直接还原技术
达涅利ENERGIRON直接还原技术

世界金属导报/2010年/6月/22日/第014版设备制造达涅利ENERGIRON直接还原技术1简介本文根据CO2排放量分析,比较三种炼钢工艺对环境的影响:・传统联合炼钢厂,高炉-氧气顶吹转炉(BF-BOF)。
・现代联合炼钢厂,直接还原工艺(基于天然气)-电弧炉(DRP-EAF)。
・现代联合炼钢厂,直接还原工艺(基于可气化煤)-电弧炉(DRP-EAF)。
达涅利和HYL开发的ENERGIRON气基直接还原技术是先进的铁矿石冶炼工艺,此项技术的目标是:・通过减少温室气体排放降低对环境的影响。
・根据主要能量来源,利用各种工业气体,如天然气或煤气化产生的合成煤气或焦炉煤气。
炼钢产业的特征就是大量使用化石燃料,而化石燃料排放导致全球变暖的温室气体(GHG),给环境造成极大的影响,这些气体主要是CO2。
CO2的排放量和特点由炼钢厂使用主要燃料的特性所决定。
在传统联合炼钢高炉工艺中,用来还原氧化铁的主要能源是煤。
在现代联合炼钢DRP直接还原工艺中,用来还原氧化铁的主要能源可以是天然气或煤或任何工业气体。
2联合炼钢厂的CO2排放2.1传统联合炼钢厂的CO2排放图1显示的是传统联合炼钢厂典型的能量平衡。
这个工厂设备包括:炼焦炉设备、烧结车间、生产铁水(HM)高炉、氧气顶吹转炉(BOF)、钢包炉/真空脱气设备、生产热轧带卷(HRC)的薄板坯连铸机和带钢热轧机。
能从传统联合炼钢厂中回收的主要气态燃料副产品包括:烧结车间气体(sPG)、炼焦炉设备气体(COG)、鼓风炉气体(BFG)和氧气顶吹转炉气体(BOFG)。
传统联合炼钢厂的能量平衡显示大多数气态燃料主要用于产生能量或燃烧发热。
传统联合钢厂烟道气排放CO2每吨钢水约为2.104t。
2.2现代联合炼钢厂的CO2排放图2显示的是现代联合炼钢厂典型的能量平衡,这些ENERGIRON直接还原炼钢厂的主要燃料是天然气。
这个工厂包括:球团车间、生产直接还原铁(DRI)的ENERGIRON直接还原炼钢车间(DRP)、电弧炉(EAF)、钢包炉/真空脱气设备、生产热轧带卷(HRC)的薄板坯连铸机和带钢热轧机。
直接还原铁生产工艺

直接还原铁回转窑铁磷还原法生产工艺一、直接还原铁是精铁粉或氧化铁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,如果经二次还原还可供粉末冶金用。
二、直接还原铁生产工艺概述1、什么是直接还原炼铁法?直接还原炼铁法是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过程。
2、常用的直接还原炼铁法有哪些?在工业上应用较多的有铁磷还原法,铁精矿粉还原法等,即将轧钢氧化铁磷或精矿粉经还原铁压块机压制成块后,装入焙烧管进窑焙烧,生产出了优质还原铁。
直接还原铁经粗破(将直接还原铁锭破成块状)中破(将块状直接还原铁破碎成0~15mm的颗粒状)后,再经过磁选,去除SiO2、、CaS和游离碳等杂质。
用户可再次使用还原铁压块机压制直接还原铁颗粒,使直接还原铁颗粒成型并达到一定的堆比重g/cm3要求。
直接还原铁破碎颗粒直接影响压块物理特性(压缩性、成型性、堆比重g/cm3)对特钢生产起到至关重要的作用。
三、铁磷还原法概述1、什么是铁磷?铁鳞又称氧化铁皮、氧化皮。
在钢材加热和轧制过程中,由于表面受到氧化而形成氧化铁层,剥落下来的鱼鳞状物。
铁鳞可用作氧化剂和制铁粉的原料。
轧钢氧化铁磷是钢材在加热炉中加热后在轧制过程中,其表面氧化层自行脱落而产生的。
2、为什么用氧化铁磷?有什么注意事项?还原海绵铁可采用热轧沸腾钢氧化铁磷作原料,因为沸腾钢氧化铁磷中的TFe、C、S、P化学成分含量,能满足还原海绵铁生产的技术要求。
