非高炉炼铁技术的发展与展望

我国非高炉炼铁的发展与展望姓名：薛冬班级：08冶金——4学号：02我国非高炉炼铁技术和生产现状非高炉炼铁技术是钢铁工业发展的前沿技术之一，直接还原已成为世界钢铁工业不可缺少的组成部分，熔融还原实现了工业化生产，其环境的优越性得以证实，其低能耗、低成本等优点还有待实践证实。发展直接还原铁生产弥补废钢的短缺，是我国钢铁工业、装备制造业的发展的急豁.以国内技术为基础，利用国内铁矿资源，以煤制气一竖炉为主导工艺是我国发展直接还原铁生产的主要方向。加强对国外熔融还原技术发展跟踪，强化国内的开发，尤其是对COREX技术的消化、以及装备的国产化是我国熔融还原发展的重要方向。直接还原铁的主要用途是:废钢的代用品，是解决废钢不足重要途径;废钢残留元素的稀释剂，是电炉冶炼高品质纯净钢、优质钢不可缺少的控制残留元素原材料;装备制造业生产石油、合成化工、核设施等装备不可缺少的原材料;转炉炼钢的最好的冷却剂，以直接还原铁作为冷料用于转炉生产可提高转炉的冷料的使用量，有利于提高转炉作业率和产量，有效的提高转炉生产的热利用率。2007年我国粗钢产量将接近5.0亿吨，占世界总产量36瞬以上。而直接还原铁产量仅50万吨，不足世界总产量的1.0%，对我国国民经济的发展产生不利影响。发展直接还原的重大作用和意义主要体现在:1)废钢短缺是影响我国钢铁工业发展、降低吨钢能耗、调整钢铁产品结构的重要因素。我国自产废钢在短时期内无法满足钢铁生产的需要，进口废钢不仅价格昂贵，数量、质量均难以满足生产的需要。发展直接还原铁生产，以直接还原铁替代废钢是解决我国废钢不足的最佳途径。2)我国钢铁生产主要采用传统的高炉一转炉流程，电炉钢的产量占总钢产量比例仅仅15%，改善钢铁产品结构和能源结构，摆脱焦煤资源对钢铁生产发展的羁绊，发展直接还原铁是重要的途径。3)钢铁产品的升级换代和产品结构的调整需要纯净的铁源材料，直接还原铁是生产优质钢、纯净钢的重要原材料。4)装备制造业生产急需优质纯净钢铸锻件坯料， 优质纯净钢铸、锻件坯料生产和供应不足是影响我国装备制造业快速发展的重要因素。发展直接还原铁，以直接还原铁为原料生产优质纯净钢铸锻件坯料，将有效的促进我国装备制造业的发展。5)发展直接还原铁是钢铁工业发展节能减排的重要途径。自上世纪五十年代开始，我国对直接还原技术进行了大量广泛的开发研究，并于上世纪末，实现了直接还原铁工业化生产，但受资源条件的限制以及市场需求影响，发展极为缓慢，到2007年我国直接还原铁产量一直未突破60万吨/年。且多数产品含510:高，体积密度小，质量不稳定，严重降低了直接还原铁的使用价值，对我国钢铁工业以及装备制造业的发展产生深远的不良影响， 影响我国钢铁工业的健康发展。 受资源条件的限制， 我国直接还原生产厂全部是煤基隧道窑罐式法，或煤基回转窑法。直接还原铁生产厂超过 60家，但生产能力大于5.。万吨/年的仅仅有 4家，总产能约 120一150万吨/年.隧道窑罐式法是最古老的 DRI生产方法，传统的手烧煤隧道窑罐式法因能耗高、 污染严重，国家曾两次明令限制建设。通1过改变还原罐的材质(炭化硅、耐热钢)，以燃气替代手烧煤等技术改造的新的隧道窑罐式法，燃料消耗大幅度下降，单机产量大幅度提高，污染情况得以明显改善。但单窑产能难以大幅度扩大;总能耗降仍不低于900一1000kg标煤/t，远高于高炉炼铁能耗;产品质量的稳定性差，产品质量得不到保证等问题难以克服，远不能满足钢铁工业发展的需要回转窑法通过我国技术人员的努力，克服了“结圈”，再氧化，作业率低，运行不稳定等问题，实现了连续稳定生产。我国直接还原铁发展的问题及对策1）生产规模过小我国直接还原铁企业均采用煤基直接还原工艺。除天津钢管还原铁厂、新疆金山矿冶等4家之外，我国多数直接还原铁厂的生产能力小于5万t/年.