转炉铬矿熔融还原法不锈钢直接合金化的研究进展
直接还原与熔融还原
我国应适度发展直接还原与熔融还原技术近代高炉已有数百年历史，其工艺已达到相当完善的地步。
但是在它日益完善和大型化的同时，也带来了流程长、投资大以及污染环境等问题。
随着世界上废钢铁积累日益减少，电炉流程迅速发展，这就要求采用直接还原新工艺，生产出的海绵铁供电炉炼钢。
此外，由于炼焦煤资源日渐短缺，焦炉逐渐老化以及人们对焦炉污染日益关注，八十年代以来，各发达国家纷纷谋求开发另外的无焦炼铁工艺——熔融还原，其中Corex流程已实现工业化生产。
综合起来看，当前炼铁工艺正朝着少焦或无焦炼铁方向发展，而直接还原与熔融还原技术正适合这种发展方向。
所以说我国应适度发展直接还原与熔融还原技术。
直接还原与熔融还原工艺的技术特点1 直接还原产品是固态海绵铁，供电炉炼钢用。
分为气基和煤基直接还原两大类。
气基直接还原是用天然气经裂化产出的H2和CO作为还原剂在竖炉那将铁矿石中的氧化铁在固态温度下还原而成海绵铁。
目前主要方法有Midrex和HYL 法两种。
煤基直接还原是用煤作还原剂在回转窑或循环流化床将铁矿石中氧化铁在固态温度下还原成海绵铁，其中回转窑是已经成熟的方法。
气基直接还原效率高，产量大，单体设备能力可达50－100万t/a，在直接还原中占主导地位：煤基直接还原中的主体工艺——回转窑效率低，目前单体设备最大年产量不超过20万t。
直接还原的优点是流程短；没有焦炉，污染较少，缺点是对原料要求严，高品味、脉石少、熔点高，有害元素低，高温下不爆裂，还原性好不易粉化。
2 熔融还原它是一种发展中的新炼铁技术，其目的是以煤代焦和直接用粉矿炼铁，因而既无炼焦又无烧结或球团厂，使炼铁流程简化。
受到许多国家的重视。
当今引起人们注意的是Corex工艺，已经或正在进行工业试验的有日本DIOS法等。
熔融还原的目的是取代高炉。
目前熔融还原流程多采用二步法，即先在竖炉（块矿）或流化床（粉矿）内将矿石进行预还原，然后再进入终还原炉。
向终还原炉内加入煤和氧气，煤燃烧产生热和H2、CO等还原性气体，将经过预还原流程的矿熔化和进一步还原生成铁水和炉渣，H2和CO则供还原炉作还原剂。
COREX熔融还原工艺的发展现状及展望
COREX熔融还原工艺的发展现状及展望武海龙摘要：高炉炼铁技术发展至今以达到了顶峰，且暴露出了很多问题，一场炼铁革命正在悄然进行。
本文介绍了熔融炼铁技术中的COREX工艺并对其优缺点进行了分析。
对COREX工艺的未来进行了展望。
关键词：高炉；熔融还原；COREX；能耗Development Actualities and Prospect of theCOREX Smelting ReductionWU HailongAbstract: The development of the iron - making technique for non - blast furnace is closely summit, but exposes a lot of problems, The revolution in iron - making technique are going along stealthily. This paper introduces the smelting reduction of COREX process, and its advantages and disadvantages are analyzed. The future of the COREX process was prospected.Key words:blast furnace ; smelting reduction; COREX; energy consumption人类炼铁技术已从古老的块炼铁发展至当今空前成熟的高炉炼铁, 其生产效率已近顶峰。
