炼钢尘泥外燃管式竖炉直接还原法综合利用技术应用及产业化项目可行性研究报告
气基竖炉直接还原炼铁简介

气基竖炉直接还原炼铁简介XX热能技术有限公司(公章)二零零七年八月八日一、总论1.1 项目背景及项目概况项目起源于焦煤冶金的固有缺陷、优质钢市场需求强劲、废钢严重短缺以及我国天然气资源不足的现实。
自从1735年英国人亚·德尔比发明了煤炭炼焦的方法,采用焦炭的冶炼方法(如高炉)已经取得巨大进步,达到了空前完善的程度,提供的金属材料品种齐全、质量优良、数量巨大,为人类物质文明和社会进步做出了巨大贡献。
然而,随着全球环境和资源压力的日益增大,传统工艺的弊端日益突出,体现在:严重依赖于焦煤;冶金反应重复进行;优质钢生产严重受限;对复杂的多金属矿处理显得无能为力;工厂生产规模大、工艺环节多、需要巨额投资;焦化、烧结、高炉等铁前系统产生的大量烟气、粉尘及水污染;焦化、烧结、高炉等铁前系统的流程长、工艺复杂,导致热效率低,能源浪费严重等。
近年来,随着我国钢铁产量逐年攀升,每年焦煤开采量至少为47425万吨。
按煤炭详查资源总量估计,2070年以后我国的焦煤资源将面临枯竭,传统的焦煤冶金工艺将无法进行正常生产。
与此相反,大量的非焦煤资源在冶炼工艺中却无法得到充分利用,因此开发和采用非焦煤炼铁工艺已迫在眉睫。
非焦煤炼铁工艺是指不使用焦炭进行炼铁生产的各种工艺方法。
按工艺特征、产品类型及用途,可分为直接还原法和熔融还原法两大类别。
直接还原法(Direct Reduction)是指“以气体燃料、液体燃料或非焦煤为能源和还原剂,在天然矿石(粉)或人造团快呈固态的软化温度以下进行还原获得金属的方法”。
熔融还原(Smelting Reduction)则“以非焦煤为能源和还原剂,在高温熔融状态下进行金属氧化物的还原,得到含碳的液态金属”。
与直接还原的不同之处是,熔融还原的发展目标只是探索和推广用煤炭代替焦炭的冶炼方法,其产品还是与传统冶炼工艺一样的液态产品,如铁水。
目前,全世界工业规模的直接还原法已有十几种,而大多数熔融还原工艺还处于研发阶段,已商业化的只有COREX。
气基竖炉直接还原低碳炼铁方案(一)

气基竖炉直接还原低碳炼铁方案一、实施背景随着全球对环境保护的重视和钢铁行业碳排放量的关注,低碳炼铁技术的研发和推广成为了钢铁产业发展的重要趋势。
气基竖炉直接还原是一种以煤气为能源,通过竖炉直接还原铁矿石的炼铁方法,具有较高的能源利用效率和环保性能。
本方案旨在通过气基竖炉直接还原工艺的研发与应用,推动我国钢铁产业的低碳发展。
二、工作原理气基竖炉直接还原低碳炼铁工艺采用天然气或煤制气等富含氢气的煤气作为能源和还原剂,将铁矿石在竖炉内进行直接还原。
具体过程如下:1. 预热阶段:将铁矿石在炉内预热到约700℃,以促进煤气的燃烧和还原反应。
2. 煤气燃烧和还原阶段:煤气在竖炉上部燃烧室燃烧,产生高温煤气(约1100℃)通过炉顶喷嘴进入炉内,与铁矿石发生还原反应,生成金属化球团。
3. 冷却和排出阶段:金属化球团在炉内继续冷却并从炉底排出。
4. 成品处理阶段:对金属化球团进行破碎、筛分、磁选等处理,得到最终产品。
三、实施计划步骤1. 研发与设计:开展气基竖炉直接还原工艺的基础研究和应用研究,设计适合我国钢铁产业的气基竖炉直接还原工艺流程和设备。
2. 设备制造与安装:根据设计要求,制造设备并在现场安装调试。
3. 工业试验:在制造和安装完成后,进行工业试验,验证工艺流程和设备的可行性和稳定性。
4. 生产调试:根据工业试验结果,对工艺流程和设备进行优化调整,逐步达到设计产能。
5. 技术服务与培训:提供相关技术服务和培训,确保企业能够自主运行和维护气基竖炉直接还原生产线。
