非高炉炼铁知识大全
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。
非高炉炼铁
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。
12
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）
8
3.使用气体还原剂举例(Midrex法)
工艺过程: 天 然 气 + 净 化 炉 顶 气 (300-
400℃)→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
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
1
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
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
4
钢铁生产过程产品中氧量、碳量的变化
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
第四章非高炉炼铁,第五章铁水预处理
第四章非高炉炼铁,第五章铁水预处理非高炉炼铁非高炉炼铁法：是指除高炉炼铁以外的其它还原铁矿石的方法。
可归纳为两大类：直接还原法；熔融还原法。
⑴ 直接还原法在铁矿石熔化温度下把铁矿石还原成海绵铁的炼铁生产过程，产品叫直接还原铁或海绵铁。
由于低温还原，得到的直接还原铁未能充分渗碳，因而含碳较低(2%),矿石中的脉石成分既不能熔化造渣脱除，也不能被还原，因而直接还原铁中几乎保留了铁矿石中的全部脉石杂质，实际生产中仍需要用电炉精炼成钢。
⑵ 熔融还原法一切不用高炉冶炼液态生铁的方法。
它是不用焦炭在一个容器中完成高炉炼铁过程的，基本上不改变目前传统钢铁生产的基本原理。
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；② 非高炉生产的海绵铁可代替日益紧张的废钢；③ 省去了炼焦设备，总的基建费用比高炉炼铁法少。
非高炉所得还原铁的用途可分为以下三类：① 炼钢原料② 高炉原料③ 铁粉可用于粉末冶金或用作电焊条的原料等。
4.1 直接还原法⑴ 使用固体还原剂法主要设备：回转窑主要产品：海绵铁工作原理：固体还原剂(煤) 、铁矿石、溶剂混匀，由窑尾加入，窑体有1~4%的倾斜度并以一定速度旋转，炉料由窑尾向摇头运动。
窑头装有烧嘴，喷入燃料(煤粉、煤气或重油)燃烧，废气由窑尾排除，炉料与炉气逆向运动，逐渐把固体炉料加热，达到800℃时，开始固体碳还原，放出的CO 在氧化区被氧化，提供还原需要的热量。
回转窑炼铁过程示意1―氧化区；2―中性区；3―还原区；4―窑头；5―熔化带；6―粒铁带；7―还原带；8―预热带；9―窑尾；10―海绵铁法；11―粒铁法；12―液铁法炉料配加的煤炭量必须超过还原反应需要热量，以保持料层中的还原气氛。
按照炉料出炉温度，回转窑除生产海绵铁外，还可生产粒铁和液态铁。
最大的优点：可以直接使用储量丰富的煤作燃料缺点：是炉内温度要求严格控制，否则会引起局部过热。
使矿石软融并粘结在炉墙上，破坏正常生产。
