流态化还原铁矿粉技术前景分析
煤炭物理流态化开采技术
煤炭物理流态化开采技术
首先，煤炭物理流态化开采技术可以降低对矿井的破坏。
传统的煤矿开采方法需要进行大规模的矿井开挖和支护工程，而流态化开采技术则可以减少对矿井结构的破坏，降低了矿井开采对地质环境的影响。
其次，流态化开采技术可以提高煤炭的开采率和采收率。
由于气流的作用，煤炭可以更加充分地被输送出矿层，提高了煤炭的开采率和采收率，减少了资源的浪费。
另外，煤炭物理流态化开采技术还可以减少煤矿事故的发生。
传统的煤矿开采存在煤与瓦斯突出、煤尘爆炸等安全隐患，而流态化开采技术可以减少煤矿事故的发生，提高了矿工的安全。
此外，流态化开采技术还可以提高煤炭的清洁利用率。
流态化开采技术可以使煤炭在开采过程中受到较少的污染，提高了煤炭的清洁利用率。
总的来说，煤炭物理流态化开采技术在煤炭开采中具有较大的
潜力和优势，可以有效地提高煤炭的开采效率、降低对环境的影响，是未来煤炭开采领域的一个重要发展方向。
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）。
选煤技术工艺及生产管理措施分析
选煤技术工艺及生产管理措施分析发布时间：2022-08-25T01:03:07.256Z 来源：《工程建设标准化》2022年4月8期作者：田景文[导读] 本文首先分析了选煤技术工艺要点，接着分析了我国选煤生产现状，最后对选煤生产管理措施进行了探讨。
希望能够为相关人员提供有益的参考和借鉴。
田景文黑龙江龙煤鹤岗矿业有限责任公司新一选煤厂黑龙江鹤岗 154100摘要：本文首先分析了选煤技术工艺要点，接着分析了我国选煤生产现状，最后对选煤生产管理措施进行了探讨。
希望能够为相关人员提供有益的参考和借鉴。
关键词：选煤技术工艺；生产管理；措施引言：我国是煤炭资源大国，在各个行业都有着非常广泛的应用，但是我国对于选煤技术的研究起步相对较晚，与国外的发达国家相比仍然存在一定的差异，这也在一定程度上影响了煤炭行业的进一步发展。
为了能够进一步促进该行业的可持续发展，就应该针对选煤工艺进行深入的研究和分析，对现有的工艺手段进行不断的优化。
目前，选煤厂应用的选煤手段主要包括浮选选煤、跳汰选煤以及重介质选煤等，有可能会影响选煤流程的主要因素，包括设备、成本以及煤质。
此外，在选煤工艺应用过程中，环境污染问题也是人们需要关注的焦点，只有加大对影响因素的研究力度，才能够更好的分析选煤过程中存在的问题，进一步优化选煤流程，切实提高煤矿企业的经济效益。
1选煤技术工艺要点1.1气固流化床分选技术要点以如今选煤工作进行状况而言，气固流化床分选工艺可以有效的提升选煤质量。
实际应用期间，必须准确的掌握一些关键要素：首先，气固流化床工艺能够将赤铁矿粉、石英砂与磁铁矿粉当作重要的选煤介质，相关的工作者把空气依照一定的标准进行注入，能够增加此类物质的散开速度，进而获得稳定性较高且类似于流体的流态化床层。
借助应用鼓风等形式的外部能量，能够针对此床层性质展开良好的管控。
依据此分选体系能够发现，分选体系重点包含净化部件、介质回收体系、分选体系、除尘设备、供风设备和供料设备。
6-非高炉炼铁
6非高炉炼铁6.l概述非高炉炼铁法是高炉炼铁法之外，不用焦炭炼铁的各种工艺方法的总称。
按工艺特征，产品类型和用途，主要分为直接还原法和熔融还原法两大类。
6.1.1直接还原法与熔融还原法直接还原(DirectReduction)法是指不用高炉而将铁矿石炼制成海绵铁的生产过程。