消耗的下降,高炉自身的发展带来的问题主要有【1】: 一是烧结矿、球团矿和焦炭的生产,以及这些原、燃料在满足大高炉的生产中, 造成了严重的大气、水及粉尘污染; 二是主焦煤在高炉生产中耗用太多, 而世界普遍存在其储量比例较少的问题, 这势必给高炉的后续发展带来危机感;三是高炉规模大会导致铁、烧、焦生产设备庞大、复杂, 生产流程过长, 则增加了投资、降低了竞争力。
铬矿的高温性能研究与应用
添加标题
铬矿在建筑材料中的应用：用于生 产耐火材料、水泥等建筑材料
铬矿在航空航天领域的应用：用于 生产高温合金、航天器等航空航天 设备
铬矿高温性能的未 来发展
挑战：高温环境下铬矿的性能变化复杂，需要深入研究 机遇：高温性能的研究有助于提高铬矿的应用范围和价值 挑战：高温环境下铬矿的腐蚀和磨损问题需要解决 机遇：高温性能的研究有助于开发新型耐高温材料和工艺
的结论
实际应用：根据铬矿高温性能 的研究结果，指导铬矿在高温
环境下的应用和开发
铬矿高温性能的应 用
铬矿是冶金工业的重要原料，用于生产不锈钢、耐热钢等特种钢材 铬矿的高温性能使其在冶金工业中具有广泛的应用前景 铬矿在冶金工业中的应用可以提高钢材的耐高温、耐腐蚀等性能 铬矿在冶金工业中的应用可以降低生产成本，提高生产效率
铬矿高温性能的 研究将更加深入， 以适应更高温度 的工作环境。
铬矿高温性能的 应用领域将不断 扩大，如航空航 天、核能等领域。
铬矿高温性能的 改善将推动相关 产业的技术进步， 提高生产效率。
铬矿高温性能的 研来新的 机遇。
提高铬矿高温性能的稳定性和持久性 研究铬矿高温性能对环境和能源的影响 探索铬矿高温性能在航空航天、新能源等领域的应用 开发新型铬矿高温性能材料，提高其性能和适用范围
铬矿在高温下的性能：耐高温、抗氧化、耐磨损 铬矿在陶瓷生产中的作用：提高陶瓷的耐高温性能和抗氧化性能 铬矿在陶瓷生产中的添加方式：直接添加或与其他原料混合添加 铬矿在陶瓷生产中的效果：提高陶瓷的质量和性能，降低生产成本
铬矿在玻璃工业中的作用：提高玻 璃的耐热性和化学稳定性
铬矿对玻璃颜色的影响：可以改变 玻璃的颜色，使玻璃呈现绿色、蓝 色等颜色
添加标题
铬矿在钢水中熔化性能的研究
铬矿在钢水中熔化性能的研究
李小虎;周云;汪相林
【期刊名称】《安徽工业大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2011(028)004
【摘要】通过热态模拟实验,借助SEM,XRD以及原位分析等检测手段,分析脉石、镁铁比、矿物结构等物理性质对铬矿熔化性能的影响,以及助熔剂、碱度等条件对铬矿直接还原的影响.研究结果证明,在一定条件下,铬矿的收得率达到80％以上,能够满足生产要求.
【总页数】4页(P329-331,344)
【作者】李小虎;周云;汪相林
【作者单位】安徽工业大学冶金与资源学院,安徽马鞍山243002;安徽工业大学冶金与资源学院,安徽马鞍山243002;宝钢资源有限公司合金部,上海200122
【正文语种】中文
【中图分类】TF7O4.3
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yong;DONG Yue;LIU Cheng-hong
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不锈钢渣熔融还原中铬在铁浴和熔渣间的分配行为
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熔融还原炼铁技术发展情况和未来的思考