四、适用范围本方案适用于大型钢铁企业和中小型民营钢铁企业。
特别是对于具有丰富铁矿资源和煤气资源的钢铁企业,气基竖炉直接还原低碳炼铁工艺具有较高的适用性和优势。
此外,对于地处环保要求较高地区或面临转型升级压力的钢铁企业,该工艺也具有较大的应用潜力。
五、创新要点1. 竖炉结构优化设计:通过对竖炉内部结构的优化设计,提高煤气与铁矿石的接触面积和热交换效率,降低能源消耗。
用于低碳排放钢铁生产的直接还原铁技术研究

用于低碳排放钢铁生产的直接还原铁技术研究近日,直接还原铁(DRI)的话题引起了很大关注,特别是在减少钢铁生产中二氧化碳排放的目标方面。
DRI是指在不熔化的情况下将氧化铁还原为金属铁。
未还原的矿石化合物依然不是理想的氧化物。
氧化铁原料(Fe203)以相同的形式进料和排出(球团进料,球团排出,块矿进料,块矿排出)。
热压块铁(HBI)是将DR1进行热压块(1,200T,650℃),从而形成高密度枕型压块,主要是为了便于安全运输和处理,用于商业DRI生产Q在中东和北非等废钢缺乏地区,DRI/HBI主要用作电弧炉(EAF)炼钢的初级金属原料,而在北美和欧洲等废钢丰富地区,则作为补充原料。
另外,HBI还可以选择性地用于高炉和转炉生产。
1矿石基金属物料DRI/HBI是电弧炉中使用的矿石基金属物料(OBMS)的一种形式。
另一种常用的OBM是商业生铁,在高炉中生产的铁水,温度超过1,370o C o 生铁是铁水凝固而成。
相对于废钢和生铁而言,DRI/HBI在全铁、金属化、金属铁和脉石水平方面处于不利地位;但DRI/HBI在减少二氧化碳排放方面具有更大的潜力。
2竖炉DR1工艺重点是气基竖炉DRI/HBI工艺。
典型工艺流程如下:2.1热还原气体的产生①天然气重整(Midrex工艺的催化重整;Hy1III的蒸汽重整)。
②原位重整(EnergironHy1ZR工艺)。
③气化煤、焦炉煤气。
2.2铁矿石装料球团矿和块矿的筛分和包覆(石灰石、白云石、铝土矿或水泥)。
2.3竖炉的还原煤气在约1,000。
C引入,有时候混入氧气。
2.4处理DR1产品冷DRI、热DR1或HBI。
自2023年以来,铁矿石(球团)成本大幅上升,铁矿石(球团)成本一直占据了成本的主导地位。
在此之前,天然气成本是决定DRI工厂选址的关键因素。
不过,当天然气价格上涨到7~10美元/MMBTU时,DRI生产的吸引力就大不如前了。
3DRI和低二氧化碳钢生产目前,业界对DRI/EAF炼钢工艺非常关注,主要与在全球范围内减少钢铁生产的二氧化碳排放有关。
焦炉煤气生产直接还原铁技术研究

焦炉煤气生产直接还原铁技术研究一、技术背景。
进展直接还原铁生产是电炉钢短流程进展的需要。
我国钢铁产量已持续连年居世界第一名,但钢铁工业结构不合理,主要体此刻低附加值产品多余,而高级钢材仍需入口。
随着我国钢铁工业结构的调整和对钢铁产品质量要求的提高,电炉钢短流程必然会取得较快进展。
传统的电炉冶炼以废钢作为主要原料,而我国废钢资源不足,每一年的废钢入口量都在1000万吨以上;另外,废钢中杂质元素的不断积累会对优质钢的生产造成不利影响。
直接还原铁作为废钢的重要替代品是电炉炼钢的理想原料,它具有纯净度高、成份稳固等长处,是进展钢铁生产短流程的基础。
利用焦炉煤气生产直接还原铁是钢铁行业实现节能减排的有效途径。
传统炼铁工艺受焦煤资源欠缺的影响,其进展受到制约。
进展直接还原铁生产不仅能够改变传统炼铁工艺长期以来对焦煤的依赖,同时能够减少二氧化碳排放量(与煤基直接还原相较,吨铁CO2排放量能够从2000kg降低到400kg以下),符合钢铁工业可持续进展的技术要求,是钢铁行业实现节能减排的有效途径。