直接还原铁是一种低温下固态还原的金属铁。
它未经熔化而仍保持矿石外形，但由于还原失氧形成大量气孔，在显微镜下观察形似海绵，因此也称海绵铁。
直接还原铁的含碳量低(〈2%)，不含硅锰等元素，还保存了矿石中的脉石。
因此不能大规模用于转炉炼钢，只适于代替废钢作为电炉炼钢的原料。
熔融还原(SmeltingReduction)法指在熔融状态下把铁矿石还原成融态铁水的非高炉炼铁法。
它以非焦煤为能源，得到的产品是一种与高炉铁水相似的高碳生铁。
适合于作氧气转炉炼钢的原料。
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。
高炉冶炼需要高质量冶金焦，而从世界矿物燃料的总储量来看，煤炭占92%左右，而焦煤只占煤炭总储量的5%，且日渐短缺，价格越来越高。
非高炉炼铁可以使用非炼焦煤和天然气作燃料与还原剂，对缺少焦煤资源的国家和地区提供了发展钢铁工业的巨大空间。
(2)高炉炼铁要求强度好的焦炭和块状铁料。
必须有炼焦和铁矿粉造块等工艺配套，工艺环节多，经济规模大，需要大的原料基地和巨额投资。
非高炉炼铁法使用非焦煤或天然气，可使用矿块或直接使用粉矿，市场适应性强。
(3)科学技术的进步，对钢材质量和品种提出了更高的要求。
现代电炉炼钢技术为优质钢的生产提供了有效手段，但由于废钢的循环使用，杂质逐渐富集，而一些杂质元素在炼钢过程又很难去除，无法保证钢的质量，并限制了电炉法冶炼优质钢种的优势。
非高炉炼铁法能为炼钢提供成分稳定、质量纯净的优质原料，为炼钢设备潜能的发挥，提高企业的经济效益，提供了有力的支持。
(4)随着钢铁工业的发展，氧气转炉和电炉炼钢逐渐取代平炉，废钢消耗量迅速增加，废钢供用量日感紧张，非高炉生产的海绵铁、粒铁等是废钢的极好替代品。
铁矿尾矿的现状和综合利用途径
铁矿尾矿的现状和综合利用途径一、介绍铁矿尾矿的定义和特点- 铁矿尾矿的概念和产生途径- 铁矿尾矿的特点及对环境的影响二、现有铁矿尾矿综合利用方式- 铁矿尾矿的处理方式和技术- 现有的铁矿尾矿综合利用方式的特点和局限性三、铁矿尾矿的资源利用途径- 铁矿尾矿的化学成分和物理性质- 铁矿尾矿的资源利用途径及其技术路线四、铁矿尾矿的能源利用途径- 铁矿尾矿的能量含量和热值- 铁矿尾矿的能源利用途径及其技术路线五、铁矿尾矿综合利用的发展趋势和应用前景- 国内外铁矿尾矿综合利用的现状和趋势- 铁矿尾矿综合利用的应用前景和发展建议。
1.介绍铁矿尾矿的定义和特点铁矿尾矿是指铁矿开采过程中，通过浮选、磨矿、磁选等工艺流程中，产生的一种排放物。
它通常是一种含有一定浮选剂、粘土矿物、金属硫化物等物质的混合物。
由于其中的铁矿物质大多数已经被提取出来，剩余物成分较为复杂，含有大量的固体废弃物和有害物质，比如重金属和尾砂等，会对环境造成严重的污染和破坏。
随着铁矿石资源的日益枯竭，铁矿尾矿的回收和利用变得日益重要。
在铁矿尾矿产生的过程中，主要存在以下特点：（1）含有铁矿物质。
虽然铁矿尾矿中的铁矿物质已经被提取但是含量相对较高，尾矿中珠光体的晶形大小、分布等则很大程度上影响了尾矿的使用效果。
（2）含有一定浮选剂。
铁矿尾矿在生产及处理过程中加入了一定的浮选剂，该物质对尾矿回收和利用造成了一定的负担。
（3）含有大量的固体废弃物。
由于铁矿尾矿产生在铁矿的磨、选过程中，存在大量废弃物质，包括石头碎片、粘土、灰尘等，其中的尾砂还可能导致土地流失和生态环境破坏。
（4）含有有害物质。
铁矿尾矿中通常会含有一些有害物质，如重金属、微量元素等。
