术创 新项 目之 一 。根 据 国家 《 十一 个五 年经济 发展 纲要 》精神 和 国家 第
经 济价值 的 提升 ，云南 省钢 铁 生产技 术 的创新 、突
破 、进步奠定 良好 的基 础。 （ ２）将 隧 道 窑 直接 还 原铁 各 种 产 品应 用 于 转
杂铁 矿 资源 ，传 统高 炉炼铁 流程 很难 大量 使用 这样
的铁矿 石冶炼 出合格 的铁水 ；昆钢每 年要 产生 １ 多 ０ 万 吨 的高 炉灰 、转炉 尘 等含 铁废 弃 物 ，其 中 的Ｋ、 Ｎａ ｂ ｎ 、Ｐ 、Ｚ 等有 害元 素经 过 循 环 富集 后 再 次进 入 高 炉 ，将对 高 炉 的长 寿 和组织高 水平 生产 产生 较大 危 害 ，而使 用非 高炉炼 铁 技术处 理 就不存 在这 些 问 题 。开发及 应用 非高 炉炼 铁技术 可 以最大 限度 的利 用 云南 省及 周边 地 区的铁 矿石 资源 ，有利 于 昆钢 的 可持续发展 和带动地方经 济的发 展。 （ ）扩大云南省非炼焦煤应用范 围 ２ 昆钢 周边 地 区拥 有 大量非 炼焦 煤资 源 ，它 们普 遍 结 焦性 能不理 想 ，灰分 和硫分 较 高 ，不 适合 于高
比较分析高炉炼铁与非高炉炼铁技术
比较分析高炉炼铁与非高炉炼铁技术摘要：就目前而言，我国钢铁主要通过高炉进行生产和冶炼，从客观角度理解，这种高炉炼铁的形式还要持续相当长的一段时间。
对比来讲，非高炉炼铁技术实际上比高炉炼铁技术更具优势性和时代性。
在工艺优势方面，非高炉炼铁技术可以促使燃料燃烧完全，使得主焦煤的使用量大幅度降低，从根本意义上减少烧结、球团、焦化等作业工序中产生和排放各种污染物的现象。
整体而言，虽然非高炉炼铁技术优势显著，但由于该技术在我国还处于进步阶段，还具有一系列的问题和不足。
所以，对该技术进行更加深入研究，并比较其与传统炼铁技术的能耗，是本文即将研究和分析的主要内容。
关键词：高炉炼铁技术；非高炉炼铁技术；直接还原技术；熔融还原技术随着钢铁行业的不景气，与之对应的高炉炼铁技术发展呈现出停滞状态。
但在目前，其仍是全世界范围内，进行钢铁生产主要技术内容，这就意味着其利用焦炭生产造成的污染环境问题仍处在不断深化状态。
针对这一问题，相关人员应加大非高炉炼铁技术的研究应用，从而改进我国钢铁行业发展的产业结构。
然而，非高炉炼铁技术的研究成果存在一定局限，因而，相关建设人员应从能耗、技术应用现状以及未来发展角度，对高炉炼铁与非高炉炼铁两种技术进行对比，以找出优化控制的节点，进而提高非高炉炼铁技术的应用研究效率。
1高炉炼铁与非高炉炼铁技术分析比较就目前的市场环境来说，生铁的生产大多是以高炉炼铁的方式存在的，而非高炉炼铁与高炉炼铁不同，其在能耗方面具有一定优势。
具体来说，非高炉炼铁能够大幅度降低焦煤的使用量，这就降低了球团、烧结以及焦化工序等高炉炼铁流程生成的污染物排放量。
非高炉炼铁所需的原燃料条件较高，使其仅作用于生产指标较好的生铁生产企业。
这就意味着非高炉炼铁需要在特定的环境下才能进行组织生产，这是全世界范围内，非高炉炼铁技术始终没有得到普及的原因所在。
但随着市场经济发展进程的不断加快，人们对各行各业发展建设可持续性的要求越来越高，非高炉炼铁技术是实现降低生态环境污染目标的重要组成部分。
非高炉炼铁
1.6.3 炉内主要过程
炉内一般过程
炉料下降过程中，与上升的煤气流相互作用，被加热，发 生干燥、还原、熔化、造渣等一系列物理化学反应，最后 生成液态渣、铁，聚集于炉缸，周期地从高炉排出，上升 的煤气流将能量传给炉料，温度不断降低，成分不断变化， 最后变成高炉煤气从炉顶排出 实质：在尽量低能量消耗的条件下，通过受控的炉料及煤 气流的逆向运动，高效率地完成还原、造渣、传热及渣铁 反应等过程，得到化学成分与温度较为理想的液态铁
1.6.4 高炉炼铁原料及其他辅助材料