多余焦炉煤气的存在为进展气基直接还原提供了根本动力。
我国焦化企业每一年产生大量多余的焦炉煤气,这为开展焦炉煤气竖炉法生产直接还原铁提供了可能。
另外,随着热风炉(和加热炉)技术的进步,利用单一的高炉煤气就可以够实现1300℃的风温,这使得利用低热值的煤制气加热焦炉(或用于加热炉),从而置换出部份焦炉煤气用于直接还原铁生产成为可能,这在必然程度上扩大了焦炉煤气的来源,为焦炉煤气规模化生产直接还原铁提供了保障。
焦炉煤气利用方式的选择。
两种途径:燃料化和资源化。
焦炉煤气中CH4:25%〜26%,H2 : 56%〜%,H2发烧值仅为2580kCal/m3约为曱烷的四分之一,因此,将焦炉煤气作发烧剂不尽合理。
由于氢气的还原潜能远远高于CO,因此将焦炉煤气用作还原剂更有利于其化学能的合理利用。
与天然气相较焦炉煤气中的甲烷含量更低,这使得其重整负荷减轻,耗氧量减少,能量消耗也降低。
直接还原技术现状及其在中国的发展展望

直接还原技术现状及其在中国的发展展望沈峰满,魏国,高强健,赵庆杰(东北大学钢铁冶金研究所,辽宁沈阳110819)摘要:近年来,全球直接还原铁(DRI/HBI)产量和需求逐年增加,表明直接还原技术是钢铁工业不可缺少的组成部分,有助于炼铁生产摆脱焦煤资源短缺的羁绊,降低钢铁生产能耗,提高钢铁产品质量和品质。
气基竖炉生产规模不断增大,成为主要的生产工艺;竖炉直接还原铁热装热送技术的发展进一步降低了工序能耗。
回转窑、隧道窑等工艺在特定地区有迅速发展,但很难成为直接还原铁生产的主流。
我国具备发展直接还原生产的资源条件和技术基础,煤制气—气基竖炉技术是可能的主要发展方向。
关键词:直接还原;煤制气—竖炉直接还原;节能减排;资源综合利用直接还原铁技术是现代钢铁工业重要工序之一,其产品—直接还原铁(DRI、HBI)是优质纯净钢生产不可短缺的原料。
1.直接还原铁技术发展的动力近十年来,全球直接还原铁(DRI/HBI)产量和需求逐年增加。
主要原因包括:(1)以非焦煤为能源。
传统的高炉炼铁以焦炭为主要能源,世界性焦煤资源短缺,焦炭价格上升成为影响钢铁工业可持续发展的重要因素。
摆脱焦煤资源短缺的羁绊,改善钢铁生产的能源结构,是非高炉炼铁技术发展的最重要动力。
(2)环境友好。
传统的高炉炼铁污染严重,向环境排放污水、CO2、硫化物、氮氧化物量大,难以满足不断增长的环境保护的需要。
直接还原铁生产没有炼焦工序,避免了焦化生产对环境的污染。
高炉铁水的碳接近饱和(含C~4.50%),钢材的含碳量平均0.35%,高炉铁水炼钢仅脱碳环节CO2排放量每吨钢约140~175公斤。
煤基直接还原铁含碳仅0.30%,气基直接还原铁含碳通常≯1.50%,用直接还原铁炼钢吨钢仅脱碳环节可减少向大气排放CO2约100~150 公斤。
直接还原铁生产环境友好,符合清洁化生产的需要。
(3)废钢——电炉短流程发展的需要。
短流程或紧凑流程(废钢——电炉炼钢流程)是钢铁工业实现清洁化生产的重要方向之一。
(最新版)年产50万吨短流程绿色电炉炼钢厂可研报告范文

(最新版)年产50万吨短流程绿色电炉炼钢厂可研报告范文年产50万吨短流程绿色炼钢厂可行性研究报告2022年5月目录一、节能炼钢工艺........................................1二、供电................................................10三、自动化控制系统.......................................10四、给排水设施...........................................