PF法直接还原铁新工艺工业性试验成功
钢铁行业关键、共性、前沿技术
目录一、钢铁主要工序关键共性工艺技术........................................................... 错误!未定义书签。
1.1炼铁工序............................................................................................. 错误!未定义书签。
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1.2炼钢工序............................................................................................. 错误!未定义书签。
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隧道窑生产直接还原铁工艺研究
ｐｏ ｏｅ ｌ ｅ ｌｃ ａ ｏ ｅ ｅａ ｉ ｔ ｎ ａ ｄ［ ｒｐｓｄ ｏ ｏ ｅ ｈ ｕｔ ｔ ｎｏｔ ｔ ｌａｉ ｔ ａ ｔ ｓ ｖ ｔ ｆ ｕ ｉ ｆｈ ｍ ｌｚ ｏ ｒ ｅ ｎ Ｓ］ｏＤ Ｉ ｆ Ｒ．
Ｋ ｅ ｏｒ ｕ ｎ ｌｋｌ ； ｙＷ ｄｓ ｔ ｎ ｅ ｉ ＤＲＩ ｒ ｄ ｃ ｒ ｎ ；ｅ ｕ ｅ
从表 １ 以看 出 ，１ 可 ）当还原剂 的Ｃ固≤７ ％ ，ｓ ２ 含量为 ≥０８ ．％时 ，直接还原铁 的Ｍ、Ｓ 均未达 到国家
通 过试 验得 出 ：隧道窑 生产 直接 还原铁 用煤 粉 还原 剂必须达 到ｃ 固≥７ ％，Ｓ＜ ．％的质量要求 。 ５ ０８ 同时还原 剂 的配 比也 要加 于控制 ，以能满足 铁矿粉 还原需要 为准 ，以免带 入更多ｓ 含量 ，本试验还原剂
１ 前 言
我 国是一 个 废钢 利 用大 国 ，废 钢 的需求 远 大 于 市场 供 给 ，大 量废 钢需 要 从 国外进 口。直 接还 原铁 替代 废钢 是缓 解炼 钢 过程 中废 钢供 应 紧张 的有 效方 法 。昆 钢建有 隧 道窑 直接 还 原铁 生产 线 ，并致 力 于
开展 转 炉使用 隧 道窑 直接 还原 铁 的工 业性试 验 ，并
取得 一 定 的成效 。但 隧道 窑 生产 的直 接还 原铁 始 终 存在 直 接还 原铁 质量 不稳 定 的 问题 ，其 中主要 是金
属化 率 和含硫 量 的波 动过 大 ，直接 影 响到 炼钢 对直 接还 原 铁 的使 用 。为 了解 决 隧道 窑工 艺生 产 直接 还
直接还原铁生产工艺及发展方向
直接还原铁（海绵铁）生产工艺及发展方向习惯上，我们把铁矿石在高炉中先还原冶炼成含碳高的生铁，而后在炼钢炉内氧化，降低含碳量并精炼成钢，这项传统工艺，称作间接炼钢方法；在低于矿石熔化温度下，通过固态还原，把铁矿石炼制成铁的工艺，称作直接炼铁（钢）法或者直接还原法，用这种方法生产出的铁也就称作直接还原铁（即DRI）。
由于这种铁保留了失氧时形成的大量微气孔，在显微镜下观察形似海绵，所以直接还原铁也称之为海绵铁。
一、直接还原铁（海绵铁）的用途直接还原铁是精铁粉在炉内经低温还原形式的低碳多孔状物质，其化学成分稳定，杂质含量少（碳、硅含量低），主要用作电炉炼钢的原料，也可作为转炉炼钢的冷却剂，如果经二次还原还可供粉末冶金用。
一次还原铁粉（海绵铁）的主要用途有：①作为粉末冶金制品的原料，耗用量约占铁粉总耗用量的60～80％；②作为电焊条的原料，在药皮中加入10～70％铁粉可改进焊条的焊接工艺并显著提高熔敷效率；③作为火焰切割的喷射剂，在切割钢制品时，向氧-乙炔焰中喷射铁粉,可改善切割性能，扩大切割钢种的范围，提高可切割厚度；④还可作为有机化学合成中的还原剂、复印机油墨载体等。
