3、非高炉炼铁技术及现状(演示)200705

非高炉炼铁技术及现状
一. 非高炉炼铁技术发展的原因
非高炉炼铁工艺（主要是直接还原、熔融还原工 艺）或更准确的称为“非焦炼铁工艺”是钢铁工业发 展的重要的前沿技术和方向。非高炉炼铁技术发展的 原因是： 1 钢铁工业发展摆脱焦煤资源羁绊的需要； 2 环境保护的需要； 3 降低钢铁生产的总能耗的需要； 4 提高钢铁产品的质量和品质，改善钢铁产品结 构的需要； 5 解决废钢短缺及废钢质量的不断恶化的需要； 6 资源综合利用的需要。
(1)我国的直接还原的开发研究，主要集中在煤基 直接还原方面。 (2)我国生产能力大于6.0万吨/年的煤基直接还原 铁生产厂仅仅有4个。总生产能力约80万吨/年。 (3)2002年中国直接还原铁产量为35万t，2003年约 为42万t，2004年产量约55万吨，但远不能满足国内市 场的需要。2003年中国进口DRT/HBI 约168万吨，2004 年进口138万吨，年缺口超过300万吨。 (4)对于世界第一产钢大国的我国直接还原的产量 占总的钢产量的比例与世界平均的比例相差深远，不仅 仅不能满足生产的需要，对我国钢铁工业的发展还将产 生深远的影响。
1000 800 600 400
N.G.
CO2
H2O
+ Oxygen Injection 1995
Oxygen
H2O
200
0 1980 1986 1995 1998
N.G.
CO2
Present Self-reforming 1997
Oxygen
HYL法的发展过程图
Iron Ore
CO2 H2O
Reducing gases Possible sources Natural Gas Reformed Gas Coal Gasification工艺的分类 现代直接还原法已有近百年历史，提出的工艺、方法 数百种，当前实现工业化生产的也有数十种。 （1）按使用还原剂的类型可分为： a.气体还原剂法（简称气基法）； b. 固体还原剂法（简称煤基法）； c.电煤法（以电为热源以煤为还原剂的方法）。 （2）反应器的类型可分为： 竖炉法，流化床法，回转窑法，转底炉法，罐式法 等。
三.直接还原与熔融还原的主要工艺
3.1 MIDREX竖炉法
MIDREX法的生产指标:
MIDREX竖炉用典型原料成分 :
MIDREX竖炉产品的典型成分
3.2 希尔（HYL）竖炉气基直接还原法
N.G. water
H2O
N.G.
water
CO2
H2O
w/CO2 1986
Original 1980
Reformed Gas (Nm3/t DRI
Humidifier
Only for cold DRI NG or PG
fuel
O2
HYTEMP® Iron Optional DR products: DRI HBI EAF
DRI: for internal use or regional export HBI: as merchant product for export HYTEMP® iron: hot DRI, transported pneumatically to the EAF
5.2 中国熔融还原的发展与展望
5.3 对熔融还原的认识：
国内有关企业和专家考察、分析，比较统一认为： 1．COREX是当前熔融还原技术中最成熟的技术，选择 COREX是发展熔融还原进可攻，退可守的选择。 2．FINEX是COREX技术的进一步发展方向，目前仍处 于研发时期。如果FINEX技术进一步成熟，将来可能 取代COREX 3．熔融还原与传统的高炉炼铁流程相比，最大优势 是对环境的影响小，如果要使高炉达到熔融还原同样 环保水平，其投入和消耗是巨大的，将使高炉的优势 完全丧失。因此，熔融还原发展的魅力不单是可以改 变钢铁生产的能源结构，更主要的是可以大幅度减轻 钢铁生产的环境保护的压力。
我国主要直接还原铁生产企业情况 （不完全统计）（万t/年）
4.3 中国直接还原铁发展中存在的 问题及对策