11五、通风除尘设施.........................................12六、燃气设施............................................13七、热力设施.............................................15八、检验设施.............................................16九、土建................................................16十、投资估算............................................16十一、公司简介. (18)年产50万吨短流程绿色炼钢厂一、节能炼钢工艺1、概述年产50万吨短流程绿色炼钢厂配置60t超高功率交流电弧炉一座,电炉配置一套DP60型废钢预热成套设备,利用电炉四孔高温烟气加热炉料,以提高电炉产量和节省电能,经过预热通道后的尾气仍有650℃的温度需进入余热锅炉再次利用,并将尾气温度降低至204℃以下,最后与电炉的二次烟气混合经布袋除尘器净化外排。
电炉节能炼钢工艺流程如下:四孔炉气→废钢预热通道→重力沉降与余热锅炉→一次烟气混合→布袋除尘器→排气筒。
竖炉余热回收技术在回转窑还原铁生产线中的应用
竖炉余热回收技术在回转窑还原铁生产线中的应用摘要:竖炉余热回收技术是一种利用烟气中的余热进行能量回收的方法。
本文探讨了该技术在回转窑还原铁生产线中的应用。
介绍了竖炉余热回收技术的基本原理和应用过程,分析了该技术在回转窑还原铁生产线中的优势与局限,同时提出了优化该技术的措施和前景展望。
关键词:竖炉余热回收技术;回转窑还原铁;能量回收;优化措施;前景展望正文:一、引言随着社会的发展和工业的快速发展,对能源的需求也越来越大。
为了满足这种需求,科学家们不断探讨利用各种能源的方法。
竖炉余热回收技术就是其中之一。
竖炉余热回收技术是一种利用烟气中的余热进行能量回收的方法。
该技术不仅能够减少能源浪费,还能降低排放物的排放量,符合环保要求。
二、竖炉余热回收技术的基本原理和应用过程竖炉余热回收技术的基本原理是通过热交换的方式,将竖炉中排放的烟气中的余热传递给回转窑,回转窑利用该余热进行还原铁的生产。
竖炉余热回收技术的应用过程主要包括三个步骤:余热回收、余热利用和余热排放。
其中,余热回收是利用换热器将烟气中的余热传递到回转窑中;余热利用是回转窑利用余热进行还原铁的生产;余热排放则是将无法利用的余热排放到环境中。
三、竖炉余热回收技术在回转窑还原铁生产线中的应用竖炉余热回收技术在回转窑还原铁生产线中具有很多优势。
首先,该技术能够利用回转窑的余热进行还原铁的生产,从而减少了能源浪费;其次,该技术能够降低排放物的排放量,符合环保要求。
然而,该技术也存在着一些局限性。
比如,换热器的选择及安装需要考虑到烟气中的含硫化物对换热器的侵蚀和腐蚀等问题。
四、优化该技术的措施为了进一步优化竖炉余热回收技术在回转窑还原铁生产线中的应用效果,可以采取以下措施:①选用耐腐蚀性好的换热器;②合理设计竖炉余热回收系统,尽可能提高能量回收效率;③加强监测与维护,及时处理系统中出现的故障和问题。
五、前景展望竖炉余热回收技术在回转窑还原铁生产线中的应用有着广阔的前景。
氢基竖炉直接还原电弧炉炼钢技术
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炼铁高炉水渣循环再利用技术研究综述
炼铁高炉水渣循环再利用技术研究综述摘要:作为钢铁生产中的重要环节,高炉炼铁的实际情况受到关注,其主要是由古代竖炉炼铁发展改进而来,主要目标是将自然界的铁矿石还原成生铁。