在还原海绵铁中最好不要以高碳钢或合金钢氧化铁磷为原料。
3、什么是铁磷还原法?有哪些类型?铁鳞还原法就是以铁鳞为原料的直接还原法生产工艺。
铁鳞还原法生产过程可分为粗还原与精还原。
在粗还原过程中,铁氧化物被还原,铁粉颗粒烧结与渗碳。
增高还原温度或延长保温时间皆有利于铁氧化物还原、铁粉颗粒烧结,但会生产部分渗碳。
鉴于在精还原过程中脱碳困难,在粗还原过程中,控制铁氧化物还原到未渗碳的程度是必要的。
直接还原技术现状及其在中国的进展展望

直接还原技术现状及其在中国的进展展望沈峰满,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:最近几年来,全世界直接还原铁(DRI/HBI)产量和需求逐年增加,说明直接还原技术是钢铁工业不可缺少的组成部份,有助于炼铁生产摆脱焦煤资源欠缺的羁绊,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,成为要紧的生产工艺;竖炉直接还原铁热装热送技术的进展进一步降低了工序能耗。
回转窑、隧道窑等工艺在特定地域有迅速进展,但很难成为直接还原铁生产的主流。
我国具有进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要紧进展方向。
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欠缺的原料。
1.直接还原铁技术进展的动力近十年来,全世界直接还原铁(DRI/HBI)产量和需求逐年增加。
要紧缘故包括:(1)以非焦煤为能源。
传统的高炉炼铁以焦炭为要紧能源,世界性焦煤资源欠缺,焦炭价钱上升成为阻碍钢铁工业可持续进展的重要因素。
摆脱焦煤资源欠缺的羁绊,改善钢铁生产的能源结构,是非高炉炼铁技术进展的最重要动力。
(2)环境友好。
传统的高炉炼铁污染严峻,向环境排放污水、CO2、硫化物、氮氧化物量大,难以知足不断增加的环境爱惜的需要。
直接还原铁生产没有炼焦工序,幸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140~175千克。
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 千克。
直接还原铁生产环境友好,符合清洁化生产的需要。
(3)废钢——电炉短流程进展的需要。
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。
非高炉炼铁-直接还原

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直接还原技术概况
直接还原炼铁工艺分为气基和煤基直接还原两大类,其 产品是固态海绵铁,主要供电炉炼钢用。
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、固定床罐式炉或流化床内将铁矿石中的氧化 铁还原成海绵铁。主要有Midrex法和HYL法。
煤基直接还原是用煤作还原剂在回转窑或转底炉内将矿 石中的氧化铁还原。
生产块矿矿山 Aguas Claras
Alegria Bailadila Bellary Hospet Brumadinho
Caue Cerro Bolivar
Conceica Corumba CVRD
El Pao Esperanza
Ferteco Feijao
表10 Midrex工厂曾使用的商品块矿石
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MIDREX工艺过程