近年来由于钢铁产品朝小型轻量化、功能高级化、复合化方向发展，故钢材中非金属材料和有色金属使用比例增加，致使废钢质量不断下降。
废钢作为电炉钢原料，由于其来源不同，化学成分波动很大，而且很难掌握、控制，这给电炉炼钢作业带来了极大的困难。
如果用一定比例的直接还原铁(30～50%)作为稀释剂与废钢搭配不仅可增加钢材的均匀性，还可以改善和提高钢的物理性质，从而达到生产优质钢的目的。
因此，直接还原铁（海绵铁）不仅仅是优质废钢的替代物，还是生产优质钢材必不可少的高级原料(天津无缝钢管公司国外设计中就明确要求必须配50%的直接还原铁（海绵铁）)。
根据国外报导，高功率电炉冶炼时，炉料搭配30～50%直接还原铁，生产率提高10～25%，作业率提高25～30%。
直接还原铁生产工艺的分析
直接还原铁生产工艺的分析世界上直接还原铁生产技术已经成熟, 技术发展极为迅速, 根据Midrex 公司预测, 2010年全世界直接还原铁产量将超过7300万t。
于高炉流程存在着生产成本过高和环境污染的两大难题, 炼铁工艺由高炉流程逐步向直接还原铁短流程过渡已成为定局。
当今的钢铁企业对这一革命性技术工艺越早开发越能占据主动; 不敢承担风险, 迟疑不前, 必将处于被动和落后的局面。
因此, 直接还原铁的开发不是“有所为”和“有所不为”的问题, 而是生产工艺的选择问题。
1 世界直接还原铁生产技术现状1.1 生产工艺发展态势由于某些国家天然气资源丰富, 直接还原铁生产技术在南美洲、南非和东南亚诸国的发展极为迅速,而印度则后来居上; 特别是委内瑞拉、墨西哥等国, 生产历史已超过20余年, 生产规模不断扩大, 直接还原铁产量已占本国钢铁产量的绝对份额; 而奥钢联、韩国合作开发的直接还原与熔融还原技术与日俱进; 浦项钢铁公司的直接还原铁生产大有代替高炉炼铁之势。
对这样的发展态势, 作为世界钢铁生产大国的中国, 我们绝不可掉以轻心。
1.2 世界直接还原铁主要生产工艺??? 世界直接还原铁生产工艺大致可分为两大类: 一种是气基竖炉生产工艺; 一种是煤基回转窑生产工艺。
前者生产量约占总产量的92%, 而后者约占总产量的8%。
在这两种生产技术的基础上, 又发展了熔融还原生产技术。
近年来, 将直接还原与熔融还原技术加以组合, 形成了COREX-Midrex联合流程, 颇受人们的关注。
直接还原铁主要生产工艺见表1。
??? 应该指出, 世界上Midrex法和HYL法应用的比较普遍, 各项技术经济指标亦趋稳定, 生产工艺成熟可靠。
特别是墨西哥的HYL法, 生产技术不断创新, 由于开发了“自重整”技术, 使建设费用减少了26% , 电炉的耗电降低了5%～6%。
印度由于缺乏天然气, 但精煤的资源丰富, 因此多采用煤基回转窑的生产方法。
直接还原铁进高炉
3.1海绵铁进高炉技术综述在高炉铁水需求高峰期间使用DRI，一个炼铁能力有限的工厂，在不显著增加焦炭日消耗量的情况下，可使铁水生产率猛增以至高达50％，这样对高炉和焦炉来说就可不另行投资，一个铁厂使用DRI 至少可增加炼铁能力50％。
用DIR代替增加50％产能所节省的焦炭价值就可远远大于炼铁广所用DRI的生产和运输费用。
直接还原铁作为高炉的原料，可提高高炉产量和降低焦比。
在高炉冶炼过程中，约60%的焦炭用于氧化铁的还原。
使用直接还原铁来作为高炉原料，由于直接还原铁需要部分还原或者不需要还原, 因此从理论上来说可以大幅度降低还原剂比和提高铁水产量。
在使用铁的氧化物料的高炉生产中，铁的氧化物炉料下降经过炉身与风口前燃烧碳所产生的上升的一氧化碳发生化学反应，该反应夺取了铁的氧化物中大部份的氧，对于烧结矿的反应, 要考虑到Fe2O3→Fe3O4→FeO这3个阶段的反应过程, 对直接还原铁的反应, 只要考虑部分FeO→Fe 的第3阶段的反应。
通过综合平衡法研究，在利用系数2t/(m3.d)、焦比500kg/t的高炉操作中, 在鼓风条件、废气温度和铁水成分相同的条件下, 全部使用100%MFe 的铁源进行操作时, 如果使用综合平衡法进行计算, 则高炉利用系数4.6t/(m3.d)、焦比195kg/t。