⑵ 用气体还原剂直接还原法冶金还原煤气：铁矿石直接还原使用的气体还原剂。
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。
四种新型非高炉炼铁技术
四种新型非高炉炼铁技术非高炉炼铁技术作为一种能消除块矿、焦煤和废钢三大资源不足的危机，减四种新型非高炉炼铁技术轻钢铁业的资源、能源和环境压力的炼铁技术，长期以来都受到人们的关注和研究，以下四种比较新颖的有：1 .Hi-QIP工艺Hi-QIP工艺由日本JFE公司开发的，主要特点是转底炉炼铁。
相比于旧有的转底炉工艺，Hi-QIP转底炉首次使用含碳料层，同时另一特点是经还原熔化的铁在炉内生成。
Hi-QIP工艺中，铁矿石（或块矿）是铁源，煤是还原剂，石灰石是熔剂。
这些原料经混匀后并装入碳质原料床，然后用烧嘴加热。
铁矿石被还原和熔化，而在料层中煤的混合料被气化，并如同还原剂一起进入到炉料中起反应。
石灰石熔化并同混合料中的灰分和脉石成分生成渣。
熔化的铁和渣流入坑中，冷却凝固，生成粒铁。
粒铁和渣粒用螺旋装置从炉中排出，此工艺可以连续生产粒铁。
2 . Fastmet工艺Fastmet工艺由日本神户制钢开发的，主要特点是使用煤基转底炉还原钢铁厂产生的烟尘或矿粉。
原料：80%的铁矿石、20%煤和来自球团的有机粘含剂1.5%，经加工干燥到170℃装入煤基转底炉，生产出DRI产品，后续DRI产品在氮氧保护下送压块机造块。
Fastmet工艺的DRI热压块，含0.08%S高硫，被作为高炉原料，而不直接用于炼钢。
3 . Finex工艺Finex工艺由韩国浦项和西门子的MT共同开发的，由炉底的熔化器-气化器构成。
Finex工艺是将磨制煤粉和氧气喷吹到炉子，炉子上部有四个流化床反应器，铁矿粉或工厂的烟尘由反应器下降与气化器上升的煤气相遇，产生反应，还原出铁。
Finex工艺环境友好特性十分显著，SO2排放是传统高炉3%，氮氧化物是1%，粉尘是28%。
4.Tecnored工艺Tecnored工艺炼铁工艺是在巴西经过20多年发展而成，由模块结构的反应器组成。
铁矿粉或铁性粉尘和氧化铁皮同碳基的还原剂（如石油焦）和有机粘合剂精心紧密混匀生成球团，在炉身1.5m的长方形反应器中反应，燃料煤是沿反应器的两个边长装入，保持燃料资源总是来自还原区，抑制球团自身还原，同时抑制了CO2到CO的还原反应，较节能。
非高炉炼铁
•非高炉炼铁非高炉炼铁是指除高炉炼铁以外的其它还原铁矿石的方法。
非高炉炼铁可归纳为两大类：直接还原法和熔融还原法，都是炼铁冶金技术中的新工艺。
直接还原法是指在铁矿石熔化温度下把铁矿石还原成海绵铁的炼铁生产过程。
产品叫直接还原铁或海绵铁。
由于低温还原，得到的直接还原铁未能充分渗碳，因而含碳较低（＜2%），实际生产中仍需要用电炉精炼成钢。
电炉精炼的主要任务是熔化脱除杂质和调整钢成分•熔融还原法是指一切不用高炉冶炼液态生铁的方法。
它是不用焦炭在一个容器中完成高炉炼铁过程的，基本上不改变目前传统钢铁生产的基本原理。
•非高炉炼铁法发展较快的原因：1 不用焦炭炼铁。
高炉冶炼需要高质量冶金焦，而焦煤从世界储量而言，只占煤总储量的5%，而且日渐短缺，价格越来越高。
非高炉炼铁可以使用非炼焦煤和其它能源作燃料与还原剂。