①灰分低，固体碳高 ②含硫低 ③可磨性好：易磨 ④粒度细：-200目占80％ ⑤爆炸性弱：安全 ⑥燃烧性要弱、反应性要好
固体燃料： 煤 喷 吹 燃 料
天然气，石油气，焦炉和高炉煤气， 气体燃料：
转炉煤气，发生炉煤气
重油，柴油，焦油 液体燃料：
1.6.4 高炉炼铁原料及其他辅助材料
性能 ①物理性能 a.致密度，气孔率，吸水率 b.透气性 c.耐压强度 d.热膨胀性 ②使用性能 a.耐火度：抗高温熔化性能的指标，用耐火锥变 形的温度表示。它表征耐火材料的热性质，主要 取决于化学组成，杂质数量和分散程度。实际使 用温度要比耐火度低。
1.6.4 高炉炼铁原料及其他辅助材料
b.荷重软化点：在施加一定压力并以一定升温速度 加热时，当耐火材料塌毁时的温度。它表征耐火材料 的机械特性。耐火材料的实际使用温度不得超过荷重 软化点。 c.耐急冷急热性（抗热震性）：是指在温度急剧变 化条件下，不开裂。不破碎的性能。 d.抗蠕变性能：荷重工作温度下，形变率 e,导热性及导电性 f.抗渣性：在使用过程中抵御渣化的能力。 耐火材料选择原则：使用的温度，使用的环境
高炉法 现 代 炼 铁 法 非高炉法
非高炉炼铁
非高炉炼铁“本土化”加速【编者的话】钢铁冶炼短流程生产是推进钢铁产品升级换代的发展趋势之一，其主要金属料包括废钢、直接还原铁和生铁或炼钢用热装铁水等。
非高炉炼铁工艺是短流程生产的核心，它符合资源节约型要求，同时又可生产高品质的特优钢材。
当前，世界上一些国家的大型钢铁企业积极采用先进的非高炉炼铁工艺，从宝钢浦东钢铁公司罗泾厂的COREX到今年5月投产的浦项150万吨／年产能的FINEX工业生产厂，都受到钢铁界的密切关注；从技术角度分析、从新闻观点审视，我们也对其进行了报道。
那么，在非高炉炼铁的几种主要工艺中，到底哪些更适合中国钢铁企业应用呢?本期我们针对这一问题刊发了业内有关人士的文章，进行分析探讨，旨在让非高炉炼铁这一节能、高效、环保的技术在中国“生根开花”，为中国钢铁产业的不断优化打下坚实的技术基础。
随着世界钢铁工业的快速发展，原材料成本的不断提高、焦炭的紧缺和铁矿石价格的不断攀升成为人们关注的问题。
面对日益激烈的国际竞争和紧迫的环保要求，国内有远见的钢铁企业结合自身实际情况寻求发展节能环保、低成本的非高炉炼铁技术，并已经走在了国际同行的前列。
短流程造就节能环保和资源优势非高炉炼铁包含直接还原和熔融还原。
直接还原是指在低于熔化温度之下还原成海绵铁的炼铁生产过程，其产品叫直接还原铁也称海绵铁(DRI)。
此类工艺有很多，国内适合选用的主要有HYL-ZR工艺(希尔自重整法)等。
熔融还原是指一切不用高炉冶炼液态生铁的方法，国内适宜选用的有COREX、FINEX、HIsmelt等工艺。
HYL-ZR工艺是在原HYL工艺系列基础上发展起来的一种新型气基自重整直接还原工艺，可以利用焦炉煤气、高炉煤气、氧气顶吹转炉煤气或者煤制气来还原铁矿石(球团或球团／块矿的混合物)以生产海绵铁(具体流程见图1)。
在目前市场上可利用的主要直接还原技术中，HYL-ZR技术可在其工艺和设备无任何改动的情况下使用焦炉煤气，通过在自身还原段中生成还原气体而实现最佳的还原效率。
炼铁技术
串讲概述一、炼铁生产的方法:1.高炉法炼铁.2.非高炉法炼铁:直接还原法,熔融还原法.二、钢和铁的区分：以含碳量区分:熟铁:C<0.02%钢:C=0.02%～1.7%生铁:C>1.7%三、炼铁生产工艺流程：1.高炉炼铁生产工艺流程:简图2.高炉本体：内型：炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸。
外壳为金属结构，内衬耐火材料，中间是冷却设备。
3.除本体外，高炉还有以下几大系统：(1)上料系统：职责：储存、混匀、筛分、称量原、燃料，并运到炉顶受料漏斗。
(2)装料系统：职责：按要求将炉料装入炉内和煤气密封。