虽然世界各国研发了多种多样的炼铁法,但是高炉炼铁技术仍然受到关注,其凭借着简单工艺、良好的技术经济指标等成为首选。
本文将对高炉炼铁展开分析,了解水渣循环再利用的技术,旨在提供借鉴。
关键词:高炉炼铁;水渣;循环再利用;技术研究钢铁在楼层建造和铁路建设中均扮演着重要角色,属于不可或缺的资源。
在钢铁制造中,一般涉及到两个基本流程,其中之一就是高炉炼铁,这是我国重点使用的炼铁工艺。
近些年,随着该项技术的蓬勃发展,自动化、高效化和大型化趋势明显,低污染、低消耗、低成本成为了主要目标。
在高炉炼铁中,除了关注实际效率外,还要重视水渣的妥善处理,应通过可靠手段将其变废为宝。
一、炼铁高炉水渣概述水渣主要是指炼铁高炉矿渣,在高温熔融状态下,经过水的急速冷却而形成粒化泡沫形状。
水渣呈现乳白色,质轻且松脆,多孔、易磨成细粉。
水渣一般涵盖着渣池水淬和炉前水淬两种方式,可以被当做建材运用至生产水泥和混凝土的过程中。
在石灰、石膏等的作用下,水渣能够充当优质的水泥原料,最终制成石灰矿渣水泥和石膏矿渣水泥等,属于相对环保的原材料。
对于水渣循环再利用时,应该明确其基本特点,还要根据具体的情况加以总结,让相关的技术展示出自身价值,保证为循环再利用提供支撑条件。
以首钢京唐公司为例,其自主建设了矿渣超细粉生产线,可以将高炉炼铁中产生的水渣进一步加工,使其变为矿渣超细粉。
现阶段运用到的矿渣超细粉已成功运用到京沪高铁、承唐高速等重点工程。
二、炼铁高炉水渣循环再利用意义水渣也被称作炼铁高炉矿渣,属于高炉炼铁的副产品,在水泥行业叫矿粉,重点涵盖着渣池水淬和炉前水淬两种方式【1】。
因其危害性突出,所以在实际处理的过程中需要消耗大量的人力物力及财力资源,难以在看到效益成果。
现阶段,水渣的作用被发掘,其在多个行业展示出自身影响力,如经过磨粉机的处理,可以搭配石灰或者是石膏等激发剂生成性能优良的水泥原料。
焦炉煤气综合利用项目可行性研究报告
焦炉煤气综合利用项目可行性研究报告一、项目概述焦炉煤气是高炉炼铁过程中产生的一种副产品。
在传统工艺中,焦炉煤气被一部分用于高炉燃烧,剩余部分被直接排放或通过简单处理后利用于热力发电。
然而,随着环保和资源利用的重要性逐渐提高,焦炉煤气的综合利用成为了一个研究热点。
本项目计划通过建设焦炉煤气综合利用装置,对焦炉煤气实现高效利用。
二、市场分析1.我国钢铁行业发展迅速,产生的焦炉煤气数量大,所以焦炉煤气综合利用有着广阔的市场空间。
2.相较于传统利用方式,焦炉煤气综合利用项目有更高的资源利用率和经济效益,能够为企业带来可观的收入。
三、技术分析本项目主要采用焦炉煤气直接制氨工艺,该工艺是目前焦炉煤气综合利用的最先进技术之一、该工艺可以将焦炉煤气转化为氨,具有高效率、低能耗和环保等优点。
四、经济效益分析1.项目投资估算:根据初步设计方案,本项目的总投资估计为X万元。
2.收入预测:根据设计产能以及市场需求,预计该项目年产值为Y万元。
3.成本预测:包括设备投资、运营成本、人员费用等方面的成本。
根据市场调研和初步设计,预计该项目的年成本为Z万元。
4.盈利预测:根据收入和成本预测,预计该项目的年盈利为Y-Z万元。
五、风险分析1.国内的焦炉煤气综合利用项目相对较少,该项目存在市场竞争风险。
但由于该技术的先进性和环保性,对投资者的吸引力较大。
2.设备技术运行风险。
该项目采用的技术较为成熟,但设备运行稳定性、维护与保养等方面需要得到充分保证。
3.政策风险。
相关政策的调整可能对项目产生影响。
六、可行性分析结论综合以上分析可得,焦炉煤气综合利用项目具备较好的市场前景和经济效益,具备可行性。