到2004年底，我国直接还原铁企业(含建设中)数量累计已超过60个，但总产能仅100一150万t/年.煤基直接还原法通常单机生产能力都比较小。生产规模过小，使得工厂的原燃料组织、产品销售以及环保等环节出现许多问题，成为我国直接还原铁生产发展的重大障碍。因此，单纯依靠现有的煤基直接还原方法发展 DRI生产，满足国民经济发展对 DRI的需要是非常困难的， 或者说是不可能的。可以实现大规模生产的竖炉气基直接还原是我国发展直接还原的主要出路。2）缺乏稳定的原料供应渠道直接还原铁生产必须使用高品质的原料，通常直接还原铁生产用铁原料最低要求TFe>68.5%，5102<3.5%。然而中国缺乏适合直接还原铁生产用的高品位矿石资源，以进口块矿或球团为原料的企业将直接面对国际市场矿石价格不断上涨的挑战和供应困难，这使得原料问题显得更加突出和重要。原料供应渠道不畅、来源不稳是严重影响我国直接还原企业生产的重要原因。建立稳定畅通的原料的供应渠道是我国直接还原铁发展的当务之急.近年来，东北大学开展了磁铁矿精选技术和设备的开发，对国内多个磁铁矿普通精矿粉进行了精选试验和半工业性试验，试验表明:对结晶颗粒较大的单一磁铁矿在Fe的回收率试96%的条件下，可以精选成TFe>69%，510:<2.。%的直接还原铁专用精矿，为利用国内资源发展直接还原铁生产提供了基础条件。建立以国外资源和国内资源两、种渠道的稳定的原料的供应基地是我国直接还原铁稳定发展的基础。3）气基直接还原发展缓慢国外发展经验表明，利用气基竖炉法是迅速扩大DRI生产的有效途径。竖炉还原具有还原速度快、产品质量稳定、自动化程度高、单机产能大等优势。我国由于受到天然气资源的限制，气基直接还原发展缓慢，至今尚无一个生产工厂，成为影响我国直接还原铁生产发展的重要原因。随着我国天然气资源的开发、 焦炭工业的改造整合及焦炉煤气集中回收利用、 煤制气技术的成熟，中国一些地区具备了发展气基还原法的条件。 尤其是煤制气技术已成熟为化工行业的常规技术，为直接还原铁生产采用可以实现大规模生产的气基竖炉工艺提供了条件，煤制气一竖炉工艺将成为中国今后发展直接还原生产的重要方向之一。4）缺乏统一规翅、未能建设大型商品 DRI生产企业中国钢铁工业的发展受到废钢及直接还原铁供应不足的困扰，但全国对直接还原的发展缺乏统一规划、资金投人不足，造成低水平、小规模的重复建设多，未能建设向市场提供商品DRI 的大型生产企业是我国直接还原发展的重要缺欠 .尤其是近年来，国家严格限制小高炉的发展的政策，激活了许多地区、企业建设直接还原装置的积极性，但由于对 DRI生产原料要求，对产品的特点认识不足， 以及片面的将 DRI生产与高炉炼铁等同看待， 缺乏对DRI后续工序和最终产品的合理规划，造成一些 DRI发展方向不明确。制订我国直接还原发展的整体规划，制订我国的直接还原铁质量标准和直接还原铁生产企业的准人标准， 支持和扶植大型骨干型商品直接还原铁生产企业的建设是我国发展直接还原铁生产的重要途径。我国非高炉炼铁技术的发展及展望2国内对直接还原铁的需求旺盛， 市场容量大从钢铁工业的发展及市场需求看， 由于我国废钢短缺，电炉钢的产量占总钢产量比例低， 钢铁产品的结构调整和升级换代的需要， 以及钢铁生产能源结构的调整的需要等因素决定了我国在一个相当长的时期内对直接还原铁的需求旺盛.按全世界直接还原铁产量占粗钢产量的 5.5%，或直接还原铁产量占生铁产量的6.5%计算，我国直接还原铁的产量应超过 200。万吨/年.同时，我国废钢资源短缺，尤其是优质废钢短缺，而解决我国废钢短缺问题，依靠进口DRI/HBI是不现实的，不可能的.因此，发挥我国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。