炼铁新技术作业

当前非传统高炉炼铁技术的发展及研究现状1学号：

1)北京科技大学冶金生态与工程学院, 北京100083

✉, E-mail:3902@

摘要首先分析了传统高炉炼铁技术发展面临的困扰和障碍，然后叙述了目前非高炉炼铁技术中的直接还原和熔融还原技术，综述了非高炉炼铁技术发展的现状。着重介绍了走向工业生产和即将进入工业生产的Corex 工艺和Finex 技术的优缺点和存在问题。最后叙述了高炉炼铁新技术中的氧气高炉，着重介绍了国内外氧气高炉的工业化试验情况。

关键词炼铁技术;高炉;直接还原;熔融还原;氧气高炉;工业化实验

The current untraditional blast furnace ironmaking technology

development and research status

Sxxxxxxei1

1)School of of metallurgical and ecological engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China

✉SxxN xei, E-mail:3xxx0802@

ABSTRACT Firstly, analyzes the problems and barriers to developing the traditional blast furnace ironmaking technology, then introduced the direct reduction and smelting reduction technology in currentnon-blast-furnace iron making technology, summarizes the present situation of the non-blast-furnace iron making technology development.Focus on the advantages and disadvantages and the existing problems of Corex process and of Finex technology whichapplied or will be applied to industrial production. Finally describes the oxygen blast furnace of new technology ofblast furnace ironmaking, focus onthe industrial test stage of oxygen blast furnace at home and abroad.

KEY WORDS ironmaking technology; blast furnace; direct reduction; smelting reduction;oxygen blast furnace; industrialization experiment

1传统高炉发展面临的困扰和障碍

(1) 必须使用焦炭为主要燃料

高炉炼铁必须使用焦炭。焦炭不仅是高炉还原剂和热量的主要来源，而且是炉内维持料柱的骨架。大量的冶金焦是现代高炉炼铁不可或缺的燃料。

①焦煤的资源越来越少。焦煤的供应即使像我国这样富有焦煤资源的国家，其供应也越来越紧张和困难。特别是焦炭价格成倍上升，导致了生铁成本的大幅上升。这已成为远离焦煤产地的钢铁企业发展的瓶颈。由于资源是不可再生的，从长远的角度看，这种状况是不可能逆转的。同时也应为后代多留一些，不能用之竭尽。

②为保证高炉炼铁焦炭的来源还必须配有相应的建设焦炉生产设施。不但其投资费用相当昂贵，而且现代焦炉生产焦炭的工艺仍对人类的生态和环境造成了很大的污染，很难从根本上克服。所以，在发达国家已是明令禁止新建和严格控制生产。在我国大量使用焦炭，大规模的建设焦炉生产焦炭，对环境所造成污染，也已到了不能容忍的程度。

(2) 必须以一定粒级的块状铁矿石入炉冶炼

高炉采用竖炉鼓风冶炼技术，块状的焦炭和块矿石组成透气的料柱，并通过风口燃烧

产生的煤气流和炉料的逆向对流运动来进行高效的热交换和快速升温及加快化学反应。为此，炉料不但必须是块状，而且还要有均匀的粒度组成，才能有良好的透气性，以维持生产的连续和顺利进行。

随着钢铁工业规模发展越来越大，铁矿石的需求量也越来越多，但高品位的富铁块矿的产量却是越来越少。当前和将来世界上大量生产的是粉矿和经过精选的细精矿。因而适应高炉用的炉料，必须将这些粉矿和精矿进行造块加工，即进行烧结矿和球团矿的生产。同样需要建设大规模的工厂，而这些设施的投资也是相当高的。随着现代化生产的装备水平的提高和实现精料，铁前的原料场及加工设施和烧结(或球团) 厂、焦化厂以及高炉炼铁系统的总投资是十分庞大的。这样使新建钢铁企业的效益起点规模越来越高。专家测算其效益起点规模应在300 万t/ a 以上。

(3) 越来越高的环保要求，使高炉炼铁技术的发展越来越难以满足现代钢铁企业对环境的污染主要是在高炉及铁前的原燃料加工，特别是焦化和烧结。粉尘、有害气体(SO2、N x O y ) 、CO2和污水的排水都给环境造成严重的污染。

总之，必须使用焦炭(煤) 作主要的能源；庞大的投资额和越来越严的环保要求是高炉炼铁技术发展所面临的极大的困扰和难以跨越的障碍。

2 非高炉炼铁技术发展的现状

目前非高炉炼铁技术主要有直接还原和熔融还原技术。

2.1 直接还原

主要分为气基(用天然气作为还原剂) 的竖炉直接还原和煤基(用煤作还原剂) 的回转窑和转底炉的直接还原两大类。

①气基竖炉直接还原。以Midrex 和HYL 为代表的生产技术在世界直接还原铁的生产领域取得了极大成功。年产量已达4 000 万t 左右，而且在富产天然气的地区呈现快速增长的势头。这一生产技术和电炉炼钢相结合(并采用气力输送) ，有人称为目前最节能、最环保的钢铁生产流程。但是此类技术的应用受到了是否生产天然气的严格的地域性限制，同时还受到天然气价格不断上升的严重威胁。寻找和采用新的还原气来源已成为这一技术发展的方向。

②煤基的回转窑还原铁生产技术。不管是采用球团矿(块矿) 的“二步法”和采用铁精矿为原料的“一步法”直接还原都取得了成功。但是，这一技术的问题是生产规模较小(一般单窑规模不超过20 万t/ a) ；不能生产热压块适于长途海运的以及仍有一定程度的环境污染。该类技术在一定的地域、国家和地区(如南非、印度、中国) 得到了一定的发展。

用煤为主的转底炉(RHF) 技术，以Fastmelt 和Redmelt 为代表，近年来在世界上发展迅速起来，我国也有研究和开发。该技术虽已趋于成熟，但仍有不少工业应用技术需进一步改进。这一技术的生产规模也不可能太大。目前一般用于钢铁厂粉尘的回收和处理(脱除和回收Sn ，Zn) ，以及和电炉炼钢相结合，实现直接还原铁的生产和电炉熔分、炼钢相结合的钢铁冶炼短流程工艺。随着废钢越来越多，电力供应充足，电炉炼钢比例的增长，这种钢铁生产技术在中、小型钢厂的建设中有较好的发展前景。

2.2熔融还原

作为一种可以直接使用煤粉和铁矿粉，而且在以熔融还原(还原速度快) 为主要特点的炼铁工艺，对冶金学家来说是一种长期追求的理想工艺。熔融还原的研究自20 世纪40 年代就已开始，而且方法很多，如：Hismelt 、CIOS、DIOS、AISI 法等。该类技术共同的技术特点有：采用纯氧鼓风；铁浴煤气(向炉缸中吹入煤粉生成煤气) ；流化床传热升温和还原，高温高压、还原煤气的净化和有效利用等。理论研究的成果很多，实验室研究和小型工业试验较多，但进行工业性试验的仅有Hismelt 等少数。

熔融还原应用于工业生产尚有许多问题需解决，如各种耐高温同时又耐磨的材料和设备