非高炉炼铁生产 ppt课件
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固态还原剂法（煤基法）：以煤为主要能源，代表性方法有 SL-RN法、Krupp法 原理： FeC O OF eC2O Fe C O F e CO
C2 OC2CO 要求：以SL-RN法为例 矿石：粒度5~25mm，酸性脉石＜3%，还原膨胀率＜20%，强 度＞200N/P 还原剂：以反应性良好的褐煤和烟煤为宜，灰分少（＜ 25%）、灰熔点高（＞1150℃），含硫低（＜0.8%）
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。熔融、还原在同一个炉内完成，设备简单、投 资省，不会产生料柱，对原料要求不高，也无需预处理，可 处理各种含铁废料且初始投资比其他流程都低
4
发展背景
直接还原法
不用焦炭，省去了炼焦设备，总的基建投资比高炉法低，排 放显著减少
电炉炼钢迅速发展，合格废钢，特别是优质废钢供应不足
选矿技术提高，提供了大量高品位精矿，矿石中脉石量降低 到冶炼过程中不需再加以脱除的程度
5
直接还原法发展的障碍
目前世界直接还原铁产量仅为6000多万吨，不到高炉产量的 10%，制约其发展的原因主要有以下几个方面 直接还原法的能源供应并未完满解决：最成熟的直接还原法 都是以天然气做一次能源，以煤炭为能源的直接还原法仍有待 完善 直接还原-电炉炼钢流程电耗较高：600~1000kW.h/t 高品位矿石不是普遍容易获得的
6
直接还原法常用技术指标
利用系数 V ：与高炉有效利用系数定义相同。一般在0.5~10
燃料消耗（单位热耗Q R）：以消耗一次能源的总热值表示。
一般在9.2~25.1GJ/t
产品质量：还原度R和金属化率M
R11.5(F 1.53 e)(T F)(Fe2e)
M(Fe0)(F3eC) (TF)e
煤气质量：氧化度 0
非高炉炼铁生产
班级：机设13-5 姓名：李世钊
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非高炉炼铁生产简介
发展背景
传统的高炉法需使用焦炭，并且含铁原料要进行造块预处理， 需配套建设烧结或球团厂及炼焦厂，流程长、投资大、能耗 高、污染重，加之炼焦煤资源少，使其进入低速发展期 传统的高炉法要靠规模出效益，生产规模一般较大，不适于 灵活配套建厂及产品转产 随着废钢在炼钢过程中用量的增加，其含有的铜、锡、镍、 铬等有害元素被富集，为了稀释有害元素，提高钢产量并扩 大原料范围，增大了对纯净的DRI的需要 需要一种能直接利用各种廉价原料的炼铁法
优点：化学能利用良好
缺点：①炉衬损坏严重，设备作业率低；②热能利用不好； ③铁损大
13
（2）悬浮态法
工艺过程及原理 在悬浮态中，细粒矿粉与细粒碳粉以期被氧（空气）吸入：
2CO22CO 3 C O F2O e 3 2F e 3 C2O
CC2 O2CO
超细矿粉的还原处于拟均相化学反应控制：
ln1 (R)kc(CAC K B)
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一步法熔融还原
（1）回转炉法
工艺过程及原理
Basset法：使用普通回转窑将温度提高到1350℃，还原铁 在高温下渗碳并熔化，然后定时排出炉外。炉渣碱度3～4， 作为水泥熟料。
Dored法：使用短粗德转鼓型炉，用纯氧燃烧CO以减少废 气带走的热损失，在1600℃下操作，生成的炉渣将还原带和 氧化带分开。
14
实验研究表明，悬浮态反应器实际效率并不高，其利用系 数在0.5t/m3.d
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（3）电炉法
工艺过程及原理 用C作还原剂，以电能
供应反应过程所需的热量 消耗。炉渣碱度1.2～1.3， 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。理论耗碳 322Kg/t-Fe,耗电1140kW.h。
能耗较高，需大量氧气和电 产品质量不好，脱硫不稳定，硅不能有效控制 设备寿命不高，渣中FeO对耐火材料侵蚀严重
10
熔融还原法的原理
在熔融状态下，铁氧化物的全部还原都依靠C/CO来完成， 生成的CO燃烧成CO2，产生的热量能满足系统热平衡的需要
11
熔融还原法的分类 （1）一步法：用一个反应器完成铁矿石的高温还原 和渣铁熔化，生成的CO排出反应器后在回收利用 （2）二步法：先利用CO能量在第一个反应器内预 还原矿石，再在第二个反应器内补充还原和熔化
0(H 2O ) (H (C 2O )2)O (C (H 2 2))O (C)O