这些物质在尾矿的利用过程中需要考虑到其环境和生态风险。
综上所述，铁矿尾矿在回收利用的过程中需要考虑到综合利用。
只有在对尾矿进行化学分析、加工精细后，才能实现铁矿尾矿的资源化和能源化，同时也可以达到保护环境和可持续发展的目的。
氢冶金炼铁技术
氢冶金炼铁技术
1.什么是氢冶金炼铁技术
氢冶金炼铁技术是利用氢气还原炼铁矿的技术，将矿石中的氧化铁还原为金属铁的过程。
这种技术具有高效、环保、低耗等优点，是一种全新的炼铁技术。
2.氢冶金炼铁技术的原理
氢冶金炼铁技术是利用纯氢气将矿石中的氧化铁还原为金属铁。
在高温、高压的条件下，将矿石放入反应器中，注入纯氢气，形成氢氧化铁和水，通过化学反应将氢氧化铁还原为金属铁。
该过程需要高温、高压和高纯度的氢气，因而提出了新的技术挑战。
3.氢冶金炼铁技术的优点
相比传统的炼铁技术，氢冶金炼铁技术有以下几个显著的优点：1）高效。
氢气还原炼铁的反应速度快，从而提高了铁矿石转化率和生产效率。
2）环保。
氢冶金炼铁不会产生二氧化碳等对环境有害的气体，对环境污染小。
3）低耗。
氢气是天然气分离、制氢、炼油等过程的副产物，成本较低。
4）资源利用率高。
传统炼铁过程从矿石中提取的铁只有10%左右，而氢冶金炼铁可在高温下还原矿石中的氧化铁，提高矿石资源的利用效率。
4.氢冶金炼铁技术的应用前景
氢冶金炼铁技术是一种创新的炼铁技术，具有广阔的应用前景。
目前已经有多个企业和机构在研发氢冶金炼铁技术，如瑞典的H2 Green Steel，美国的Boston Metal等。
由于其高效、环保、低耗的特点，相信氢冶金炼铁技术将在未来逐渐取代传统炼铁技术成为主流。
关于细粒铁物料闪速磁化焙烧的技术探究
关于细粒铁物料闪速磁化焙烧技术的探究摘要：针对我国每年数亿吨“收之不能、弃之可惜”的低品位难选强磁精矿、中矿和伴生弱磁性铁物料难以分选和利用问题，近年来，开发出了数以秒计的闪速磁化焙烧新技术，为直接处理细粒粉状铁物料开辟了新的有效利用途径，并在闪速磁化焙烧还原工艺和前期工程技术等方面做了许多开拓性的研究工作。
选择新疆哈密金矿选冶厂铁矿粉粉料，研究应用闪速磁化焙烧新技术处理后的物料性质，推广闪速磁化焙烧技术。
关键词：细粒铁焙烧试验性质一、矿产资源利用存在问题我国是世界上矿种较齐全，部分矿产储量相当丰富的少数几个国家之一。
虽然我国矿产资源总量丰富，但人均占有量却只有世界平均水平的58％，排在世界第53位。
我国的优势矿产主要是用量不大的矿种，而用量大的矿产储量却相对不足，结构性矛盾突出；且贫矿资源比重偏大，经济可利用的资源储量少；资源分布与生产力布局不匹配。
1．矿产资源供需前景不容乐观我国已经成为矿产资源开发利用的大国。
2006年，我国钢、煤炭及10种有色金属、水泥、化肥等产品的产量居世界第一位，虽然我国矿产资源消费总量很大，但人均水半不高。
与需求快速增加相反的是，国内矿产资源的保障程度在下降。
一方面，国家经济建设所需要的大宗支柱性矿产，如石油、铁矿石、铜、铬铁矿、钾盐等，供需缺口越来越大，进口量逐年攀升，另一方面，矿产资源对经济发展的支持力度，已经从过去的基本保障供给到难以满足需求。
2. 资源浪费虽然国家在资源节约和矿山环境保护方面，做出了很大的努力，并取得了明显的进步。
但由丁小型矿山，特别足个体矿山的人员素质、技术水平、机械设备等方面的原因，资源回收率普遍偏低。
采富矿的时候糟蹋甚至破坏了贫矿，开采主要矿种时浪费或破坏了伴生矿，开采多种金属矿的时候只用了其中的单种元素，共伴生矿的综合利用率不到20％，比国外平均水平40％～50％低20到30个百分点。
