非高炉炼铁64914[精华]
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。
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。
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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）
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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
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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
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钢铁生产过程产品中氧量、碳量的变化
非高炉炼铁法
发展新工艺：转底炉炼铁。
三 转底炉工艺
转底炉由于反应速度快、原料适应性强等特点 近年来得到了快速发展 。转底炉工艺有许多种 ， 包括 Fastmet、ITmk3、Inmeto、Comet、 DRyIron等。
1 Fastmet法和Fastmelt法
该法是由美国 Midrex直接还原公司与日本神户制钢于 60年代开发的 。目的是为了处理钢厂内部的含铁粉尘和铁 屑等。经过多年的半工业试验和深入的可行性研究 ，现已 完成工艺操作参数和装置设计的最佳化。 首家商业化 Fastmet厂于 2000年在新日铁公司广佃厂投 产，可处理含铁粉尘和铁屑20万t／a。 另外，日本还有两家Fastmet工厂，分别为20万t/a和 1.6 万t/a。 日本神户钢铁公司和三井金属工业公司合资用 Fastmet工艺在美国建造一座年产90万t海绵铁 的工厂。在 美国埃尔伍德建立了 2.5万t/a的金属回收厂，回收镍粉尘， 效果良好。 图6为其工艺流程图。
② HYL法和HYL-III法
HYL法采用 KELLOG蒸汽转化制气技术，其 工艺流程如图2所示。 原料天然气首先用活性炭脱硫，然后与过量水 蒸汽混合，在 85％下进行催化裂化反应。
反应罐组由4个反应罐组成。罐顶设有装料口， 罐底设有卸料口。反应罐之间有一套复杂的还原 气管路相连接。
图2 HYL法工艺流程
钢铁生产的传统流程：由高炉炼铁－转炉炼钢或废钢 －电炉炼钢。 新流程：熔融还原炼铁－转炉炼钢或直接还原－电炉炼 钢。 目前，在我国发展直接还原存在重大障碍。 新流程存在的问题： 直接还原受到很多因素的限制，例如最成熟的直接还 原法（竖炉及反应罐）都使用天然气作一次能源，自然界 中天然气普遍短缺，而用煤碳作能源生产的海绵铁成本较 高，产量低，生产效率也较低，还有很多技术问题等待解 决。 应用直接还原－电炉流程生产一吨成品钢总计消耗电 600～1000kW· h。 此外，直接还原需要高品位的精矿。
非高炉炼铁述评
世界金属导报/2010年/2月/9日/第010版原料炼铁非高炉炼铁述评多年来，世界和中国直接还原铁产量有所增长，但占生铁总产量的比例变化不大，详见表1。
1直接还原技术目前，只有在具备了天然气和高品质铁矿石(含铁品位高，含siO2低，熔融温度高)资源的国家能够比较好的开展直接还原生产。
也就是说，他们是在特殊情况下，才实现正常生产，并有较好的经济效益。
这表明，不是任何条件下均可进行直接还原铁生产。
我国缺少天然气、高品位铁矿石。
所以我们不必去苛求要搞直接还原铁生产。
日本不搞直接还原铁，也是钢铁大国。
用煤去制气，再去还原铁矿石，在能源利用率和成本上均无法与国外气基直接还原水平相比。
因为煤制气要占总投资的1/3，煤的能源利用率比较低，造成产品成本高，没有市场竞争力。
从高炉炼铁理论上看，在高炉内有40%以上的矿石可以进行间接还原反应。
间接还原反应是个放热反应，可大大降低高炉炼铁的能源消耗。
没有间接还原的直接还原工艺，其生产的能耗肯定要比高炉要高。
目前，高炉是个高效能源利用的反应器。
高炉炉顶煤气温度在200℃左右。
而直接还原和熔融还原出来的炉气温度均在1000℃以上。
这样，高炉能源利用效率与非高炉炼铁工艺相比具有较大优势。