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直接还原法分类
气体还原剂法（气基法）：以天然气为主要能源，代表性方 法有竖炉法、反应罐法和流态化法 原理： C4 H H 2 O C O 3 H 2 C4 H C2 O 2 C 2 O H 2
FeC O OF eC2O Fe H O 2 F e H 2 O 要求：以竖炉法为例 矿石：粒度6~25mm，酸性脉石＜3%，还原膨胀率＜20%，强 度＞2000N/P 还原剂：天然气 入炉煤气：氧化度＜5%，温度750~900℃ 特点：利用系数高，制气设备复杂，投资巨大
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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
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非高炉炼铁法产品的Biblioteka Baidu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
常用的炼铁电炉是矿热 电炉，热效率80％
16
等离子电炉热效率 可达90％～98％。 等离子电炉可产生 几万度的高温，使 气体分子离子化， 能加速化学反应
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（4）Romelt法
工艺过程及原理 使用大容积、高度搅拌的熔池，由浸没式含氧鼓风机进行
搅拌，当粉煤燃烧达1500－1600℃时熔体被C还原得到铁水 优点
特点：以煤炭为能源，能脱除某些有害元素，但生产率低， 易结圈，热效率低
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熔融还原法
熔融还原法的优点
还原反应速度快，对原料的限制少，能耗低，污染小 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 与直接还原法相比，生产液态生铁过程中可以把脉石排出
熔融还原法目前存在的问题
固态还原剂法（煤基法）：以煤为主要能源，代表性方法有 SL-RN法、Krupp法 原理： FeC O OF eC2O Fe C O F e CO
C2 OC2CO 要求：以SL-RN法为例 矿石：粒度5~25mm，酸性脉石＜3%，还原膨胀率＜20%，强 度＞200N/P 还原剂：以反应性良好的褐煤和烟煤为宜，灰分少（＜ 25%）、灰熔点高（＞1150℃），含硫低（＜0.8%）
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。熔融、还原在同一个炉内完成，设备简单、投 资省，不会产生料柱，对原料要求不高，也无需预处理，可 处理各种含铁废料且初始投资比其他流程都低
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发展背景
直接还原法
不用焦炭，省去了炼焦设备，总的基建投资比高炉法低，排 放显著减少
电炉炼钢迅速发展，合格废钢，特别是优质废钢供应不足
选矿技术提高，提供了大量高品位精矿，矿石中脉石量降低 到冶炼过程中不需再加以脱除的程度
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直接还原法发展的障碍
目前世界直接还原铁产量仅为6000多万吨，不到高炉产量的 10%，制约其发展的原因主要有以下几个方面 直接还原法的能源供应并未完满解决：最成熟的直接还原法 都是以天然气做一次能源，以煤炭为能源的直接还原法仍有待 完善 直接还原-电炉炼钢流程电耗较高：600~1000kW.h/t 高品位矿石不是普遍容易获得的
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直接还原法常用技术指标
利用系数 V ：与高炉有效利用系数定义相同。一般在0.5~10
燃料消耗（单位热耗Q R）：以消耗一次能源的总热值表示。
一般在9.2~25.1GJ/t
产品质量：还原度R和金属化率M
R11.5(F 1.53 e)(T F)(Fe2e)
M(Fe0)(F3eC) (TF)e
煤气质量：氧化度 0
非高炉炼铁生产
班级：机设13-5 姓名：李世钊
1
非高炉炼铁生产简介
发展背景
传统的高炉法需使用焦炭，并且含铁原料要进行造块预处理， 需配套建设烧结或球团厂及炼焦厂，流程长、投资大、能耗 高、污染重，加之炼焦煤资源少，使其进入低速发展期 传统的高炉法要靠规模出效益，生产规模一般较大，不适于 灵活配套建厂及产品转产 随着废钢在炼钢过程中用量的增加，其含有的铜、锡、镍、 铬等有害元素被富集，为了稀释有害元素，提高钢产量并扩 大原料范围，增大了对纯净的DRI的需要 需要一种能直接利用各种廉价原料的炼铁法