1 2 3 4 生产规模过小． 缺乏稳定的原料供应渠道 气基直接还原法受资源条件限制发展缓慢 缺乏统一规划、资金投入不足
五．熔融还原技术的现状
5.1 世界熔融还原的现状
数十种熔融还原工艺通过了工业或半工业性试验。 投入了大量人力、物力进行开发研究。 人们对熔融还原极大的期待，“熔融还原将给钢铁工业 带来革命性的改变”。 至今，只有COREX工艺实现了工业化生产。自1989年11 月第一台COREX装置投入生产到目前仅仅有4台生产装置在运 行中。其他的熔融还原工艺均未进入工业化生产阶段，许多 研究进入“休眠状态”。 一步法遇到困难，目前实现工业化的均是高预还原度的 二步法。 FINEX试验正在进行中，“距离商业化还有一段距离”。 HISMELT试验正在进行中，尚未取得明确结果。
采用自重整技术的HYL—ZR工艺流程图
HYL法产品的典型成分及消耗
3.3 MIDREX法与HYL法比较
注：墨西哥GATANAS厂同时生产的MIDREX和HYL—III装置2004年数据。
3.4 流化床法
3.5 回转窑煤基直接还原法
3.6 煤基隧道窑罐式直接还原法
3.7 转底炉直接还原法
3.8 CIRCORER法
3.9 COREX法
COREX与直接还原联合工艺示意图
3.10 FINEX法
3.11 HISMELT法
3.12 其他熔融还原法
（a）
（b）
（c）
（d）
四．非高炉炼铁技术现状
4.1 世界直接还原生产
各工艺直接还原铁产量分布(%) :
直接还原铁生产按地区产量的分布:
4.2 中国直接还原生产现状
现代直接还原法的分类:
2．2熔融还原工艺的分类
A 按其能源可分为： 氧煤工艺（COREX，FINEX，HISMELT，DIOS，ROMELT 等等）； 电煤工艺（INRED，ELRED，PLASMQSMELT等）. B 按其还原反应完成的过程可分为： 一步法：铁矿物在一个反应器中完成还原及熔化的全过程， 如：DIOS，ROMELT，HISMELT，AUSMELT等。 二步法：铁氧化物的还原与熔化分为两步进行，即铁矿物在一个 反应器中预还原后，再在另一个反应器中进行终还原和熔化，如： COREX，FINEX等。 C 按其终还原反应器的形式可分为： 铁浴法：DIOS，HISMELT，AUSMELT，ROMELT; 填充床法：川崎法; 残焦（CHAR）沸腾床法：COREX，FINEX; 混合床法等。
上世纪50年代，就开展了开发研究； 上世纪80年代与世界同步进行了熔融还原技术的开发研究； 以煤为能源的流化床—竖炉(东北大学，试验室研究)； 铁浴法熔融还原（首钢，半工业性试验）； 铁浴法生产含铬铁水(东北大学，唐钢，工业性试验)； 含碳球团竖炉预还原—竖炉(北京钢铁研究总院、东北大 学、 承德钢铁公司等，半工业性试验)； 含碳球团竖炉预还原—竖炉工艺被列入国家攀登计划，并在承 德钢铁公司进行了半工业性试验，取得了良好的效果。 近年来，由于焦碳供应紧张，价格上涨，环境保护意识的提高， 熔融还原再次成为钢铁工业发展的热门话题。 宝钢引进的COREX法C——3000装置已开工建设； 沙钢、莱钢、淮钢等钢铁企业纷纷计划或筹建熔融还原装置， 同时，国内许多中小型钢铁企业，电炉钢厂急待寻求摆脱焦碳 条件对生产的羁绊，不建精矿粉造块车间，投资省的钢铁生产工艺 技术，熔融还原技术成为首选。 国内非高炉工作者乐观的估计在今后几年内，中国将建成一批 熔融还原生产厂。
5.4 中国非高炉炼铁发展前景及预测
我国在一个相当长的时期内对直接还原铁的需求旺盛； 发挥国内丰富的非焦煤资源优势，同时利用国内及国外 两种铁矿资源，在国内发展直接还原铁生产是十分必要 的，是我国钢铁工业持续发展，实现循环经济，保护环 境的重要环节之一； 我国今后直接还原的发展应以建设规模型（30～50万吨 /年以上）的骨干生产厂为主要方向。 以煤为能源，可以大型化的竖炉直接还原是我国发展直 接还原铁生产发展的主要方向。 熔融还原在我国发展有着广阔前景，其发展的主要动力 是：减轻钢铁生产发展的环境压力和能源的来源转变和 能源的节约。