也就是说, 在目前的高炉中, 焦比的大约60%(300kg/t)用于氧化铁的还原。
因此, 使用还原铁来降低铁源的氧化能力(O/Fe), 可提高铁水产量和降低还原剂比。
早在七十年代，工业试验就巳表明直接近原铁用作高炉炉料，可以降低焦比和提高产量。
1964年一1965年，美国矿业局、美国钢铁公司的试验高炉和安大赂的汉密尔加拿大钢铁公司的商业性生产规模高炉都进行丁试验，探求DIR对铁水生产率和高炉熊比的影响，1970年比利时列日的矮形高炉以及日本新日铁、苏联等也进行了相似试验。
1964年美国矿业局在宾州Bruceton，用一座试验用小高炉进行的试验指出，用金属化率90％左右的直接还原铁球团代替高炉炉料中部分氧化球团矿，可以使铁水生产率明显增加和焦比大为下降。
转底炉生产金属化球团工业性试验
转底炉生产金属化球团工业性试验摘要: 昆钢根据对各种非高炉炼铁工艺进行基础调研, 并与北京科技大学合作进行了昆钢原料条件下转底炉生产金属化球团的实验室试验研究, 找到了昆钢原料条件下转底炉的适宜操作参数。
根据研究结果, 决定利用山西瑞拓熔融还原炼铁有限公司的转底炉, 进行生产金属化球团的工业性试验, 试验取得了成功。
关键词: 转底炉; 金属化球团; 试验; 直接还原铁1 前言昆钢多年来一直关注非高炉炼铁技术的发展,于2005 年成立了非高炉炼铁技术基础调研工作组。
工作组对各种非高炉炼铁工艺进行了基础调研, 结合实际提出了适宜昆钢的非高炉炼铁工艺—转底炉生产直接还原铁工艺。
并于2006 年与北京科技大学合作进行了昆钢原料条件下转底炉生产金属化球团的实验室试验研究。
研究结果: 金属化球团金属化率达到85% , 找到了昆钢原料条件下转底炉的适宜操作参数,即焙烧温度1350C, C /O比1.15,焙烧时间为25 min。
为了验证这一研究结果及转底炉生产金属化球团的可行性，昆钢决定与山西瑞拓熔融还原炼铁有限公司合作, 利用云南铁矿和煤资源, 在山西瑞拓熔融还原炼铁有限公司的转底炉生产线上, 组织实施转底炉生产直接还原铁的工业性试验, 以获取扩大再生产的实际生产数据,重点对转底炉生产直接还原铁的工艺可行性以及昆钢铁矿资源与转底炉生产直接还原铁工艺的适应性等问题进行验证, 为昆钢开发直接还原铁技术提供技术依据。
2 转底炉生产线工艺流程转底炉生产工艺流程如图 1 所示。
原料（铁精矿、无烟煤、粘结剂）通过电子秤、螺旋称量机进行配料, 混合料经过混碾机碾磨、混匀后, 再通过圆盘给料机供给对辊压球机压球成型, 生球经过干燥，筛出粉末，用振动给料机均匀布在转底炉上，在1 300〜1 380r 的炉膛温度下旋转 1 周后, 金属化球团由螺旋排料机推出, 出炉成品采用水套间接冷却, 最后堆存到成品仓以备下道工序使用。
T朗輯］］嵌辅如I ［煤粉I哥I山茜刘底炉1.艺漬即示童用3原料准备试验原料为云南产的铁精矿、无烟煤，粘结剂由山西瑞拓公司提供。
直接还原铁工艺技术的对比分析论述
直接还原铁工艺技术的对比分析论述张建国【期刊名称】《资源再生》【年(卷),期】2018(000)002【总页数】5页(P57-61)【作者】张建国【作者单位】北京瀚川鑫冶工程技术有限公司【正文语种】中文在低于矿石融化状态下，通过固态还原，把铁矿石炼制成铁的工艺称作直接还原法，用这种方法生产出的铁也叫作直接还原铁（DRI），由于这种铁保留了失去氧时形成的大量微小气孔，在显微镜下观察形似海绵，所以直接还原铁也称为海绵铁。
直接还原铁是精铁粉在炉内经低温还原形成的低碳多孔状物质，其化学成分稳定，杂质含量少，主要用作电炉炼钢的原料，也可作为转炉炼钢的冷却剂，如果经过二次还原还可供给粉末冶金用。
从上世纪80年代末以来，我国一直宣传推广使用直接还原技术，并对直接还原技术进行了广泛的开发研究，取得了众多成果，为直接还原技术发展奠定了基础。