优点：化学能利用良好
缺点：①炉衬损坏严重，设备作业率低；②热能利用不好； ③铁损大
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（2）悬浮态法
工艺过程及原理 在悬浮态中，细粒矿粉与细粒碳粉以期被氧（空气）吸入：
2CO22CO 3 C O F2O e 3 2F e 3 C2O
CC2 O2CO
超细矿粉的还原处于拟均相化学反应控制：
ln1 (R)kc(CAC K B)
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一步法熔融还原
（1）回转炉法
工艺过程及原理
Basset法：使用普通回转窑将温度提高到1350℃，还原铁 在高温下渗碳并熔化，然后定时排出炉外。炉渣碱度3～4， 作为水泥熟料。
Dored法：使用短粗德转鼓型炉，用纯氧燃烧CO以减少废 气带走的热损失，在1600℃下操作，生成的炉渣将还原带和 氧化带分开。
14
实验研究表明，悬浮态反应器实际效率并不高，其利用系 数在0.5t/m3.d
15
（3）电炉法
工艺过程及原理 用C作还原剂，以电能
供应反应过程所需的热量 消耗。炉渣碱度1.2～1.3， 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。理论耗碳 322Kg/t-Fe,耗电1140kW.h。
能耗较高，需大量氧气和电 产品质量不好，脱硫不稳定，硅不能有效控制 设备寿命不高，渣中FeO对耐火材料侵蚀严重
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熔融还原法的原理
在熔融状态下，铁氧化物的全部还原都依靠C/CO来完成， 生成的CO燃烧成CO2，产生的热量能满足系统热平衡的需要
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熔融还原法的分类 （1）一步法：用一个反应器完成铁矿石的高温还原 和渣铁熔化，生成的CO排出反应器后在回收利用 （2）二步法：先利用CO能量在第一个反应器内预 还原矿石，再在第二个反应器内补充还原和熔化
0(H 2O ) (H (C 2O )2)O (C (H 2 2))O (C)O
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直接还原法分类
气体还原剂法（气基法）：以天然气为主要能源，代表性方 法有竖炉法、反应罐法和流态化法 原理： C4 H H 2 O C O 3 H 2 C4 H C2 O 2 C 2 O H 2
FeC O OF eC2O Fe H O 2 F e H 2 O 要求：以竖炉法为例 矿石：粒度6~25mm，酸性脉石＜3%，还原膨胀率＜20%，强 度＞2000N/P 还原剂：天然气 入炉煤气：氧化度＜5%，温度750~900℃ 特点：利用系数高，制气设备复杂，投资巨大
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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
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非高炉炼铁法产品的Biblioteka Baidu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
常用的炼铁电炉是矿热 电炉，热效率80％
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等离子电炉热效率 可达90％～98％。 等离子电炉可产生 几万度的高温，使 气体分子离子化， 能加速化学反应
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（4）Romelt法
工艺过程及原理 使用大容积、高度搅拌的熔池，由浸没式含氧鼓风机进行
搅拌，当粉煤燃烧达1500－1600℃时熔体被C还原得到铁水 优点
特点：以煤炭为能源，能脱除某些有害元素，但生产率低， 易结圈，热效率低
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熔融还原法
熔融还原法的优点
还原反应速度快，对原料的限制少，能耗低，污染小 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 与直接还原法相比，生产液态生铁过程中可以把脉石排出
熔融还原法目前存在的问题