熔融还原炼铁技术发展情况和未来的思考近年来随着全球能源市场的变化和环保意识的增强，⾮⾼炉炼铁技术作为⼀种清洁、节能、降耗的新技术、新⼯艺，越来越受到业界⼈⼠的⾼度关注。
如果在该技术上实现突破，可能会推动钢铁⽣产⼯艺的颠覆性变化。
⽽在这些前沿技术中，熔融还原技术（COREX、FINEX）是⽬前⾮⾼炉炼铁技术中⼯业化应⽤较为成熟的⼯艺。
其中，宝钢集团为了掌握钢铁新⼯艺的前沿技术、加速中国炼铁技术的进步，于2007年和2011年引进两套 COREX 炼铁装置并相继投产，在罗泾中厚板分公司运⾏了4年；同时结合新疆地区资源禀赋，成功搬迁COREX-3000⾄⼋钢并顺利投产，并结合当地资源情况，较好地发展了具有⼋钢特⾊的熔融还原技术。
总体来看，经过宝钢这些年的不断摸索和⽣产实践，基本实现了引进技术、掌握技术、消化技术的⽬的，也为结合不同区域的资源禀赋条件来发展⾮⾼炉炼铁技术做出了积极探索。
本⽂结合国际上和宝钢⾃⾝在熔融还原炉⽅⾯⼀些积极探索和经验总结，提出未来发展熔融还原炼铁技术需要关注和思考的地⽅。
1 全球主要⾮⾼炉炼铁技术使⽤情况和特点1.1 全球主要⾮⾼炉炼铁技术情况为了解决焦煤资源短缺、焦煤价格居⾼不下的影响，并满⾜⽇益提⾼的环境保护要求、降低钢铁⽣产流程中的能耗和污染，全球炼铁⼯作者积极开发了多种⾮⾼炉炼铁技术，这些不同的⼯艺和技术流派近年均取得了较⼤进展，已经成为钢铁⼯业可持续发展、实现节能减排、环境友好发展的前沿技术。
⾮⾼炉炼铁技术从⼤的⼯艺路线来区分，可以分为直接还原技术（⽓基、煤基）、熔融还原技术（COREX、FINEX、Hismelt）两个主要类型。
直接还原炼铁⼯艺主要产品是固态海绵铁，供电炉炼钢⽤。
按还原剂的类型分，有⽓基和煤基直接还原两⼤类；按反应器的类型，分为竖炉法、流化床法、回转窑法、转底炉法以及罐式法等。
直接还原的优点是流程短，没有焦炉，污染较少；缺点是对原料要求严，要⽤⾼品位的铁矿，⽓基必须要有廉价、丰富的天然⽓，回转窑要⽤灰熔点⾼、反应性好的煤。
熔融还原炼铁法的发展现状
炉。其产品是一种多孔 的、 和渣混合的熟 铁 铁， 也有人称为海绵铁 ， 这种铁经过进一步的
锻 造而 成为锻 铁 。 使 用熔融 炼 铁 炉生 产 熟 铁 开 始 ， 炭 中 木
金 属铁 碳化铁
图 １ 赤铁矿还原成铁水的路径
太 钢译 文
・ ９・
最后熔融 的铁 水从 还原 剂 中吸 收部分 碳 而形成 碳化铁 （ ｅＣ ， 种碳化 铁含有 ６ ７ Ｆ ） 这 ． ％
Ｆ Ｏ＋Ｃ Ｆ ｅ Ｏ ｅ＋Ｃ ２ …… …… … （ ） Ｏ ４
利用氢气作 为还原剂 ， 产生 的是水蒸 气 而不是二氧化碳 ， 从环保角度出发 ， 这更有利
于环保 。 对 于间接还 原 ， 体 的流 动 形 式 对 于 气 气
Ｃ ／ Ｏ 气 体与铁 氧 化 物达 到 还 原平 衡 ＯＣ
炼铁法 的发 展现状 。
随后 出现 了 高炉 炼 铁 工 艺 ， 早 用 木 炭 最
作为燃料 ， 然后是焦炭。采用高炉炼铁工艺 生 产 的铁 水 和渣 可 以分 离 ， 因此 这 是 炼 铁 工
艺 的 巨大 进步 ， 最常 用 ， 乎所 有 的杂 质最 后 几
均进 入渣 中。 图 １表 示 了 炼 铁 用 的 铁 矿 石 赤 铁 矿
—
另一 种还 原 是 利 用 Ｃ Ｏ或 Ｈ 作 为 还 原
气体来还原 ， 也就是所谓的“ 间接还原 ” 其 ，
反应 式如 下 ：
３ ｅＯ ＋Ｃ Ｆ２ ３ Ｏ Ｆ３ ４ Ｏ … … （ ） ｅＯ ＋Ｃ ２ ２ Ｆ ３ ４ Ｏ— ３ ｅ ｅＯ ＋Ｃ ｝Ｆ ０＋Ｃ ２ …… … （ ） Ｏ ３
・
８・
２１ ０ １年第 ４期
熔 融 还 原炼 铁 法 的发 展 现 状
铬矿直接还原合金化
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