但是，因铁矿、煤炭、气源等原燃料条件限制，中国直接还原发展的实际成效不大，与钢材、生铁等行业相比还有相当差距。
一、直接还原铁的应用优势直接还原铁生产是指在低于熔化温度之下将铁矿石还原成海绵铁的过程，与传统高炉炼铁方法相比取消了焦炉、烧结等工序，具有流程短、污染小、消耗少，不受炼焦煤短缺影响等优点。
同时海绵铁中硫、磷、硅等有害杂质含量低，有利于电炉冶炼优质纯净钢种。
近年来，由于钢铁产品向小型轻量化、功能高级化、复合化方向发展，因此钢材产品中的非金属材料和有色金属的使用比例在增加，在废钢的破碎分拣过程中，又不能完全有效的剔除非金属和有色金属材料，况且，即使是纯粹完全的黑色废钢料，由于来源不同，化学成分波动也是较大的。
致使加工后的成品入炉废钢的质量很难掌握控制，给电炉炼钢作业带来一定的困难。
如果用一定比例的直接还原铁（30～50%）作为稀释剂与废钢搭配使用，不仅可增加钢的均匀性，还可以改善和提高钢的物理性质，从而达到生产优质钢的目的。
因此，直接还原铁不仅仅是优质废钢的替代品，还是生产优质钢必不可少的高级原料（如天津无缝钢管公司的国外产品设计中就明确要求，必须配置50%的直接还原铁）。
50万吨直接还原炼铁中试放大基地情况简介
50万吨直接还原炼铁中试放大基地情况简介XX热能技术有限公司2007年9月12日目录一、承担单位简介 (2)二、项目摘要 (3)三、项目实施的必要性 (3)3.1 高炉炼铁与直接还原炼铁的比较分析 (3)3.2 我国焦妒煤气综合利用现状 (6)3.3 实施本项目的必要性 (6)四、焦炉煤气用于气基竖炉直接还原炼铁工艺简介 (7)4.1 工艺原理 (7)4.2 主要设备 (9)五、焦化厂工艺技术方案 (11)5.1 工艺流程说明 (12)5.1.1 备煤 (12)5.1.2 炼焦、熄焦 (13)5.1.3 贮焦 (15)5.1.4 冷鼓、电捕 (16)5.1.5 脱硫及硫回收 (17)5.1.6 硫铵 (17)5.1.7 洗脱苯 (18)5.2 仪表和自动化 (18)5.3 主要设备选择 (18)5.3.1 概述 (18)5.3.2 煤气处理主要设备选择 (18)5.4 公用生产辅助设施及行政生活设施 (19)5.5 原料、燃料、辅助材料及动力供应 (19)5.5.1 主要原料、燃料的供应 (19)5.5.2 辅助材料供应 (19)5.5.3 动力供应 (19)六、项目实施的意义 (20)6.1 优化钢铁产业结构 (20)6.2 伴生矿的综合利用 (21)6.3 符合国家战略（政策）需求 (22)七、环境保护、安全措施及消防 (22)7.1 环境保护 (22)7.2 安全措施 (23)7.3 消防设施 (25)八、项目实施（考核）目标 (25)九、项目承担单位的基础和优势 (25)十、项目创新点 (26)十一、项目实施的风险分析 (26)十二、项目实施计划 (27)十三、项目成果提供形式 (27)一、承担单位简介本项目由XX热能技术有限公司承建。
XX热能技术有限公司成立于1995年。
十余年来，公司依托拥有自主知识产权的节能专利技术和自有资金，一直致力于化石燃料（煤炭、石油、天然气等）节能燃烧技术的研究与产品推广，具有自主知识产权的核心技术包括高温空气燃烧技术、蓄热式辐射管燃烧器、煤气化技术、直接还原冶金技术等。
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PF法直接还原铁新工艺工业性试验成功
[我的钢铁] 2007-04-27 00:00:00
近日，由北京冶金设备研究设计总院研究设计的单孔罐式还原炉在河北唐山工业性试验成功。
中冶集团北京冶金设备研究设计总院教授级高工陈守明等技术人员长期坚持竖炉直接还原铁工艺研究，结合国内情况创新，发明了PF法竖炉直接还原工艺，并拥有自主知识产权。