近几十年来，大量开发了天然气、石油、电和原子能等新能源，为高炉炼铁发展提供了条件。
•2 随着钢铁工业的发展，氧气转炉和电炉炼钢完全取代平炉，废钢消耗量迅速增加，废钢供应量日感紧张，非高炉生产的海绵铁、粒铁等是废钢的极好代用品。
•3 省去了炼焦设备，总的基建费用比高炉炼铁法少。
虽然非高炉炼铁法的生产效率远赶不上高炉，但对缺乏焦煤资源的国家和地区，用于中小型企业生产，前途是光明的。
中国的非高炉炼铁宝钢罗泾熔融还原COREX-30002 COREX炼铁技术概况•熔融还原炼铁技术是近代钢铁工业的前沿技术, 它是以富铁矿或球团矿与煤燃烧后还原成铁水的工艺，俗称无焦炼铁，包括COREX 、DIOS、HIsmelt 和Romelt 等工艺技术。
•COREX法自1989年底正式投产以来，经过15年的工业生产，已积累了大量生产经验，技术成熟，目前COREX 法的总生产能力已超过500 万吨，约占世界生铁产量的1 %，是唯一已用于工业化生产的熔融还原炼铁技术。
COREX炼铁技术概况•COREX 法的主要优点是投资和生产成本低，开停炉容易，特别适合与电炉或转炉短流程钢厂配套。
非高炉炼铁
a＇３Ｆｅ2Ｏ3＋Ｈ2=２Ｆｅ3Ｏ4＋Ｈ2Ｏ放热ｃＦｅ3Ｏ4＋ＣＯ＝３ＦｅＯ＋ＣＯ2 吸热ｃ＇Ｆｅ3Ｏ4＋Ｈ2＝３ＦｅＯ＋Ｈ2Ｏ放热ｄＦｅＯ＋ＣＯ＝Ｆｅ＋ＣＯ2放热ｄ＇ＦｅＯ＋Ｈ2＝Ｆｅ＋Ｈ2Ｏ吸热下图示出了铁氧化物还原对气氛的要求作图法:对反应ΔＧ°＝－ＲＴ㏑Ｋｐ＝Ａ＋ＢＫｐ＝Ｐｗ2／ＰｃｏＰｃｏ2＋Ｐｃｏ＝１ＰH2o＋ＰH2＝１Ｘｃｏ2＋Ｘｃｏ＝１ＸH2o＋ＸH2＝１铁氧化物还原对气氛的要求１）自上到下全图分为４个区域，最下方是Ｆｅ2Ｏ3稳定区，然后依次是Ｆｅ3Ｏ4，ＦｅＯ，和Ｆｅ。
其中Ｆｅ2Ｏ3用Ｈ2或ＣＯ还原，在任何温度下，平衡常数都很大，可以认为反应是不可逆的２）图中的两个关键温度５７０度和８１０度，５７０度以下ＦｅＯ不存在，Ｆｅ3Ｏ4直接还原成铁５７０度以上高价铁的还原要经过ＦｅＯ阶段，８１０度以下ＣＯ还原线位于Ｈ2曲线下方，这表明在此区间内ＣＯ还原能力高于Ｈ2，即Ｈ2得热力学利用率高于ＣＯ，８１０度以上Ｈ2还原线位于ＣＯ曲线下方，即ＣＯ得热力学利用率高于Ｈ2。
３）曲线ａａ＇和ｄ随温度的升高而升高，表明ａａ＇，ｂ和ｄ是放热的，提高反应温度使热力学气体利用率降低，其它曲线随温度的提高而下降，也就是说这些反应都是吸热的，高温有利于提高气体利用率。
不平衡常数随温度的变化关系，吉布斯－亥母霍兹公式（﹠㏑Ｋ／﹠Ｔ）p＝ΔＨ／ＲＴ2吸热ΔＨ＞０ΔＨ／ＲＴ2＞０即﹠㏑Ｋ／﹠Ｔ＞０Ｔ↑Ｋｐ↑放热ΔＨ＜０ΔＨ／ＲＴ2＜０即﹠㏑Ｋ／﹠Ｔ＜０Ｔ↑Ｋｐ↓另外也可以用（﹠㏑Ｋ／﹠Ｔ）p＝ΔＨ／ＲＴ2的积分公式㏑Ｋｐ＝－ΔＨ／ＲＴ＋Ｃ作㏑Ｋｐ——１／Ｔ的图线１）放热ΔＨ＜０直接斜率－ΔＨ／Ｒ＞０则１／Ｔ↑Ｋｐ↑２）吸热反应同理Ｔ↑Ｋｐ↑３１．２动力学分析冶金热力学分析，是反应能否发生，ΔＧ反应发生的程度冶金动力学则是反应进行的速度Ｖ，决定了生产效率更具有实际的意义描述铁矿石还原速度可用铁矿石还原速率的数字模型加以定量描述。
非高炉炼铁
班级：冶金122
主讲人：梁志龙
冶金与化学工程学院
为什么提出非高炉炼铁？
一
传统高炉炼铁缺点居多
I.
铁 矿 粉和 炼 焦煤 需 要进行烧结和炼焦，
粉尘污染大；
II.