(3)送风系统：职责：提供和加热空气，并送入炉内，保证足够的风量和风温。
(4)喷吹系统：职责：将煤粉或重油送入炉内。
(5)煤气清洗系统：职责：收集和清洗煤气。
(6)渣铁处理系统：职责：定期排放炉内渣铁并运走，保证高炉连续生产。
(7)动力系统：职责:为高炉的正常生产提供"风、水、电、气"等能源.是高炉正常生产的保障.四、高炉炼铁主要经济技术指标：1.高炉利用系数：指每昼夜每立方米高炉有效容积生产的合格炼钢生铁量。
2.冶炼强度：指每昼夜、每立方米高炉有效容积消耗的干焦量。
干焦耗用量冶炼强度＝—————————————（t/(m3.d)）有效容积×实际工作日3.综合冶炼强度：除干焦外，还考虑有喷吹的其他类型的辅助燃料。
综合干焦耗用量综合冶炼强度＝————————————（t/(m3.d)）有效容积×实际工作日4.焦比：冶炼一吨铁消耗的干焦量。
干焦耗用量（kg）入炉焦比＝————————合格生铁产量（t）5．综合焦比：生产每吨生铁所消耗的干焦数量以及各种辅助燃料折算为干焦之总和。
干焦数量＋Σ喷吹燃料×折算系数综合焦比=—————————————————（kg/t）合格生铁产量综合干焦耗用量=——————————（kg/t）合格生铁产量6.休风率：高炉休风停产时间占规定日历作业时间的百分数。
非高炉炼铁技术重点是以煤代焦 DRI最佳装备是煤基竖炉
非高炉炼铁技术重点是以煤代焦 DRI最佳装备是煤基竖炉陈守明我国粗钢产量连续高速增长，2011年达6.995亿吨，占全球粗钢产量45%；但产业结构不合理，工艺以高炉炼铁-转炉炼钢长流程为主，铁钢比高、电炉钢比例小，能源资源消耗大、生产成本高，经济效益一路下滑，优化结构、节能增效势在必行。
直接还原铁(DRI)不仅是一种重要的冶金原料，由于不以焦炭为主要能源，称非高炉炼铁，是一种节能增效的冶金新工艺。
发展DRI产业不仅可以为电炉炼钢、转炉炼钢、高炉炼铁、铸造等产业提供大量优质冶金炉料，有助于这些企业节能增效，而且节省大量焦炭，对于缓减高炉炼铁焦炭供应紧张局面、降低成本有利。
同时，国内中小铁矿和非炼焦煤的综合利用、提高附加值，可促进中西部地区经济发展。
国家工信部2011年底颁发的《钢铁工业“十二五”发展规划》中，“重点领域和任务”的技术创新重点第一项即非高炉炼铁技术。
中国DRI多年来产量始终在几十万吨徘徊，主要因为工艺、装备未根据国情自主创新，未显示节能减排优势，工程投资大、生产成本高，经济效益不理想。
DRI工艺按还原剂分为气基法和煤基法，按主体设备分有竖炉法、隧道窑法、回转窑法、转底炉法等。
根据冶金原理和中国能源资源结构、经济技术条件，煤基法比较适宜；按机械和热工原理，这几类工业炉窑虽然都能生产DRI，但竖炉是其优选优化成果，性能更好。
炼铁理论和生产实践均可证明，煤基竖炉DRI能耗低、工程投资少，可取的更好效益。
1 煤基竖炉DRI工艺节能的理论根据1.1 DRI流程短炼铁是钢铁冶金上游工序。
考察钢铁生产流程，如图1所示，流程最短、能耗最低路线是从铁矿石直接炼钢的虚线ideal Route。
但这一路线很难实现，因为还原与升温同时进行，高温下金属铁融化后，还原剂中的碳即渗入铁中，铁水含碳量大于钢的标准。
为了得到含碳量较低的钢，不得不增加炼钢工序，将铁水中的碳再氧化脱去。
现代钢铁生产的高炉-转炉炼钢流程就是这样，称作二步法炼钢。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2.单位容积出铁率：
每立方米反应器每天生产产品中金属铁量，即 ηFe=η. ηm， tFe/（m3.d） ηm-金属化率，%
14
3.煤气利用率：
参与还原反应的气体与还原反应生成气体之比，即 ηg=（CO2+H2O）/（CO+H2+CO2+H2O），% 4.产品金属化率： 所得产品中金属铁量与含全铁量之比，表示产品被 还原到金属铁的程度，即 ηM=Fe0/TFe，% 5.产品还原度： 表示在还原过程中总失氧率，即 R=（失去氧量）/（矿石中铁氧化物总氧量）