由此可以看出，我国在矿产资源开发利用中的浪费是多么惊人，同时说明我国提高资源效率的潜力还非常巨大13.污染问题严重我国由于采矿而诱发的各类地质灾害和生态环境破坏问题也相当突出，需要给予足够的重视。
2024年流化床技术市场发展现状
2024年流化床技术市场发展现状引言流化床技术是一种常见的固体颗粒与气态流体接触的传质传热方式。
近年来，随着工业化进程的快速推进，流化床技术在多个领域中得到了广泛应用。
本文将对流化床技术在市场上的发展现状进行探讨，并分析其潜在的发展前景。
1. 流化床技术的概述流化床技术是一种通过将固体颗粒置于气态流体中，通过调节气流使固体颗粒呈现流动状态的传质传热方式。
流化床技术具有高传质传热效率、均匀性好、操作灵活等优点，因此被广泛应用于化工、能源、环境保护等领域。
2. 流化床技术在化工行业的应用2.1 催化剂反应流化床技术在催化剂反应中具有重要作用。
通过控制流化床内的气体流速和温度等参数，可以实现反应过程的高效进行，并提高产品的选择性和收率。
2.2 固体颗粒干燥由于流化床技术可以提供大面积的固体颗粒与气流的接触，因此在固体颗粒干燥领域有着广泛的应用前景。
流化床干燥可以提高干燥速度和均匀性，并降低能耗。
2.3 固体颗粒的冷却流化床技术在固体颗粒冷却领域也有着广泛的应用。
通过控制冷却介质的温度和流速，可以实现对固体颗粒的快速冷却，并满足不同颗粒的冷却要求。
3. 流化床技术在能源领域的应用3.1 燃烧技术流化床技术在煤炭、生物质等能源的燃烧领域有着广泛的应用。
通过调节气体流速和温度，可以实现燃料的高效燃烧，并降低氮氧化物等污染物的排放。
3.2 气化技术流化床技术在煤炭、生物质气化领域也有着重要作用。
通过控制气化介质的温度和流速，可以实现固体燃料的高效气化，生产合成气等高附加值产品。
3.3 燃气脱硫流化床技术在燃气脱硫过程中具有独特的优势。
通过将固体吸附剂引入流化床中，可以实现燃气中硫化物的高效去除，并减少对环境的污染。
4. 流化床技术市场的现状与前景当前，流化床技术在化工、能源等领域中已经取得了显著的应用成果。
然而，与发达国家相比，我国在流化床技术的研发和应用方面仍存在一定差距。
随着国家对环境保护和高效能源的要求越来越高，流化床技术市场具有广阔的发展前景。
不同还原方法对赤铁矿粉金属化率的影响
关 键词 ： 赤 铁 矿 粉 ；直 接 还 原 ； 金 属 化 率
中图分 类号 ： ＴＦ １ ２ ３ ． １
文 献标识码 ： Ａ
文章编 号 ： １ ０ ０ ６ —６ ５ ４ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ —０ ０ ３ ２ —０ ５
Ｉ ＮＦＬＵＥＮＣＥ ＯＦ ＤＩ ＦＦＥＲＥＮ Ｔ ＲＥＤＵＣＴＩ ＯＮ Ｍ ＥＴ ＨＯＤＳ ＯＮ
ｗｅ ｒ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄｕ ｃ ｔ ｅ ｄ ． Ｈ２ ｗａ ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ａ ｓ ｒ ｅ ｄ ｕｃ ｉ ｎ ｇ ｇ ａ ｓ ｔ ｏ ｒ ｅ ｄｕ ｃ ｅ ｔ ｈｅ ｆ ｌ ｕｉ ｄ ｉ ｚ ｅ ｄ ｈｅ ｍａ ｔ ｉ ｔ ｅ ｐｏ ｗｄ ｅ ｒ ｉ ｎ ａ
第 ２ ３卷第 ３ 期 ２ ０ １ ３年 ６月
粉 末 冶 金 工 业