然而,对于项目风险,投资者需仔细权衡风险与收益,并根据实际情况做出决策。
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.炼钢尘泥外燃管式竖炉直接还原法综合利用技术应用及产业化项目可行性研究报告第一章企业概况某粉末冶金有限公司成立于2006年6月,一期投资600万元人民币,注册资金100万元,公司位于**市高新技术产业园区高梁坪园。
公司是一家拥有核心自主知识产权,致力于钢铁冶金资源与环境、资源高效开发与综合利用工业固体废弃物的国家级创新型技术企业。
2007年,公司雾化铁粉生产线建成投产后,成功开发了粉末冶金用雾化铁粉系列产品,投放市场后,很快得到用户认可;近几年,公司把握住钛白粉行业飞速发展,化工还原剂铁粉需求大增的契机,开发出还原用铁粉系列产品,产品上市后,以其优良的品质和服务赢得客户信赖,2008年公司销售收入1260.60万元,实现快速增长。
该系列产品产销规模已居国内行业前列。
公司以人才为企业发展动力,在以金克和等高工的带领下,以创新为指引,打造了一支具有创新意识强、技术过硬、职业素养高的人才队伍。
公司现有专业化的、经验丰富的研发技术人才共37人,占公司总人数的50%。
公司同时配备了市场开发、试验生产工艺技术人员和熟练的技术生产工人队伍,为新项目的顺利实施提供了充足的人力资源保障。
2010年公司成立了技术中心,相关专业技术人员和设施设备齐全,中心各项经费由公司研发费专项列支。
2010年10月,公司与东北工业大学、四川龙蟒矿冶公司等院校和企业达成产学研合作共识,在煤基竖炉直接还原技术、钒钛资源综合开发利用研究等技术领域开展合作,极力促成产学研一体化系统。
公司深知质量是企业产品的命脉,公司投入大量资金和人力保障质量。
首先,对产品生产线和各个工艺环节进行严格把关,科学的建立全面质量管理体系;其次,公司还从质量和管理等制度上做到规范、合理,公司制定了质量方针、目标,建立质量管理体系,并制订了公司《质量手册》;第三,落实全面质量管理体系,确保产品生产质量合格率为99%;出厂批量检验合格率为100%;不合格产品不得入库。
公司未来发展以“高、精、尖”为原则,以高效节能为方向,以持续创新为手段,不断提高公司的技术开发和生产管理水平,将公司建设成为中国直接还原铁生产领域技术一流和规模领先的知名企业。
第二章国内外技术现状及技术比较优势2.1 项目背景及概况2.1.1 项目背景项目起源于焦煤冶金的固有缺陷、优质钢市场需求强劲、废钢严重短缺以及我国天然气资源不足的现实。
自从1735年英国人亚·德尔比发明了煤炭炼焦的方法,采用焦炭的冶炼方法已经取得巨大进步,提供的金属材料品种齐全、质量优良、数量巨大,为人类进步做出了巨大贡献。
然而,随着全球环境和资源压力的日益增大,传统工艺的弊端日益突出,体现在:严重依赖于焦煤;冶金反应重复进行;优质钢生产严重受限;对复杂的多金属矿处理显得无能为力;工厂生产规模大、工艺环节多、需要巨额投资;焦化、烧结、高炉等铁前系统产生的大量烟气、粉尘及水污染;焦化、烧结、高炉等铁前系统的流程长、工艺复杂,导致热效率低,能源浪费严重等。
近年来,随着我国钢铁产量逐年攀升,每年焦煤开采量至少为47425万吨。
按煤炭详查资源总量估计,2070年以后我国的焦煤资源将面临枯竭,传统的焦煤冶金工艺将无法进行正常生产。
与此相反,大量的非焦煤资源在冶炼工艺中却无法得到充分利用,因此开发和采用非焦煤炼铁工艺已迫在眉睫。
非焦煤炼铁工艺是指不使用焦炭进行炼铁生产的各种工艺方法。
按工艺特征、产品类型及用途,可分为直接还原法和熔融还原法两大类别。