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MIDREX流程图
17
18
2 Midrex直接还原工艺的原燃料
2.1 Midrex用燃料与还原剂
Midrex属于气基直接还原流程,还原气使用天然气经催化 裂化制取,裂化剂采用炉顶煤气。炉顶煤气含CO与H2约70%。 经洗涤后,约60%~70%加压送入混合室与当量天然气混合 均匀。混合气首先进入一个换热器进行预热。换热器热源是 转化炉尾气。预热后的混合气送入转化炉中的镍质催化反应 管组,进行催化裂化反应,转化成还原气。还原气含 (CO+H2)95%左右,温度为850~900℃。
>2500
小于500N/个/wt%
<5.0
<2.0
23
对于Midrex工艺直接还原来说,含铁原料的高温特性,如还原 速率、还原粉化性能、粘结趋势和高温还原强度等,对整个竖炉 生产的顺行以及技术经济指标都非常关键。表8列出了Midrex工 艺对球团矿和块矿高温冶金性能的要求。
基于生物质气基直接还原的多孔球团炼铁机理及强化还原作用机制研究(国家自然科学

基于生物质气基直接还原的多孔球团炼铁机理及强化还原作用机制研究(国家自然科学全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:首先我们需要了解什么是生物质气基直接还原技术。
生物质气基直接还原是指将生物质气与铁矿石直接接触并进行还原反应,生成高质量的铁料。
生物质气中富含的CO、H2等还原性气体具有良好的还原性能,使得其可以替代传统的煤气进行铁矿石还原。
利用生物质气进行直接还原不仅可以减少CO2排放,提高资源利用率,还可以减少对有限煤炭资源的依赖,是一种环保、可持续的新型炼铁技术。
在生物质气基直接还原的炼铁过程中,多孔球团起着重要作用。
多孔球团是由矿石与还原剂混合而成的球形颗粒,具有高强度和良好的还原性能。
在多孔球团中,铁矿石与生物质气进行接触和反应,通过直接还原生成金属铁。
多孔球团的形成和结构对炼铁过程的效率和产品质量具有至关重要的影响。
研究多孔球团的形成机制和结构特征对于优化生物质气基直接还原技术具有重要意义。
除了多孔球团的研究外,强化还原作用机制也是一个关键的研究方向。
强化还原是指通过添加某些物质,如助熔剂等,来提高还原反应的速率和程度。
在生物质气基直接还原炼铁过程中,强化还原作用可以有效地提高金属铁的回收率和产品质量,降低生产成本,是推动技术进步和工业发展的重要手段。
研究强化还原作用机制,探究添加物质对还原反应的影响,可以为生物质气基直接还原技术的应用提供更多的可能性和发展空间。
基于生物质气基直接还原的多孔球团炼铁机理及强化还原作用机制的研究具有重要的理论和实践意义。
通过深入研究和不断探索,我们可以更好地理解并利用生物质气这一清洁能源,推动炼铁工业的可持续发展,为构建绿色低碳的社会环境做出贡献。
相信在各方的共同努力下,生物质气基直接还原技术必将迎来更加美好的未来。
第二篇示例:随着工业化的发展,铁矿石资源的消耗日益增加,传统的高炉法生产钢铁过程中存在着诸多问题,如煤矿资源枯竭、污染排放等。
人们开始寻找替代品,以实现更加环保和可持续的铁矿石炼制技术。
直接还原铁生产技术及现状

直接还原铁生产技术及现状铁生产技术的发展历史可以追溯到公元前2000年左右,最初的铁制品是通过在炭火中烧烤铁矿石来获得的。
这种烧烤技术被称为古老的冶金学,也被认为是人类历史上最早的冶金技术之一古代的铁生产技术在公元前1000年左右经历了重大的革新,这是由于铁矿石的高温还原反应被发现。
这种高温反应是通过将铁矿石与木炭或石炭混合,并在高温环境下加热来进行的。
这项技术的发现使得铁成为了当时最重要的金属之一,但其生产量仍然相对较小。