ＰＯＷ ＤＥＲ Ｍ ＥＴＡＬＬＵＲＹ Ｉ ＮＤＵＳ ＴＲＹ
Ｖｏ １ ． ２ ３ ＮＯ ． ３
Ｊ ｕ ｎ ．２ ０ １ ３
不 同还 原 方 法对 赤 铁 矿粉 金 属 化率 的影 响
权娟娟 ， 孙 毅 。 李 玉祥。 ， 张 凯峰。
ｍｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ａ ｔ ｅ ｒ ｅ ａ ｃ ｈ ｅ ｄ ９ ６ ． ８ ５ ％ ａ ｆ ｔ ｅ ｒ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｉ ｔ ｅ ｐ ｏ ｗｄ ｅ ｒ ａ ｔ １ １ ０ ０℃ ｆ ｏ ｒ ３ ． ５
6.2直接还原法
竖炉直接还原的反应条件与高炉上部间接还原区相似，是一 个不出现熔化现象的还原冶炼过程。
该法的竖炉为圆筒形， 分为上下两部分，上部分 为预热和还原带。作为还 原原料的氧气球团矿由炉 顶加入竖炉后，依次经过 预热、还原、冷却三个阶 段。下部为冷却带。
6.2.3 流态化法（Fior）
6.2 直接还原法
1、定义 ★直接还原法:指不用高炉而将铁矿石炼制成海绵铁的生 产过程。 ★直接还原铁：一种低温下固态还原的金属铁。它未经融 化而仍保持矿石外形，但由于还原失氧形成大量气孔，在显 微镜下观察近似海绵，故也称为海绵铁。 2、直接还原法的优点 ★不用焦炭，取消了焦炉、烧结等工序 ★DRI中硫、磷、有色金属杂质含量低，利于炼优质钢
3、直接还原法的缺点 ★对原料要求高，要优质的高品位矿 ★需要廉价和丰富的能源
直接还原铁的方法
6.2.1 希尔法（HYL）
希尔法属于固定床法，又叫罐式法，是用H2、CO或其他 混合气体将装于移动的或固定的容器内的铁矿石还原成海绵铁 的一种方法。
还原部分由四个反应罐组成。还原 气体制成后送入反应罐，在同一时 间每个反应罐的工作阶段依次是： （1）加热和初还原期：使用的还原 气是来自主反应罐的还原气； （2）主还原期：使用的还原气是来 自转化炉的新鲜还原气 （3）冷却和渗碳：冷却后的还原产 品通常w（c）为百分之二点二到百 分之二点六 （4）卸料和装料：海绵铁由反应罐 底部卸出。关闭密封卸料门，从顶 部用插入式旋转布料槽加料，大块 料装在下部，以改善料柱透气性和 气流分布。
Fior法由美国埃索尔公司发明。它用天然气和重油等作还原剂。 流态化系指物质在气体介质中呈悬浮状态。所谓流态化直接还 原则是指在流态化床中用煤气还原铁矿粉的方法。该法中煤气 除用作还原剂及热载体外，还用作为散料层的流态化介质。细 粉矿层被穿过的气流流态化，并依次加热、还原和冷却。
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3国家自然科学基金委与上海宝钢集团公司联合基金重点项目(50834007)。收稿日期:2009-10-09
邵剑华(1976- ),博士生;100083北京市海淀区。
流态化还原铁矿粉技术前景分析3邵剑华(北京科技大学生态与循环冶金教育部重点实验室)
摘 要 从资源条件趋势的角度分析了中国需要流态化还原铁矿粉技术的必要性。中国巨大的钢铁需求和废钢严重不足,为流态化技术的推广提供了广阔空间,同时中国社会经济的发展和煤炭资源的相对优势,也为流态化技术的完善和真正实现工业化提供了条件和机会。关键词 流态化床 粉铁矿 资源 COREX
Prospectanalysisofthefluidizedbedprocessforreductionoffineironore