直接还原法(Direct Reduction)是指“以气体燃料、液体燃料或非焦煤为能源和还原剂,在天然矿石(粉)或人造团快呈固态的软化温度以下进行还原获得金属的方法”。
熔融还原(Smelting Reduction)则“以非焦煤为能源和还原剂,在高温熔融状态下进行金属氧化物的还原,得到含碳的液态金属”。
与直接还原的不同之处是,熔融还原的发展目标只是探索和推广用煤炭代替焦炭的冶炼方法,其产品还是与传统冶炼工艺一样的液态产品,如铁水。
目前,全世界工业规模的直接还原法已有十几种,而大多数熔融还原工艺还处于研发阶段,已商业化的只有COREX。
基于这一分析,本项目采用直接还原法。
直接还原法有气基(以CO+H2为还原剂)和煤基(以非焦煤为还原剂)两种。
气基直接还原法因具有容积利用率高、热效率高、生产率高等优点而成为非焦煤冶金工艺的主流技术。
在所有直接还原铁(Direct Reduced Iron,简称DRI;因还原失氧形成大量气孔,在显微镜下观察形似海绵,固又称海绵铁)产量中,气基直接还原占到90%以上。
在所有气基DRI工艺中,以天然气为能源的竖炉法生产的直接还原铁占世界总产量的80%以上。
但由于受到天然气资源的限制,我国至今没有一个竖炉法直接还原铁生产工厂,导致每年大量进口昂贵的直接还原铁。
以2005年为例,海绵铁进口的最高价格达到324美元/吨。
本项目通过充分利用钢铁厂自产焦炉煤气和转炉煤气制备还原气,取代天然气用于直接还原炼铁,既弥补了我国天然气资源的不足、又填补了我国气基竖炉直接还原冶金的空白。
属于国家节能环保产业科技成果转化专项重点支持领域,本项目的重心放在废弃资源综合利用与产业化方面,完全符合国家科技产业政策和宏观经济发展要求。
2.1.2 非高炉炼铁技术发展动因1、摆脱焦煤资源短缺对钢铁工业发展的羁绊,改变钢铁生产能源结构。
本项目所在地**市是一座矿产资源极其丰富、以钢铁为主导产业的城市,每年有近40万吨炼钢除尘污泥、炼钢瓦斯泥、瓦斯灰等含铁废料产生;同时周边地区发达的铁矿采选工业,可提供大量的铁精矿粉,因此项目所需原料十分充足。
2、改善传统钢铁生产流程,实现节能、减少CO2、硫化物的排放,适应日益提高的环境保护要求;“十二五”行业规划中要求以节能降耗、污染治理、综合利用为重点,也是本项目产生的重要原因。
3、解决废钢短缺,应对废钢质量不断恶化,发展电炉钢生产,实现钢铁“紧凑化”流程,改善钢铁产品结构,提高钢材质量和品质;4、实现资源的综合利用,促进、实现钢铁工业的可持续发展。
非高炉炼铁(非焦炼铁)是世界钢铁工业技术发展的前沿技术之一,是钢铁工业实现节能、减排、“低碳”生产和可持续发展的重要方向和手段,“十二五”行业规划中要求以节能降耗、污染治理、综合利用为重点,也是本项目产生的重要原因。
5、我国煤基直接还原技术的现状是回转窑法、转底炉法、隧道窑法和竖炉法等并存,各种方法均既有优势也有劣势,谁成为未来的主导工艺至今尚无定论,但无疑高效节能指标将成为最终决定性的因素。
所以高效节能策略不仅影响着公司当前的生存问题,更对公司未来的发展有着深远的意义。
直接还原铁技术是成熟的,推进直接还原铁生产的发展是我国钢铁工业发展的迫切需要。
我国具备发展直接还原铁的资源、技术条件,煤制气—竖炉是我国DRI生产的主导方法,加强行业管理,建设示范性生产线是直接还原铁产业发展的当务之急。
2.2 本项目技术在国内外的研究现状世界直接还原工艺根据使用还原剂的不同,可分为两大类:使用气体还原剂的气基直接还原法和使用固体还原剂的煤基直接还原法。
2.2.1气基直接还原法发展状况也称气体还原剂法,是将矿石装入竖炉、流态床炉或罐式容器中,用还原气体(经过裂化的天然气,主要成分为H2或CO)使氧化铁中的氧以H2O和CO2形式除去,而还原成金属铁。