高 炉 流程 规模大 ， 生产灵活性差。
为什么提出非高炉炼铁？
二、钢铁力学性能差。强度、硬度、冲击韧 性差
三、产能过剩
非高炉炼铁流程
直接还原 法流程 粉矿
球团矿Βιβλιοθήκη 直接还原 炉固态海绵 铁非焦煤 天然气
电炉炼钢
直接还原法方式
气基直接还原法 煤基直接还原法
非高炉炼铁流程
熔融还原实现 渣铁分离
熔融还原炼铁工艺 二步法 一步法 方法
未来非高炉炼铁所面临的问题
future
解决当前 电能 及各种 资源 的短缺， 开发出新型无污染能源； 实现非高炉炼铁的 自动化、机械化、 流程化。、
非高炉炼铁 学习要点
学习要点
1．
理解直接还原和熔融还原的定义；
了解非高炉炼铁的分类；
掌握非高炉炼铁的技术经济指标；
掌握非高炉炼铁的原料、能源、产品性质及使用，重点掌握直接还原铁的性质及使用
了解我国非高炉炼铁的前景。
2
掌握直接还原和熔融还原的还原反应；
了解直接还原和熔融还原的动力学模型，掌握影响还原速度的因素；
理解冶金还原煤气的作用及机理；了解冶金还原煤气的制造；
3
3.1 还原竖炉学习重点
炉料运动：顺行条件；悬料原因；
传热过程：还原剂、炉料温度分布；预热带长度计算；
还原过程：浓度场派生效应；温度场派生效应；最佳煤气H2/(H2+CO)；反应空区；影响竖炉生产率的操作因素
3.2回转窑学习重点
炼铁过程：产品；原料；设备；流程；
炉料运动：运动方式；停留时间；
传热过程：减小预热段长度的措施；
还原过程：影响还原的因素；
脱硫及其它杂质去除：脱硫方式；脱硫剂；杂质去除方式；
3.3 还原流化床学习重点
流化床类型及各类流化床△P与u0的关系，Umf和Ut；
粘结失流：定义、影响因素、粘结失流机制及控制粘结失流的措施；
3.4 熔炼造气煤炭流化床学习重点
熔炼煤的有效热值及影响因素
理论最佳配合配合点，理论最佳配合参数；
矿石成分、熔炼煤湿度及配合参数对煤耗的影响。
3.5 熔炼造气铁浴炉学习重点
铁浴炉的工作方式及特点；
影响熔炼煤有效热值的参数，二次燃烧及二次燃烧率定义；
二次燃烧率与有效热值的关系；
最佳二次燃烧率的控制范围；
预还原矿石金属化率及rpc对能耗的影响。
冶金概论非高炉炼铁法
有丰富的天然气资源作保障；
其次 Midrex的反应温度低 ，反应速度较慢，炉料
在还原带大约停留6 h，在整个炉内停留时间在 10h左右。
第14页，本讲稿共54页
另外Midrex法要求铁矿石粒度适宜且均匀，粒度 过大会影响CO和H2的扩散使反应速度降低；粒度过小， 透气性差，还原气分布不均匀，一般小于5mm粉末的含量 不能大于 5％。
第24页，本讲稿共54页
图4 回转窑炼铁过程示意图
1-氧化区；2-中性区；3-还原区；4-窑头；5-熔化带；6-粒铁带；7-还原带；8-预热 带；9-窑尾；10-海绵铁法；11-粒铁法；12-液铁法
第25页，本讲稿共54页
• 窑体稍有倾斜（4%的斜度），窑中装有耐火衬，在窑头、窑中、窑
尾设有耐火材料挡圈以增加炉料停留时间。
回转窑内反应温度应控制在1100℃以下，经8～ 10h完成还原反应后出窑。回转窑所产生的废气从进料 端吸走，高温废气可余热利用。
第29页，本讲稿共54页
若炉料在回转窑中经过预热和还原后，再进一步提高温
度（1250℃）进入粒铁带，金属铁与炉渣开始软化，在半
熔化状态下金属铁由小颗粒堆集成卵状粒铁，炉料出炉后经 水淬冷却后很容易用磁选或重选把粒铁与脉石分开，这就是 回转窑粒铁法。
原和煤基直接还原。 直接还原铁生产大多采用天然气为能源，其产量占总