在一些古代文明中,如中国、印度等,铁的制造和使用逐渐扩大,为社会的农业、战争和工艺生产做出了重要贡献。
到了公元前300年左右,铁生产技术再次得到了改进。
在罗马时代,一种称为“减氧法”的技术被发明,这个技术将铁矿石与木炭放入特殊的炉子中,并且通过控制加热和供氧来获取较高纯度的铁。
这项技术极大地提高了铁的生产效率,使得罗马帝国在铁材料的生产和使用方面取得了巨大的进展。
这种技术的使用也标志着对铁生产的进一步工业化,奠定了现代铁产业的基础。
到了中世纪,铁生产技术进一步发展,很大程度上得益于对炼铁炉的改进。
这些改进包括提高炉子的结构、使用更多供氧装置以及改进燃烧气体的预热系统等。
这些改进使得炼铁过程更为高效,并且提高了产量和纯度。
到了18世纪,随着燃烧技术和冶金科学的进展,铁生产技术又迈上了一个新的台阶。
在这个时候,由于煤炭的大量使用,炼铁工艺发生了革命性的变化。
在这种现代炼铁法中,矿石和煤炭被放入高炉中,在高温环境下进行化学反应。
通过这个工艺,大量的铁矿石可以得到还原,得到高质量的生铁。
这种先进的炼铁法被广泛应用于欧洲的工业革命中,推动了工业化的进程。
随着时间的推移,各种现代技术和创新被应用于铁的生产过程中,这些技术包括用电解法提纯铁、高炉法等。
现代大规模铁生产以高炉和电炉为主,这些炉子能够生成高品质的铁,用于制造各种铁制品。
此外,利用再生铁和废钢再生技术也成为现代铁产业的重要组成部分,以提高资源利用效率和减少环境影响。
氢基直接还原铁

氢基直接还原铁技术随着全球钢铁工业的飞速发展,高炉炼铁等传统工艺在满足日益增长的铁需求时,也面临着环境污染和能源消耗的双重压力。
因此,寻找一种环保、高效的炼铁新技术成为了行业内的迫切需求。
氢基直接还原铁技术作为一种具有巨大潜力的新型炼铁方法,近年来受到了广泛关注。
本文将对氢基直接还原铁技术的原理、应用及发展前景进行深入探讨。
一、氢基直接还原铁技术原理氢基直接还原铁技术是一种利用氢气作为还原剂,将铁矿石中的氧化铁还原成金属铁的方法。
其基本原理是在高温条件下,氢气与铁矿石中的氧化铁发生还原反应,生成金属铁和水蒸气。
这一过程中,氢气起到了还原剂的作用,将氧化铁中的氧夺取,使其还原成金属铁。
与传统的碳还原法相比,氢基直接还原铁技术具有以下优势:1. 环保:氢气的燃烧产物仅为水蒸气,不会产生二氧化碳等温室气体,有利于减少钢铁行业的碳排放。
2. 能源效率高:氢气还原氧化铁的反应热效应较高,可以有效利用反应热,提高能源利用效率。
3. 原料适应性广:氢基直接还原铁技术可以处理各种品位的铁矿石,包括低品位矿石和矿渣等,有利于资源的综合利用。
二、氢基直接还原铁技术应用目前,氢基直接还原铁技术已经在全球范围内得到了广泛应用。
主要应用于以下几个方面:1. 钢铁生产:氢基直接还原铁技术可以作为一种独立的炼铁方法,用于生产金属铁。
其生产的金属铁具有纯度高、杂质少等优点,可以作为优质原料供应给钢铁企业。
2. 铁矿资源综合利用:对于一些低品位、难选冶的铁矿石,传统的选矿和冶炼方法往往难以有效利用。
而氢基直接还原铁技术可以处理这些矿石,将其还原成金属铁,从而实现资源的综合利用。
3. 废旧金属回收:氢基直接还原铁技术还可以用于废旧金属的回收。
通过将该技术与废旧金属处理工艺相结合,可以实现废旧金属的高效回收和再利用,有利于节约资源和保护环境。
三、氢基直接还原铁技术发展前景随着全球环保意识的日益增强和能源结构的转型,氢基直接还原铁技术的发展前景十分广阔。
直接还原技术的发展及前景

我 国天然气 资源 非常 有 限 , 煤 炭 资源 ( 其 但 尤 是非 焦煤 )的首选 工艺 。 目前 在 国 内实 施 的工艺 主