2熔融还原技术2009年10月在上海召开的“第五届国际炼铁技术大会”上加拿大华人卢维高和武钢炼铁厂杨桂龙合写的一篇文章中指出:从理论上讲，熔融还原工艺能耗一定高于高炉炼铁工艺。
目前，宝钢COREX-3000和韩国FINEX生产的实践表明，其工序能耗也是要高于高炉生产流程。
目前，COREX生产工艺对原燃料的质量要求还是比较高的，摆脱不了炉料的造块，还要使用一定数量的焦炭，而高热值的炉气量大，尚没有得到科学、合理的充分利用。
还原炉炉墙厚，造成设备作业率低，生产成本高。
所以说，我国不具备特殊条件，不必再追求建设COREX工艺。
3非高炉炼铁与高炉炼铁能耗对比2009年上半年，我国重点钢铁企业高炉工序能耗为414 32kgce/t，烧结工序为55.23kgce/t，焦化工序为116.49kgce/t，球团工序为31.31kgce/t。
非高炉炼铁
非高炉炼铁工艺最新进展炼铁是为炼钢提供台格原料的重要工序。
随着炼钢工艺技术的革命，炼铁工艺技术也有了新的发展和突破。
目前，钢铁工业已经形成了高炉一转炉与熔融还原一转炉流程并存，以及转炉、电炉、煤氧废钢熔化炼钢同时并存的局面。
炼铁工艺则形成了以高炉炼铁为主，同时发展直接还原、熔融还原为辅的工艺路线。
面临不同技术特点的炼铁工艺，应如何选择，是发展我国钢铁工业、确定产品大纲的重要环节。
a.直接还原工艺。
近年来,直接还原工艺仍保持持续稳定地增长, 2006年世界直接还原铁总产量达到5980万t。
其中,以天然气为能源的气基直接还原的产量占8013%(MIDREX: 5917%, HYL: 1814% , FINMET:212%),各种煤基直接还原工艺的产量占1917%。
转底炉直接还原工艺是近年来的研究开发热点,国外已建成多座不同规模的生产装置。
但据报道,北美建成的数个转底还原铁厂都在闲置,日本建设的几座转底炉直接还原装置也是作为专门处理钢铁厂内粉尘来使用的。
b.熔融还原工艺。
国外正在运行的4套COREX熔融还原装置保持良好的生产状态。
2006 年, 在南非SALDANHA 钢厂的COREX直接还原联合装置连续生产了75万t铁水和75万t直接还原铁。
该装置为气基直接还原铁的生产开辟了新路。
除新投产的宝钢CORECC - 300装置外,原韩国韩宝公司10年前建设的2套C - 2000装置正在搬迁到印度的HA2IRA钢铁厂。
2007年,浦项150万t F INEX装置的投产反映了开发者对该技术的信心。
据宣传,F INEXT投资成本和运行成本比高炉流程分别低20%和15%左右。
HISMELT已开发了25 年。
第一套80万t工业生产装置于2005 年10 月投产,工艺和操作上所取得的突出成果包括:生产率达到设计能力的75% ～80%,煤比最低达到820kg/ t;反应炉实现最高富氧率操作;操作对原料、喷吹和生产率等方面的适应性,验证了装置在开动、停止、闲置的灵活机动能力。
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。
非高炉炼铁--重点设备介绍
非高炉炼铁--重点设备介绍
非高炉炼铁是指利用非高炉工艺进行炼铁的一种方法。
相比传统高炉炼铁，非高炉炼铁具有投资少、技术先进、环保等优点，因此受到了广泛关注和应用。
在非高炉炼铁的重点设备中，有几个主要的设备需要特别介绍。
首先是直接还原炼铁炉。
直接还原炼铁炉是非高炉炼铁的核心设备，其工作原理是将矿石和还原剂在高温下进行化学反应，最终得到铁水和渣。
这种炉子通常采用旋转式炉体结构，能够高效地进行还原反应，大大提高了炼铁效率。
其次是连续铁水生产系统。
这种系统主要由连续铁水生产装置和相关辅助设备组成，能够实现铁水的连续生产和输送。
相比传统的间歇式炼铁方法，连续铁水生产系统能够更加高效地进行生产，降低能耗和污染物排放。
此外，还有磁选设备。
磁选设备主要用于对原料进行磁选，将其中的铁矿石进行分离。
这些铁矿石经过磁选后可以直接用于炼铁，不需要经过破碎和磨矿等环节，节约了能源和原材料，也减少了对环境的污染。
最后是烧结设备。
烧结设备用于对铁矿石和其他原料进行烧结处理，增加其强度和耐高温性，以便于后续的炼铁过程。
总的来说，非高炉炼铁的重点设备主要包括直接还原炼铁炉、连续铁水生产系统、磁选设备和烧结设备等。
这些设备的运用
使得非高炉炼铁在提高炼铁效率、降低成本、减少环境污染等方面具有显著优势。
随着科技的不断发展，相信非高炉炼铁的设备和工艺会更加完善，为炼铁行业的可持续发展做出更大的贡献。