该法由于采用较纯的还原气体,因此产品较纯,可以获得高质量还原铁。
主要分布在中东、南美等天然气资源丰富的地区,这些地区以电炉短流程为主的钢铁工业也得到迅猛发展。
代表工艺为Midrex竖炉法、HYL反应罐法和流态化法。
(1)产量持续增加,气基竖炉法占主导地位,图2.1、图2.2和表2.1是近年还原铁产量变化情况。
图2.1到2008年世界还原铁产能趋势图图2.2气基竖炉在世界还原铁生产中比例表2.1 近年世界各国直接还原铁产量统计(2)煤制气-竖炉直接还原工艺为DRI生产发展开辟了新途径由Midrex公司提出并在南非实现了工业化生产的COREX熔融还原尾气作为Midrex竖炉还原气的工艺,以及直接使用焦炉煤气、合成气、煤制气为还原气的HYL-ZR工艺,为天然气资源缺乏的地区以天然气以外的能源发展气基直接还原工艺开辟了新途径。
还原气源:天然气重整气煤气化焦炉煤气其它铁矿石气体燃料还原反应渗碳反应天然气或焦炉煤气可选择的直接还原产品电弧炉图2.3煤制气-竖炉工艺原理图(3)气基竖炉实现了热出料、DRI热输送和热DRI直接入电炉炼钢技术工业化例如:HYL开发的热气体输送(HYL-ITEMP);印度ASSAR钢铁公司密封保温罐输送;Midrex采用的德国AUMUND的热输送。
600~700℃的DRI热送至冶炼车间,热装入电炉炼钢可以节约电能60~80kwh/t 钢,同时,简化了竖炉的出料系统,及DRI出炉后的处理系统,减少DRI在冷却、运输中的再氧化,为降低钢产品总能耗创造条件。
2.2.2煤基直接还原法发展状况主要分布在南非、印度、东亚、南亚、新西兰等地,天然气资源有限,但有优质的铁矿资源和丰富的煤炭资源。
代表工艺有SL-RN法和Krupp法。
我国从能源储量和合理利用考虑,还不能为冶金工业生产提供足够的天然气,即使有气可用,成本也太高,生产一吨直接还原铁(海绵铁),若用天然气要400~500m3,天然气部分的成本就占600~750元;若用煤气,要1600m3,煤气成本1600元。
因此气基直接还原法无法考虑。
目前在国内使用的工艺有隧道窑工艺、回转窑工艺和倒焰窑工艺三种,均为煤基还原法。
1、回转窑法回转窑法是煤基直接还原中最主要方法。
回转窑法对原燃料要求苛刻,能耗高,运行费用高,生产稳定难度大,规模难以扩大(最大15万吨/年·座),投资大等原因,多年来没有得到显著的发展,仅在印度、南非、我国等少数国家应用。
2、隧道窑法在我国发展较快隧道窑法采用铁矿粉、还原煤分层装罐,还原罐在窑内加热进行还原。
技术含量相对较低,适合于小规模生产,投资小,符合民企投资需要,近期我国已建成或正在建设的隧道有100多座,设计年产能约400万吨,但由于原料、产品质量、成本等原因实际正常运行的不多,产量不足50万吨。
隧道窑法热效率低,能耗高(实物煤耗>800 kg/t· DRI);生产周期长(48~76小时);污染严重;产品质量不稳定;单机产能难以扩大,不可能成为直接还原铁发展的方向。
3、转底炉法是煤基直接还原技术开发热点转底炉煤基直接还原技术(Fastmet、Inmetco、Itmk3)因采用含铁原料与还原剂混合造球/压块,还原条件好;能源来源广泛;对原料的适应性强,在钢铁厂粉尘综合利用,以及复合矿利用有明显的优势,受到人们重视。
该工艺存在产品含铁品位低,含S高(TFe<85%,硫0.10%~0.20%),难以直接用于炼钢生产,不是生产炼钢DRI的方法,产品用于高炉炼铁的经济合理性还有待生产的验证;设备运转部件多,运行维护难度大;生产的稳定性还有待生产的证实等原因,不是DRI发展的主导方向。