众多钢铁行业的学者及经济学家预测:在今后一段时间内，我国直接还原铁的有较大发展空间。气基直接还原竖炉是我国直接还原铁生产主要方向。我国的煤基回转窑直接还原生产已进人连续稳定生产，不断提高生产指标的阶段.天津钢管公司还原铁厂的DRC法，北京密云冶金矿山公司还原铁厂的产品品质、能耗、作业率、环境等都达到世界同类装置的先进水平.但由于回转窑法设备投资高;运行费用高;生产控制及维护要求高;占地面积大;生产规模难以扩大等原因，回转窑法不可能成为我国的直接还原铁生产发展的主体工艺方法。隧道窑罐式法因其能耗高，污染严重，单机生产能力小，占地面积大等原因，是国家明令限制发展的生产方法。经过改进采用嫩气加热，使用碳化硅/耐热钢反应罐的隧道窑在控制污染，降低能耗方面有了明显进步，但在总能耗、生产能力、产品质量的稳定、占地面积等方面仍不能满足持续发展、循环经济、环境友好的要求，不可能成为我国直接还原铁发展的有效方法。含碳球团快速还原法因产品无法直接用于炼钢生产及工艺本身尚未成熟，至今还没有成功工业化生产的先例，仍处于发展开发阶段。我国铁的资源缺乏直接用于直接还原铁生产的富矿，而国外直接还原用矿不仅价格高昂，且供应紧张，更重要的是受制于人。我国发展非高炉炼铁生产应立足于国内资源，采取国内外资源并重的方针.利用国内自有技术和资源条件，生产的直接还原专用球团，建立由国外的直接还原用块矿/球团，及国内铁精矿生产的直接还原专用球团共同组成的，建立稳定、畅通的原料的供应渠道是是完全可能的，可行的。熔融还原是我国钢铁工业实现可持续发展的重要途径之一。熔融还原是我国钢铁工业实现可持续发展的重要途径之一，减轻钢铁生产对环境的压力，改善钢铁生产的能源结构，降低能耗是我国熔融还原发展的主要动力，可以预计熔融还原在我国必将得到迅速发展。作为世界钢铁第一大国，应该也必须具有自有知识产权的熔融还原技术，开发我国自有知识产权的熔融还原技术是我国熔融还原发展的重要课题。在消化引进技术的基础上，完善和改进引进的技术与装备，逐步实现装备和技术的国产化，加强对FINEX，HISMELT技术发展的跟踪，强化和加速国内熔融还原技术的开发研究，依据我国原燃料的特点，开发适宜我国的资源和技术条件的熔融还原技术是促进我国熔融还原发展的重要课题。在熔融还原生产工艺中，COREX法是最成熟的、实现了工业化生产的方法。在COREX基础上发展起来的COREX与直接还原联合工艺、使用矿粉的FINEX工艺、COREX使用废塑料及破碎轮胎等技术的成功应用为COREX工艺的推广应用提供了新的动力。COREX工艺已在我国实现了工业化生产，FINEX工艺是吸引力最大的工艺。Hlsmelt工艺在取得大规模工业生产效果验证后，在中国也将有广阔的应用前景非高炉炼铁技术是钢铁工业的前沿技术，是我国钢铁工业发展的重要方向之一。发展非高炉炼铁技术是我国钢铁工业实现循环经济，实现可持续发展，调整钢铁工业结构及钢铁产品结构，保护环境的重要方向。我国非高炉炼铁技术的发展应是直接还原、熔融还原并重。直接还原应以建设有一定规模的骨千生产厂，迅速形成规模生产能力为主。熔融还原应在引进、消化的基础上，开发适宜我国资源条件和我国国情的独立自主知识产权的技术为主要方3向.直接还原的发展应汲取我国直接还原 50年的发展的经验和教训，今后应以建设规模型(15~50万吻年以上)的骨干生产厂为主要方向。以煤为能源，大型化的竖炉法直接还原是我国发展直接还原铁生产发展的主要方向， 即利用焦炉煤气、煤层气、煤制成气、熔融还原的尾气采用竖炉法生产 ORI或BHI满足当前钢铁生产对直接还原铁的需要 .加速对流化床、含碳团块快速还原等方法的开发，创造我国自有知识产权的直接还原技术是我国直接还原发展的重要方向。熔融还原是正在开发和发展技术，在引进、消化的基础上，