3
二、非高炉炼铁的特点
1.不使用焦炭，焦煤仅占煤总储量5%，且现行技术 只能开采30-40%，高炉法面临缺乏焦煤的困境；
2.反应温度与还原程度关系与高炉法明显不同；
3.非高炉法钢铁厂投资少、周期短、灵活性强、适 应性强； 4.目前规模较小、方法多、未形成强势流程，
处于完善研究及发展中。
4
非高炉与高炉工艺温度与还原度关系比较
高炉流程： 矿石 A 在高炉内升温、 还原、熔化为铁水B→[C] 已达到饱和→在炼钢过程 脱C→再去除多余氧成为成 品钢液； 非高炉流程： 矿石被升温、还原为 海绵铁→在电炉中熔化还 原未还原部分→得到成品 钢液
5
钢铁生产过程产品中氧量、碳量的变化
传统方法生产工艺中 冶金反应重复，高炉炼铁 过程将铁、氧分离的同时 还会使C、Si、Mn等元素进 入铁水，必须精炼，精炼 后再次脱氧，因此，工艺 复杂，造成能源与原材料 的消耗； 非高炉方法具备了一 步法的特征，减少了因高 温冶炼对设备和耐火材料 等方面的一系列困难。
10
五、熔融还原法
1.概 念：
以非焦煤为能源，在高温熔融状态下
进行铁氧化物还原，渣铁能完全分离，得
到类似高炉的含碳铁水，其目的在于不使
用焦炭。
11
2.一步法-Dored法工艺介绍
一步法： 是在一个反应器中完 成矿石还原熔炼的全过程； 优缺点： 工艺流程短，设备简 单，实际应用中存在能耗 高及高FeO渣严重侵蚀炉衬 的难题，至今尚未得到解 决。
6
三、非高炉炼铁分类
固定床法 1.按还原装置分类：
回转窑法
竖炉法 流化床法 固体还原剂
2.按还原剂分类： 气体还原剂 预还原法 直接炼铁法
7
四、直接还原法
1.概 念：
以气体燃料、液体燃料或非焦煤为能 源，在铁矿石（或铁团块）呈固态的软化 温度以下进行还原获得金属铁的方法。 由于还原温度低，产品呈多孔低密度海 绵状结构，含碳低、未排除脉石杂质的金 属铁产品，称直接还原铁（DRI），或称海 绵铁。
钢铁冶金概论
-------非高炉炼铁
1
主要内容
一、概 述 二、非高炉炼铁的特点 三、非高炉炼铁分类 四、直接还原法 五、熔融还原法 六、非高炉炼铁技术经济指标
2
一、概 述
1.概 念 非高炉炼铁法是高炉法之外，不用焦炭 炼铁的各种工艺方法的统称。 2.发展史 1770 年 第 一 个 直 接 还 原 法 专 利 诞 生 → 1857 年 提 出 完 整 的 近 代 直 接 还 原 （ Chenot ）构思 → 1873 建成第一座非高炉 装置 → 上世纪 20 年代电炉（矿热炉）炼铁 → 70 年代具备一定规模 → 近期又重新成为 研究热点
8
2.使用固体还原剂举例(SL-RN法)
工艺过程: 次烟煤 +粗选铁砂 →多层炉内不完全燃 烧 800℃→ 煤干馏铁砂 预还原→从回转窑尾 加 入 → 加 热 9501000℃ →铁砂被还原 至金属化率 90% → 料 人 水 冷 筒 冷 却 至 120 ℃ → 磁选机分选 → 海 绵铁送炼钢车间
9
3.使用气体还原剂举例(Midrex法)
工艺过程: 天 然 气 + 净 化 炉 顶 气 (300400℃)→混合室→重整炉 (Ni 催 化 剂 ) →900-950 ℃反应: CH4+H2O=CO+3H2 CH4+CO2=2CO+2H2 还原气→竖炉(炉料炉顶加入) →停留6h →冷却带N2冷却 至100℃ →炉料排出
15
12
3.二步法-KR法(COREX法)工艺介绍
二步法： 将熔融还原 过程分为固相预还 原及熔态终还原并 分别在两个反应器 中完成； 优点： 改善了能量 利用，降低了渣中 FeO浓度。
13
六、非高炉炼铁技术经济指标
1.单位容积利用系数：
每立方米反应器有效容积每天的产品量，即 η=Q/Vu， t/（m3.d）