ShaoJianhua(UniversityofScienceandTechnologyBeijing)
Abstract Thenecessityofneedfluidizedbedprocesswasanalyzed.Thehugedemandforironandsteelandtheseriousshortageofscrapsteelshowagoodprospectinpracticesforthefluidizedbedprocess.Atthesametimethesocio2economicdevelopmentandthecomparativeadvantagesofcoalre2sourcesinChinaprovidetheconditionandopportunitiesforitsintegrityandcommercialization.Keywords fluidizedbed fineironore resources COREX
随着近十几年炼铁工业的发展,高炉炼铁技术生产效率得到进一步提高,生产成本大幅度降低。在矿产资源限制和国家可持续发展战略的强烈驱动下,具有难以克服的高能耗、高物耗、高污染等缺点的高炉炼铁技术正面临着严峻形势和前所未有的压力。此外因国际铁矿石贸易价格谈判常处于非常不利的被动局面,钢铁企业利润空间被不断压缩,在金融危机席卷全球的2008年下半年已出现亏损、减产,甚至停产倒闭。从长远看要彻底扭转这一不利形势,在炼铁技术上可有以下选择:一是在现有高炉炼铁技术的基础上开发研究大幅度节能减排技术以减少能源消耗和环境污染,同时提高废弃物的利用率,并使之成为高附加值的新产品,实现钢铁企业无废弃,提高钢铁企业竞争力;另外就是借鉴国内外优势行业技术,开发适合中国国情的拥有自主知识产权的绿色环保型的新工艺流程,使中国不仅做钢铁大国,也做钢铁强国。正是基于后者考虑,流态化技术正越来越受到炼铁业的重视。
1 流态化还原炼铁技术111 流态化技术概况流态化(fluidization)现象[1-3]是指固体颗粒在流体(气体或液体)的作用下悬浮在流体中跳动或随流体流动的现象。流态化技术因其具有温度均匀、传热传质快、控制简单可靠、物料运输方便等巨大优势,早在20世纪初期,伴随着生产力的发展及大型工业的出现,该技术就被用于工业生产。流态化技术的出现源于人们对固体物料加工效率强化的追求。它首先是在化工领域中发展起来的,后来在石油化工、冶金能源、材料、生化、环保、制药等国民经济各个领域
81冶 金 能 源ENERGYFORMETALLURGICALINDUSTRY Vol129 No12Mar12010中,均有流态化的应用[3]。我国20世纪50年代初期,也开始了流态化技术的研究,现已在化工领域、燃烧领域,甚至物理过程的加工中都得到了广泛的应用。例如流化床锅炉能燃烧化肥厂造气炉炉渣、焚烧废物等。总之,流态化技术在化工、能源领域被称之为洁净燃烧技术和绿色燃烧技术,相信在今后将得到更加广泛的应用。112 流态化技术于冶金行业的应用和优势流态化技术很早就引入冶金行业,成为非高炉炼铁技术气基还原流程中的一个重要工艺。在上世纪50年代国际上先后出现了H-IRON流程、Nu-IRON流程、HIB流程,后期的FIOR法、Novalfer-Onia法、Stelling法等[4],以及上世纪末出现的IronCarbide法[5]、Circored法[6-7]、FINMET法[8-10]和Circofer法等[11],还有最新韩国浦项和奥钢联联合开发并于本世纪初初步实现工业化的FINEX法[12],年产铁水150万t的工业化的生产设施,并于2007年建成投产,4月11日出第一炉铁[13],其主要技术相关指标见表1[14]。