铬矿直接还原合金化
铬是冶炼不锈钢、内热钢、合金工具钢、合金结构钢以及多种类型铸铁的重要合金元素。
随着国民经济的发展，需要更多的不锈、内热、高强度的钢材，铬合金的消耗量也迅速增加。
我国铬矿资源短缺，大型富矿少，小矿品位低、贫而杂，大量开采经济上不合理，得不到充分利用。
国内有些厂家曾做过铬矿还原直接合金化的工业性试验，铬矿还原率平均为90%，但所采用的铬矿粉为进口铬矿、铬精矿等。
因受资源的限制，难以满足大工业生产的需要。
铬矿大部分依靠进口，致使铬合金供应紧张，价格高。
为充分利用有限的铬矿资源，降低钢材的生产成本，采用内蒙古乌拉特中旗所产的低品位铬矿，进行铬矿直接还原合金化的试验研究，实验室和半工业性试验证明，铬矿直接还原合金化是可行的。
它可以代替高碳铬铁用于炼钢，反应速度快，经济合理，收得率高。
在3t 电弧炉上冶炼35CrMo 钢的工业性试验中，铬矿中的铬的收得率在89.6%~96.7%，平均为92.92%。
1、铬矿中铬的回收率为89.6%～96.77%，平均为92.92%。
2、还原铬矿入炉后25min 左右，已得到较好的还原，不延长炼钢冶炼时间。
3、用还原铬合金剂炼钢，钢中增碳量与使用高碳铬铁基本相符。
因此，可
以代替高碳铬铁使用。
4、还原铬合金剂生产工艺简单，技术容易掌握，生产率高，能改善劳动条件，避免了冶炼铬铁造成的环境污染。
5、采用本还原铬合金剂冶炼35CrMo 钢，可使吨钢成本下降，经济效益显着。
6、可提高铬的总回收率约10%，解决了矿山日益增多的廉价铬矿粉的利用。
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矿装 入专 用 的转 炉 中， 用焦 炭 和 氧 气 的反 应 热 利 以及 碳 的还原 能力 将铬 矿熔融 并将 铬还 原进 入钢
液来 生 产不锈 钢母 液． 因为在 冶炼 不锈钢 时 ， 钢 及合金 铬 、 等 费 废 镍
文 章 编 号 ：１ ０—２ ５ ２ １ ）４０ ２—５ ０ ８９２ （０ ２ ０ —０ ８０
转 炉 铬 矿 熔 融 还 原 法 不 锈 钢 直 接 合 金 化 的 研 究 进 展
刘 岩 ，许 力 贤。 ，王德 永
（．沈 阳大学 辽 宁省先进材 料制备技术重 点实验 室，辽 宁 沈阳 １０ ４ ； １ １ ０４ ２ ．东北大 学 材料与冶金 学院，辽 宁 沈 阳 １ ００ ） １ ０ ４
钢液 ， 以满足不 同冶炼 钢种成 分 的要求 ． 的直接 钢 合 金 化工 艺是 指 在 冶炼 过 程 中 ， 含 合 金 元 素 的 将
锈 钢产业 快速 发展 具有 十分 重要 的战 略意义 ．
１ 转炉冶 炼不锈钢工艺概述
２ 世纪 ８ ０ ０年代 以来 ， 随着 铁水 预 处 理 、 底 顶 复吹 和炉外 精炼 技 术 的 发展 ， 使转 炉 冶 炼 不 锈 钢 的生产 规模 逐步 扩大 ， 据不 完全统 计 ， 目前 已 占不 锈钢生 产 总量 的 ５／ 右 ［． 炉 铁 水 冶 炼 不 锈 ６ ９左 ２转 ］
早 日实现转炉熔融还原 直接 冶炼不锈 钢 的工 业化生产 ， 对推动我 国和世界 不锈钢 产业快速 发展具有 十分 将
重 要 的 战 略意 义．
关
键
词 ：铬 矿 ； 融还 原 ； 锈 钢 ； 接 合 金 化 ； 炉 熔 不 直 转
文 献 标 识 码 ：Ａ 来自中 图 分 类 号 ：Ｔ １ Ｆ ７３
和 推广 ， 使我 国早 日实 现转 炉熔 融 还 原 直 接 冶炼
不锈 钢 的工业 化 生 产 ， 这将 对 推 动 我 国和世 界 不
个系统的热效率提高； 可充 分利用产生 的 ｃ Ｏ气
体作 为燃 气． 统 的合金 化 工 艺 是 在 炉 内或 出钢 传 过程 中向钢水 中加 入各 种 合 金 ， 合 金 元 素进 人 使