产量的90%以上 。气基直接还原设备对环境污染小、耗水
量少、噪音小、产生的 CO2也比用煤作还原剂少得多， 所以具有很强的竞争力和发展潜力。
煤基直接还原法生产的直接还原铁占总产量的比例小， 产量逐年增长，但增长缓慢。
第9页，本讲稿共54页
B、随着钢铁工业的发展，废钢消耗量迅速增加，废钢供用量日渐紧张
【正式版】非高炉炼铁生产PPT资料
炉渣碱 度与～，直炉温接高，还铁水原含S低法，生相铁中比C、，Si、生Mn可产通过液配料态及配生C量铁控制过。 程中可以把脉石排出
还原反应主要在搅动炉渣层中进行，具有高的二次燃烧率和热回收率。 用悬浮态把矿石还原到70％，可大大简化悬浮态作业，能直接使用粉煤和矿粉。
非高炉炼铁法的概念与分类
以煤、气体或液态燃料为 直接 能源和还原剂，在铁矿石
1952年，
非 高
还原法 软化温度以下还原获得固 态海绵铁的工艺方法
瑞典韦伯法
炉
法
熔融 还原法
在熔融状态下完成 还原反应(还原铁 矿石)的工艺方法
1976年，
瑞典皇家工学 院S.艾克托普
非高炉炼铁法产品的性质与应用
直接还原法产品：海绵铁，直接还原铁（DRI） 性质：固态、多孔，含碳低，不含Si、Mn等元素，保存了 矿石中的脉石 应用：代替废钢作为电炉炼钢的原料 熔融还原法产品：液态生铁 性质：液态，除含有大量物理热外，还含有较高的碳以及Si、 Mn等发热元素 应用：主要作为转炉炼钢的原料
熔融还原法目前存在的问题 以煤、气体或液态燃料为能源和还原剂，在铁矿石软化温度以下还原获得固态海绵铁的工艺方法
（4）石灰石被分解，每公斤石灰石分解将多耗电。 炉渣碱度～，炉温高，铁水含S低，生铁中C、Si、Mn可通过配料及配C量控制。 液态生铁除含有大量物理热外，还含有较高的C、Si、Mn等发热元素，适于高效率的转炉炼钢方法处理
需要一种能直接利用各种廉价原料的炼铁法
到冶炼过程中不需再加以脱除的程度 （4）竖炉－熔融气化炉双联
非高炉炼铁知识大全剖析
热需要量
GJ/tFe
还原度95%的1吨铁（50%用C、50%用 CO还原）
1000℃的1.086吨直接还原铁和灰份的显 热
800 ℃的612kg（50%CO、50%CO2）的 废气显热
合计
3.138 0.745 0.481 4.364
还原需要的热量相当于0.107t标煤，是长流程需要量的1/5～ 1/7
固体碳竖式还原法的物料平衡
原料输入量
还原剂输入量
铁矿石1460kg(68.5%Fe、98.0%Fe2O3、 煤227kg（90%C、10%灰份） 29.5%O、2.0%脉石）
脉石30kg、铁1000kg、氧430kg
灰份23kg、碳204kg、氧0kg
直接还原过程中有408kg氧的转移
固体输出量
输出量
2. 钢铁生产 方法及流 程
三类方法
图1. 三种钢铁冶炼方 法示意图 A：高炉—转炉（BF— BOF）； B：直接还原—电炉 （DR—EAF）； C：熔融还原—转炉 （SR—BOF）
什么是短流程（续）
2. 钢铁生产方法及流程（续）
图2. Sources of Metallic Feedstock
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
46m3氧气 26W•h（电）
钢水1t 图3. BF—BOF流程原料及能源流向图
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非高炉炼铁知识大全
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