国内也在50年代后期开始了流态化炼铁的研究,如中科院过程工程研究所、重庆大学等进行了天然气炼铁试验。特别是前者结合资源特点对贫铁矿、多金属共生矿的综合利用,开展了流态化还原过程和设备的研究,取得了一定的成效。表1 高炉、COREX、FINEX等技术的生铁质量比较工艺高炉COREXFINEX还原剂焦炭块煤块煤矿石块矿块矿粉矿出炉温度/℃1450～15501450～15501450～1550w(C)/%410～510410～510410～510w(Si)/%012～018012～018012～018w(S)/%0101～01050101～01050101～0105w(N)/10-6602020流态化技术于冶金行业的应用最大优势主要有:(1)可直接利用粉矿而且不需要焦炭炼铁,省去造块、炼焦等高污染、高耗能工序,不仅减少了对焦煤资源的消耗,还因矿有较大的比表面积,床层有良好的混合,强化了颗粒与气体间的传热、传质和还原过程,还原反应的动力学条件大幅度改善,生产效率得以提高。(2)可处理复杂的共生矿,有利于资源的
综合利用。以高磷铁矿为例,由于高炉炼铁过程中矿石中的磷几乎全部进入铁水,而铁水脱磷几乎不可能,炼钢过程脱磷也很困难。但如果采用流化床气体还原炼铁,由于其还原反应温度比高炉炼铁低得多,气体还原过程中矿石中的磷酸钙不能被还原进入铁相,而且由于气体还原铁中没有[C]且Fe不能还原Ca
3(PO4)2,
因而气体还
原铁可经电炉炼钢扒渣将磷富集于渣相,高磷渣可作磷肥(吨铁可副产250kg左右磷肥),既解决了高磷矿的冶金问题,又利用了矿石中的磷资源。
2 中国炼铁工业迫切需要流态化技术211 适应铁矿资源需要21111 世界主要铁矿资源分布及中国铁矿资源特点全球铁矿石资源较丰富。估计地质储量在8000亿t以上,而探明储量为4000多亿t。按现有生产水平,可供应400年。铁矿资源主要集中于十多个国家,巴西、澳大利亚两个国家的铁矿石储量和质量都居于世界前列。我国铁矿按矿石量计算储量居世界第四,占世界总储量的13%,
但我国铁矿石平均品位较低,按含铁量计算,储量不到世界总储量的9%。我国铁矿资源特点是分布广泛,类型齐全;
贫矿多富矿少(贫矿占全国储量的9715%),类型复杂,伴(共)生有益组分多。如采用现有高炉技术对复合矿进行“强行”冶炼,会造成大量的共生元素没有得到合理的利用而白白浪费,甚至环境污染。21112 中国钢铁业铁矿资源未来趋势(1)对国外矿的依赖程度短期不会降低
虽然近年来国内铁矿石的产能有了大幅度的提高,从2002年的2133亿t增加到2006年的5188亿t,铁矿石产量年均增长近30%,但仍无法满足日益膨胀的钢铁行业的产能扩张,需要从国际市场上大量进口。进口的严重依赖以及进口铁矿石价格的不断攀升使中国钢铁业以及整个经济发展在一定程度上受制于人,并成为中国经济