用 占整 个不 锈钢 冶炼 成 本 的 ７ ［ ， 以如 果 能 ０ １所 ］ 开 发 廉 价 铬 、 资 源 以 代 替 目前 使 用 的铬 、 合 镍 镍 金 ， 降 低成 本 具 有 重大 意 义． 对 因此 ， 炉 内铬 矿 转
熔 融还 原直 接合 金 化 工 艺 的研 究 开 发 、 广 应 用 推 受到 了冶 金企 业 的普 遍 重 视 和 广泛 关 注 ． 工 艺 该 的优 点为 ： 的活度 低 ， 比生 产铬 铁时还 原得 更 铬 它 彻底 ； 去 了生产 铬 铁 合金 的工 艺 ， 省 成本 降低 ； 整
资 ， 少 了环境 污染 ， 减 具有很 大 的经济 效益 和社 会 效益 ． 由于该工 艺仍存 在一 些技 术上 的 问题 ， 其 尤 在我 国工业 化 生产 尚不 成 熟 的情 况 下 ， 有 必 要 更
进一 步深 入研 究转炉 铬矿 熔融 还原法 不锈 钢 的直
接合 金 化工艺 ， 以加 强 铬矿 熔 融 还 原 工 艺 的研 究
第２ 卷 第４ ４ 期
２１年 ０２ ８ 月
沈 阳 大 学 学 报
（ 自 然 科
学 版
）
Ｖｏ ． ４ Ｎｏ ４ １２ ， ．
Ａｕｇ ２０ １ ２ ．
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｈ ｎ ａ ｇＵ ｎｖ ｒ ｉ （ ｔ ｒ ｌＳ ｉｎ ｅ ｏ ｒ ａ ｆＳ ｅ ｙ ｎ ｉｅｓｔ Ｎａ ｕ ａ ｃｅ ｃ ） ｙ
氧化 物矿 物质 直 接 加入 炉 内或 钢 包 中， 过 配加 通 还原 剂 ， 矿 物 中的合金 元 素被还 原 出来 ， 人钢 使 进
收稿 日期 ：２ １ —０ ２ ０ ２ ３— １
基金项 目：国家 自然科学基金资 助项 目（０ ０ ０ ７ ；东北大学轧制技术及连轧 自动化国家重点实验室 开放课题基 ５９４１） 金 资助项 目（０ ９０ ） ２ ０ ０ ３ ；辽 宁省 高校科研项 目（ ２ １ ２０ ． Ｌ ０１１） 作者简介 ：刘 岩 （９ ９ ） 女 ， 宁沈 阳人 ， 阳大学讲师 ， １７ 一 ， 辽 沈 博士．
摘 要 ：在 介 绍 了 转 炉 用 铁 水 冶 炼 不 锈 钢 工 艺 技 术 的 基 础 上 ， 述 了铬 矿 熔 融 还 原 工 艺 的 研 究 现 状 ， 论 指
出目前在转炉铬矿熔融还原法不锈钢 直接合金 化工艺 的研 究工作 中存在 的主要 问题包括 ： 对铬 矿在渣 中溶 解行为 的研究报道较少 ， 目前为止 ， 尚未 对熔融 还原机理达 成一致 观点 ， 究成 果的应用 具有局 限性 以及对 研 于铬矿熔融还原过程反应动力学模 型的研究 很少． 因此 ， 加强铬 矿熔融还 原工艺 的研 究和 推广工 作 ， 我 国 使
第 ４期
刘 岩 等 ：转炉铬 矿 熔融 还原 法 不锈 铜 直接 合金 化 的研 究进 展
作 用．’
２ ９
钢技 术 可分作 两 大类 ： 一类是 以全铁水 为 原料 ， 第
不 用 电弧 炉化 钢 ， 转 炉 内用 铁 水 加 铬矿 或铬 铁 在
转炉冶炼 不锈 钢工 艺在 当今 世 界范 围 内是 一
合 金 直接熔 融 还原 、 初脱 碳 ， 再经 真 空处理 终脱 碳
精炼． 第二 类采 用部 分铁 水 冶炼 ． 先用 电炉 熔化 废
铬矿 熔融 还原 工艺 是在不 锈钢 精炼 之前 把铬
液 达 到合 金 化 的 目的． 这些 合 金 元 素有 铬 、 、 锰 镍 等 ， 中铬 系合金 钢 占了很 大 比例 ． 其 熔 融还原 法应 用在 钢 的直接 合金化 方 面可直 接 使 用廉价 粉矿 或 预 还 原 的矿 产 品 ， 宽 了原 料 放