1998年在北京科技大学做了固定罐的实验室试验，1999年在山西朔州三元碳素厂煅烧石油焦的罐式炉上进行了半工业性试验，验证了这种工艺的可靠性、主要工艺及设备参数。
2006年与唐山企业合作，不断优化设计，建设一座单孔罐式还原炉进行工业性试验。
2007年3月5日点火生产，一周内打通流程。
受试验设备和检测条件所限，操作技术未达最佳状态，生产稳定时DRI金属化率90%左右，少量达到98.2%。
如能进一步优化设计和施工、操作技术，各项技术经济指标可以达到或超过KM法指标。
PF法直接还原铁工艺流程如下：
PF法直接还原铁工艺主要特点：
容积利用系数高、设备作业率高，能耗低，大幅度降低工程投资和生产成本。
1、反应室与燃烧室分隔，气氛、温度像反应罐（隧道窑）法一样适宜生产DRI，产品金属化率高。
但罐体高得多，预热段、还原段、冷却段分别采用不同材料和结构，能连续生产，比反应罐法生产率高，能耗低；而且罐体不像隧道窑中那样反复加热、冷却，寿命长。
2、能像回转窑和转底炉一样连续生产，但炉体不动而炉料自动下落，炉气逆流上升，设备简单可靠，有利于加热和直接还原反应进行，并可方便地控制炉料还原温度和时间，利用系数高、作业率高，能源和原料消耗低；
3、直接还原与反应罐法和回转窑法一样采用外配碳，还原剂和脱硫剂可适当过量，确保还原和脱硫效果，又不增加产品灰分，使得原燃料选用范围广、工艺设备简单、产品质量好，而投资少、成本低；
4、反应室、燃烧室间隔排列，机构紧凑，每组反应罐都是一座独立的还原设备，若干组并列、组成各种生产能力的还原炉。
可根据市场和原燃料情况灵活设计和使用，生产规模可大可小，配套设备可洋可土，遇到停电或其他事故可随时停止和重新启动，适合中国和发展中国家国情；
5、适合作为煤基直接还原铁工艺主体设备，也易改造为气基法竖炉和其他工业炉窑。
试验证明，PF法是一种安全可靠的竖炉直接还原工艺，而且综合了当前几种直接还原铁工艺长处，在节能、环保和工程投资、生产成本等方面有明显改进。
这种工艺的研究开发和转化，是我国在探索先进、适用的直接还原铁工艺方面的重大进展。
相关链接：
直接还原铁（DRI），也称海绵铁，是冶炼优质钢必不可少的原料，也可作为高炉炼铁、转炉炼钢、铸造、铁合金、粉末冶金的优质炉料，有色冶金的置换剂、水处理的脱氧剂,供不应求。
更重要的是，DRI可以用天然气、煤气和非炼焦煤等作能源，实现无焦炼铁，并且比高炉炼铁碳耗低、CO2排放少，有利于节省能源资源、保护环境，被誉为绿色冶金。
随着生产发展、社会进步，资源短缺、环境污染问题日益突出，发达国家钢铁企业都在改造传统生产工艺，逐步关闭能耗高、污染大的高炉、焦炉，发展优质高效的短流程电炉钢厂，世界DRI产量近二十年翻了三番。
中国钢铁产量连续十几年高速增长，2006年已达4.2亿吨，生产能力达到6亿吨左右，但DRI生产能力只有几十万吨。
目前国家制定政策、采取措施，限制传统钢铁生产工艺低水平重复建设，鼓励发展直接还原、熔融还原非焦炼铁工艺。
直接还原铁工艺按还原剂是气体或煤，分为气基法和煤基法，按还原炉窑，有竖炉法、回转窑法、隧道窑法、转底炉法等多种。
目前全世界DRI年产量近6千万吨，90%左右是以天然气作能源、竖炉和反应罐做还原设备生产的。
但根据我国资源、能源特点和这些年的经验教训，发展DRI产业，能源须以煤和煤气为主，重点是研究开发先进适用的还原炉窑。
竖炉煤基直接还原铁工艺简单可靠。
意大利达涅利公司1968年开始研究开发KM法工艺，73年1月建起6500吨/年工业试验厂，4万吨/年工厂76年成功投产，81年83年先后在缅甸建设的两套2万吨/年工业装置，均顺利投产达标，二十多年来生产正常。
1985年7月冶金部科技司与达涅利公司签订了科技合作协议，组织广东省钢铁研究所和北京钢铁研究总院又作了一系列研究、试验，1987年12月组织全国专家进行了鉴定，肯定这种工艺技术合理、成熟可靠，在各种煤基DRI工艺中属先进水平。