91Vol129 No12Mar12010 冶 金 能 源ENERGYFORMETALLURGICALINDUSTRY发展一个必须直接面对的、更不容忽视的问题。所以改变中国目前铁矿业的现状,保证铁矿石的供给安全已刻不容缓。(2)铁矿原料粒度越来越细当前随着世界上高品位铁矿资源在日益减少,天然富矿和块矿越来越少的趋势不会根本性改变。无论是国产还是进口铁矿原料都是粉矿多块矿少,进口矿中粉矿已达80%。特别是我国铁矿石平均品位只有33%,比目前世界铁矿石供应大国平均品位低20个百分点。要达到炼铁品位要求,需经过细磨、选矿富集生产微细铁精粉,而且要获得较高的选出率和铁品位,就显得尤为突出,故国产矿几乎100%全是粉矿,而且铁精粉的粒度将越来越细化。(3)国内庞大共生复合矿急待于合理科学开发利用我国具有伴(共)生有益组分的铁矿石储量,约占全国储量的1/3,涉及一批大、中型铁矿区,如攀枝花、红格、白马、大冶等铁矿区。伴(共)生有益组分有:钒、钛、钨、钼、钴、锑、金、镉、镓、铀、钍等30余种稀有珍贵金属。这是我国铁矿资源的主要特点。我国大约40亿t的高品位中高磷铁矿未被利用。流化床气体炼铁是解决我国中高磷铁矿利用的一条重要途径。因此复合共生矿的综合利用是一个必须解决的问题,而且对伴(共)生有益组分的综合利用也将显示出极大的经济效益。21113 未来铁矿资源形势的应对措施因在资源相对不紧张的过去,我国没有足够重视拓展矿石资源利用的冶金技术的发展,国内复合矿的开发和冶炼存在不经济、效率低等问题,致使我国目前铁矿资源对外依存度在60%左右,也导致了进口矿价格一再攀升。虽然2008年下半年受世界金融风暴的影响,进口矿价格出现了一定程度的回落,但全年总体还是一个较大幅度的增长。面临的局面是中国钢铁工业容易受少数外国铁矿石供应商所牵制。相信只要对进口矿的依赖程度不降低,待经济形势好转,在面临对方要求大幅度涨价的无理要求时,又只能是忍痛接受。虽然近期展开了大量收购海外铁矿资源股权的活动,但这种被动局面不会有根本的改变。所以我国要解决铁矿资源供给安全问题,必须立足于国内低品位、复合共生矿资源的利用,
以减少对外矿的依赖,这也是解决我国铁矿石资源安全稳定供给的根本。只有这样,当国际形势较好且进口矿价格合理时,可以大量充分利用外矿,这既有利于节约国内资源,又有利于环境保护。如遇国际形势恶化或外国铁矿石供应商价格要挟时,采用国内矿产作为平衡杠杆,有利于国际铁矿石市场的合理稳定。由此可见,要同时面对或适应进口矿价增长趋势不减、粒度越来越细、国内大量复合共生矿得不到合理开发等资源形势,只有开发既能直接利用粉矿,又能综合利用复合共生矿的绿色环保炼铁技术,即流态化技术炼铁工艺,才能得以有效的应对。212 适应煤炭资源需要我国煤炭资源相对较为丰富,目前探明的煤炭储量已超过10000亿t,占世界总量的30%,
居世界第一位,可开采量达1145亿t。我国煤种以优质动力煤为主,炼焦煤和无烟煤相对较少。炼焦煤占我国总储量的26125%[15]。然而,在世界范围内作为不可再生资源,炼焦煤非常紧缺,而且在大量消耗,供应越来越紧张。随着近十年来我国钢铁工业的发展更加剧了这一趋势,每年焦煤开采量达到近418亿t。此外因炼焦工艺的高污染性,几乎全世界的焦炭大部分都靠中国供应。按现查资源总量估算,到2070年以后我国焦煤资源面临枯竭。到那时要花天价进口矿石和焦炭,不仅增加炼铁成本,更会使整个炼铁工业受制于人,甚至无法生存。所以充分利用当前我国焦煤资源尚存的优势所提供的宝贵时间,加速开发新的炼铁工艺,以减少对焦煤资源的依赖,才是我国钢铁业的必由之路。流态化炼铁技术恰能同时满足煤炭资源形势的需要。213 最新引进的COREX3000流程的必要补充COREX是以高品位块状铁矿石为原料的熔态还原炼铁方法(铁浴煤氧熔态还原+块矿移动床气体预还原)流程,它是世界目前上唯一的已成功运用于工业化生产的熔融还原炼铁工艺。该流程的工业化使炼铁工业实现了两个突