铁 ) 03年我 国从 国外进 口直接还原铁 ( 绵铁 ) 。20 海 20万 t而 我 国 直 接 还 原 铁 生 产 能 力 仅 为 6 5 , 0 万 t年 ,03年产量为 4 / 20 , 0万 t远远不 能满足需求 。 ,
收 稿 日期 :0 1— 9—1 21 0 6 ・
Mirx 炉法 是气 基 直接 还 原铁 生 产 技 术 的 de 竖
主导工艺 , 该工艺 由 Md n os iadR s 公司开发, l 目前
作者简介 : 汪
远 , 齐哈尔市北满特钢机 电公 司 , 齐 助理工程师 。
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p it o t eeomet f i c rd c o frn( R )tcn l hn ,t eesyadte ons u vlp n r t e ut n o i d od e i o D I eh oo i C ia h n cs t n y g n e i h
第 3 1卷
第 4 期
黑 龙 江 冶 金
Vo . 1 13
N . o4
2 1 1 0 年 1 2月
He o g a g Me l ry i nj n l i t l g au
D c mb r 2 e e e 01 1
直 接 还 原 技 术 的发 展 及 前 景
汪 远
Ad a c nd Pr s e t r c du to Te hn lg v n e a o p cs Die tRe c in c o o y
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9 钢铁生产工艺新流程及其评价
传统流程 高炉+转炉
新流程
直接还原竖炉+电炉 直接还原回转窑+电炉 熔融还原+转炉
二 直接还原工艺及原理
1 气基直接还原法
煤气同时起两个作用
如何确定煤气量? 对冶金还原煤气要求:氧化度低,CH4,H2S含量少, 适量N2及一定温度 如竖炉:氧化度1~2%,N2:10-40%,CH4:,2%,温 度:900~1100℃ 煤气转化目的:把碳氢化合物转化为H2,CO 燃料:气,液,固 如天然气,液化石油气,重油 煤转化冶金还原煤气:工业未曾实施
非高炉炼铁能源
能源消耗
还原剂
燃料 (提供热量)
8 非高炉炼铁产品性质及应用
海绵铁(直接还原铁)
DRI, Direct Reduced Iron, Sponge Iron
粒铁
半熔化状态下还原熔炼出的产品
工艺:回转窑或特种电炉 用途:高炉原料 液铁(Smelting Reduction Iron)
7 非高炉炼铁法使用的原料及能源
含铁原料 1.1要求较高的含铁品位。 原因:(并非工艺本事),电炉炼钢要求,(电耗增 加,生产率降低及炉衬寿命缩短)。要求铁矿石 脉石含量<3%,最高不超过5% CaO:希望的成分 MgO:有利于提高矿石软化温度,改善还原性,提 高强度 Cu:有害元素,污染电炉钢质量,Cu全部进入进 入海绵铁 Zn:碱金属:对竖炉有害 矿石中水分和烧损:越少越好,耗热
三 熔融还原
1 熔融还原简介
定义(瑞典冶金学家:Eketorp):指非高炉炼铁 方法中那些冶炼液态生铁的工艺过程• 产品: 铁水 副产品:炉渣、煤气 (生铁、炉渣与高炉相同,但煤气的数量 和成分却差别较大) 开发目的:代替焦炭高炉
2 气基直接还原法分类
气基直接还原
移动床 Midrex HYLIII
固定床 HYL法
流化床
目前世界海绵铁产量达2300万吨, 大部分用M氏法(Midrex)生产 主要问题 这种工艺必须用天然煤气制备还 原剂,在天然气缺乏的地方无法 采用;此外此种工艺设备复杂,投 资巨大。
3 煤基直接还原法
