直接还原铁工艺技术的对比分析论述

直接复原铁工艺技术的比照分析论述张建国《资源再生》【年(卷),期】2023(000)002【总页数】5(P57-61)【作者】张建国北京瀚川鑫冶工程技术【正文语种】中文用这种方法生产出的铁也叫作直接复原铁〔DRI〕，由于这种铁保存了失去氧时形成的大量微小气孔，在显微镜下观看形似海绵，所以直接复原铁也称为海绵铁。次复原还可供给粉末冶金用。80与钢材、生铁等行业相比还有相当差距。一、直接复原铁的应用优势直接复原铁生产是指在低于熔化温度之下将铁矿石复原成海绵铁的过程，与传统高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洁钢种。把握把握，给电炉炼钢作业带来确定的困难。假设用确定比例的直接复原铁〔30～50%〕作为稀释剂与废钢搭配使用，不仅可料〔50%的直接复原铁〕。30～50%的直接复原10～2525～30330～50%的直接复原铁，每吨炉料平均节电2728%22%，而且钢材的物理性能明显提高。再而且还可以降低电耗和生产本钱。Sn、As、Cu100%的残留钢中，很难去除。据有关25Cu201.22特种钢和优质钢必需配用直接复原铁。我国节能减排、保护环境、调整钢铁产品构造，提高钢铁产品质量等方面有着重要意义。二、直接复原铁的工艺技术比照70%以上。由于我国是一个自然气1.5%，所以在国内主要生产应用的是煤基直接复原法工艺，其主要有隧道窑工艺、回转窑工艺和转底炉工艺。除此外，目前正在我国进展的还有一种介于以上两类之间的工艺，即煤制气-竖炉艺。该工艺即通过气化炉生产出热直接复原铁〔HotDRI〕和冷直接复原铁〔ColdDRI〕。该技术为使用低本钱的煤炭〔如次烟煤、褐煤等〕来生产复原气体，用于直接复原铁生产，是针对自然气缺乏的我国进展直接复原工艺的最正确解决方案。〔经过H2CO〕H2OCO2原铁。该工艺的生产应用主要分布在自然气资源丰富的国家和地区。代表工艺为MidrexHYL1.隧道窑工艺1911〕的方法，经过多年的技术进展，已经是一种有效的生产直接复原铁的方预热，1150℃加热焙烧和冷却之后，使精矿粉复原得到直接复原铁的方法。因原料限制，以及工艺技术问题，202367%以上时，此法生产的直接复原铁实物分析结果是：C≥0.04%，、S＜0.01%，、P＜0.02%、SiO2＜3%，、MFe≥86%，、TFe≥92%M≥94%。西、河北、辽宁、吉林、河南、上海、内蒙、云南、山东等十多个省市。环保问题是隧道窑法生存和进展的重大课题。最近几年来，干净能源技术的使用以及操作过程中自动装卸料技术的应用，使得隧道窑技术在节能环保，自动化程度方面有了确定程度的改进。但从国民经济可持续进展所秉持的节能减排、保护环境的根本原则动身，隧道窑生产炼钢用直接复原铁不会成为中国直接复原进展的方向。隧道窑生产工艺的优点是：(1)原料、复原剂、燃料简洁解决(2)生产工艺简洁把握(3(4)固定资产投资少(5)生产本钱低(6)设备简洁(7)上马快，建设周期短虽然隧道窑生产工艺在不考虑环境资源的状况下，具有不少优点，但其缺点也是明2.回转窑工艺〔煤炭〕进展直接复原的设备。我国已建成一批15/年外，其他715艺。目前国内已经有十多条红土镍矿冶炼镍铁的复原窑生产线。角度考虑推广应用。10%～20%)等缺点。3.转底炉工艺综合利用的重视，转底炉工艺受到人们的关注。在煤基直接复原工艺中，转底炉10～20tDRIDRI炼焦煤，可以直接处理传统高炉炼铁很难利用的各类低品质难选的含铁资源，如45～60〔炼铜渣、赤泥、硫酸渣等〕以及大型高炉无法使用的含锌、铅及碱金属高的钢铁厂含铁尘泥等。转底炉在中国主要用在复合铁矿的综合利用、钢铁厂粉尘的处理和难选铁矿资源的此种工艺过程的技术经济性还有待验证。使用转底炉法处理精矿生产直接复原铁，由于煤灰渗入，致使铁品位低，含硫高，难以满足炼钢生产的需要。对于得到的直500～550kWh/t氧煤为能源的熔化处理，其工艺和装备还有待开发和验证；直接入高炉冶炼，加入量较小时可提高高炉产量，降低焦比，但参与量较大时对高炉冶炼过程、能耗以及经济效益的影响还有待实践的验证。应当说承受转底炉生产复原铁，直接入高炉冶炼，扩大高炉产能的方法，在技术、能耗、经济效益等方面都存在风险，选用该方式应持慎重的态度。DRI93%以上的粒铁。估量很快就会有示范生产装置建成投产。转底炉最大单炉铁产30t。是一种在中国有良好进展前景的绿色、节能、低排放的煤基4.气基竖炉工艺2023DRI7000t20237450MidrexHYL/EnergironDRII80〔见表-1〕，术的主流。但由于我国自然气资源短缺和价格昂贵，加之供给直接复原铁生产用的MidrexHYL/Energiron同的自然气重整路线，两种工艺进入竖炉的复原气体成分有较大差异。Midrex承受CO2COH2/CO1.0HYL/Energiron承受的是自然气与水蒸气H2H2/CO大于2。众所周知，COFe2O3、FeOH2反响，所以进入竖炉的复原气温度与复原气体的组成有关。COMidrex850℃H2HYL/Energiron930℃。除了复原气MidrexHYL/Energiron0.5～0.8MPa。1GJ/tt/a1MIDREX10180≥90%DRI2HYL/Energiron10190≥90%DRI312190≥90%DRI4/1214～40≥65%DRI5FINMET13150≥91%HBI6铁煤/1514～30≥93%7COREX/焦炭预复原炉16.5120≥93%82015≥90%DRI925～301～4≥80%DRI5.煤制气-竖炉直接复原联合工艺。到复原气，替代自然气作为直接复原竖炉的气源，组成煤制气与直接复原竖炉生DRIMidrexHYL/EnergironDRIHYL/Energiron①HYL/Energiron团或矿石的接触时间较长，利于提高复原效率，在同等产量规模下设备的体积更小；②HYL/EnergironMidrex是耦合在一起的，因此只要将自然气重整单元替换成煤制气单元就可以与原先的竖炉相连，竖炉系统根本不用修改或重设计，能够降低联合工艺的技术风险；H2COMidrex炉必需设置的裂开装置等活动部件。煤气化〔煤制气〕工艺的比较分析20每种煤气化技术都有各自的优点和局限性，适合于不同的工厂条件、下游工艺及原料要求。煤气化方法种类较多，本文从三种有代表性、已经过大规模商业运行验证的气化工艺中选取一种为直接复原工艺供给气源，这三种气化工艺的技术指标见表-22三种煤气化工艺的比较技术参数工程壳牌气化工艺得士古气化工艺鲁奇气化123MPa2.0～4.04.0～6.52.0～3.04气化温度℃1400～16001300～1500950～10505气化剂纯氧+蒸气纯氧氧+蒸气6进料方式干煤粉60%2.0～50mm789t·d-130002023192010/m3·km-3330～360380～430140～24011碳转化率%99989612%80～8570～7665～7513CO+H2%～90～80～6514CH4+H2%0.010.019～1215理后排放CH4DRI2～50mm德士古炉技术上的优点是将煤粉制成水煤浆后可以实现高压泵送，所以气化炉的DRI1.0MPa高的煤气压力反而是铺张。另外，德士古炉的缺乏之处是每年要更换一次耐火砖内衬，每次更换需停炉约一个月，所以通常都需要有备用炉。但德士古炉在中国20年的应用，比其他引进技术有优势。壳牌煤气化工艺是最一代的气化技术，在碳转化率、冷煤气效率、有效气〔CO+H2〕20233000330锅炉回收煤气显热，壳牌煤气化工艺在投资上要远远高于德士古，这一点对DRI的生产本钱格外不利。DRIHYL/Energiron－气基竖炉直接复原的联合工艺。通过成熟技术可将气化单元和直接复原单元连接起来。中间的连接过程主要完成煤气成分、温度和压力的调整，使之满足竖炉对复原气的工艺要求。其中煤气显热和压力的回收直接影响到系统的最终能耗。联合工艺流程如图-1化单元产生的煤气改质成竖炉所需的复原气，削减煤气品质波动对竖炉操作和产碳等改质装置体积；④利用减压膨胀透平回收高压煤气能量，利用换热器回收变气的燃料，尽量削减煤气输出。图-1 制气-竖炉直接复原联合工艺由于承受了最一代的干净煤气化技术， 复原竖炉也是一种清洁、高效、节能的炼铁工艺，流程中避开了环境污染最严峻的烧结和焦化工序，所以在能耗及排放指标上联合工艺与高炉流程相比具有明显的优势。三、完毕语短流程钢