开发直接还原技术应考虑因素
资源条件
较丰富的天然气 充足的电能 高品位的铁矿石
海绵铁销路
6 直接还原与熔融还原的比较
直接还原的发展在70年代能源危机后受到 了阻碍,研究和开发不以天然气和石油为能 源的熔融还原成了冶金工作者新的非高炉 炼铁法课题。熔融还原方法是在高于渣铁 熔点下进行的反应,其产品是含碳液态生铁。 熔融还原优点是以煤炭为主要能源,对矿石 品位要求不象直接还原那样严格。熔融还 原主要问题是需要大量氧气或电能,能耗较 高。
第八章 非高炉炼铁
一 非高炉炼铁简介
1 非高炉炼铁概念
非高炉炼铁法 除高炉炼铁ct Reduction 指铁矿石在低于熔化温度之下还原成海绵铁的生 产过程 熔融还原 Smelting Reduction 指非高炉炼铁方法中那些冶炼液态生铁的工艺过 程
还原剂和燃料可分别使用不同燃料 燃料:煤气,燃油,煤炭(烟煤) 还原剂:煤 对还原煤的要求 反应性好,灰熔点高(回转窑>1150℃),灰分 少(<25%),含S少(<0.8%)
4 煤基直接还原法
煤基直接还原法
回转窑法
Fastmet
Hganas
5 直接还原工艺介绍
直接还原总产量60%; 80万吨/年; 原料:氧化球团或天然富矿 要求:粒度6-25毫米 脉石含量<3%; 膨胀率<20%;强度>200Kg/球 一次能源:天然气; 煤气转换: CH4+H2O=CO+3H2; CH4+CO2=2CO+2H2 煤气要求:氧化度<5%;入炉煤气温度750-900℃; 还原带停留时间: 6小时
HYL反应罐法工艺流程
煤基回转窑
球团或富矿5-25毫米 原料:焦粒(煤粒)、块状铁矿、石灰石粒(或白云石)
转底炉法
优点:设备简单,操作容易,反应速度快,生产率高。但是这一方法仍然 需用煤气燃料(煤炭仅用作还原剂)。消耗指标为:铁精矿:1300kg,还 原煤400kg,气体燃料0.65Gcal, 电耗60KWh 。此法最大缺点是还原煤的灰 份保留在产品中,降低了产品品质。在使用含铁70%的精矿,和灰份< 10%的煤生产时,产品中酸性脉石含量仍高达4-6%以上。
5 直接还原发展的背景
二十世纪60年代直接还原发展的原因 ① 不用焦炭炼铁。 ② 合格废钢,优质废钢供应不足 ③ 可得到高品位铁精矿 ④ 省去了炼焦设备 ,总的基建费用比高炉炼 铁法低
限制直接还原大量应用的障碍
直接还原能源供应并未完全解决(最成熟的 直接还原法使用天然气作为一次能源,天然 供应有限且价格不低,应用煤炭技术的各种 方法技术仍有待完善) 直接还原电炉流程电耗较高(600~1000度/ 吨)(并不是任何地区都容易提供) 高品位精矿粉难于普遍获得
2 非高炉炼铁方法分类
非高炉炼铁
直接还原法
熔融还原
气基法
煤基法
一步法
两步法
3 高炉炼铁状况
目前达到十分完善的程度: 如高炉大型化 精料 高风温 高压 富氧喷煤
4 高炉固有缺点
① 煤气炉料逆流运动,要求高质量人造炉料(即烧 结矿或球团矿,炼焦),而含CO%左右的低热值煤气 是由优质焦炭产生。 ② 由于加热空气和除尘,需要建设大量辅助设备。 (因此,由烧结,炼焦,鼓风,高炉等组成的炼铁系统 是一个复杂,庞大的生产系统,需要巨额投资)工艺 流程长,原料,燃料必须经过反复加热,冷却和加工, 能耗和生产成本比较高。 ③ 高炉流程进行经济生产要求规模大,生产的灵 活性较差 。
1.2 物理性质 ①.粒度:粒度大小和均匀性 ②.强度:低温强度高,经受运载装卸时的破 坏力,产生最少粉末 ③.热膨胀性:竖炉对热膨胀十分敏感 膨胀率<20%
1.3冶金性能---还原性,软化温度及热转鼓试 验指数 还原性决定直接还原法的生产率(原料选球 团矿或块矿,烧结矿不行) 软化温度决定:操作温度,操作温度至少低于 软化温度100℃