直接还原炼铁

1、直接还原炼铁,一 直接还原炼铁简介,1 、定义 直接还原炼铁(Direct Reduction Iron)是一种采用天然气、煤气、非焦煤粉作燃料和还原剂, 使用球团矿、块矿、粉矿在在软化温度以下直接还原生产固体直接还原铁( DRI /HBI) 的炼铁工艺技术。,2 、优点 使用非焦煤，取消了炼焦和烧结等高能耗高污染工序 DRI/HBI 中P、S和和有色杂质（Cu、Ni、Cr、Mo、Sn等） 含量低，利于炼优质钢,一 直接还原炼铁简介,3、缺点 对原料要求高，要优质高品位矿 需要廉价和丰富的能源 4、发展的原因 有些地区严重缺乏焦煤,不能发展高炉转炉工艺, 但他们有丰富的天然气和普通烟煤,有价廉

2、质优的铁矿石。 科学技术进步，对钢材质量和品种提出了更高的要求。 废钢-电炉-连铸连轧钢铁生产短流程的兴起。 5、发展的主要障碍 废钢供给现状；能源供给现状,一 直接还原炼铁简介,6、我国直接还原铁生产概况 我国直接还原炼铁主要以煤基为主，单机产能相对较小，发展极为缓慢。我国直接还原的产量，从未超过60万吨，根本满足不了国内直接还原铁的生产需求（1500万吨以上）。 我国贫铁矿石占97%，天然富矿极少，非焦煤占65%且天然气非常缺乏，故我国适合发展煤基直接还原法。近年来，人们在HYL-III的基础上提出了天然气“零重整”的HYL-ZR工艺。该工艺可以使用焦炉煤气、煤制合成气为还原剂，为像我国这

3、样缺乏天然气的国家发展气基直接还原开辟了新途径。,一 直接还原炼铁简介,7、世界直接还原铁生产概况 2012年，全球直接还原铁产量达到7402万吨，其中印度位居第一，2005万吨。伊朗第二，1158万吨。,全球主要直接还原铁生产大国/MT,一 直接还原炼铁简介,二 直接还原炼铁的方法,目前世界上有十几种直接还原法实现了工业生产，包MIDREX、HYL、转底炉、回转窑等。根据还原设备的形状和所用的还原介质进行分类的直接还原工艺如下表（2007年的数据）所示。,目前投入工业应用的直接还原工艺主要有Midrex工艺、HYL-III工艺、Finmet工艺、SL/RN工艺等。2012年全球DRI产量达到

4、7402万吨，Midrex工艺和HYL-III工艺生产的DRIDRI所占比例达到76.3%。,2.1 Midrex（米德兰）法工艺,Midrex 法具有工艺成熟、操作简单、生产率高、热耗低、产品质量高等优点, 因此在直接还原工艺中占统治地位。 反应条件与高炉上部间接还原区相似，是一个不出现融化现象的还原冶炼过程。炉料（球团和天然块矿等）与煤气相向运动，下降的炉料逐渐被被煤气加热还原。 该法的竖炉为圆筒形，分为上下两部分。上部分为预热、还原带，下部分为冷却带。还原得到的DRI经冷却到50后排出，防止氧化。,2.1 Midrex（米德兰）法工艺,炉内压力： 250KPa左右 天然气能耗： 10.2

5、11t/GJ 炉料在整个炉内停 留时间：10h左右 还原区温度： 850左右 金属化率：92%,2.2 HYL-III（Energiron）法工艺,HYL-III是墨西哥某公司开发成分的连续式移动床罐式法， 这一工艺的前身是该公司早期 开发的间歇式固定床罐式法（HYL-I、HYL-II）。以水蒸气为裂化气（这是与MIDERX的最大区别），以天然气为原料通过催化反应制取。还原气转化炉以天然气和部分炉顶煤气味燃料。,主要设备由两部分 制气部分（转化炉）：炉内有许多不锈钢管，管内涂有催化剂 还原部分,2.2 HYL-III（Energiron）法工艺,炉内压力：600KPa 天然气能耗： 1011.

6、3t/GJ 炉料在整个炉内停留 时间：大于10h 还原区温度： 900960 金属化率：91%,2.3 HYL-ZR法工艺,HYL-ZR是在原HYL工艺系列上发展起来的一种新型气基自重整直接还原工艺,HYL-ZR技术可在其工艺和设备无任何改动情况下使用焦炉煤气、Corex熔融还原炉产生的煤气或者合成气 ,而其他技术大都需要对其基本配置进行重大改动。目前开始在我国和印度等地区应用。 在竖炉内通过对还原气进行控制而产生合乎要求的还原气体 ,其还原气体经过不完全燃烧 ,以及在还原反应器内经过金属铁的催化作用在现场重整而生成 ,从而对铁矿石进行还原;而传统HYL- 工艺是在添加蒸汽条件下使天然气在催化

7、重整装置中裂解。,2.3 HYL-ZR法工艺,HYL-ZR直接还原工艺关键问题,适宜制煤气工艺的选择 现有制煤气工艺在各方面方面存在较大差距，必须针对我国煤资源条件和竖炉直接还原生产实践，合理选择适宜的煤制气工艺。,优化气基竖炉用氧化球团的生产 气基竖炉直接还原对铁矿石原料和氧化球团的技术要求较为苛刻，如HYL公司生产中要求氧化球团FeO小于1%、SiO2小于3%，还原粉化率LTD+6.3大于80%、LTD-3.2小于10%等。,合理的竖炉工艺还原条件 合理的温度和气氛等还原工艺条件是保证竖炉连续稳定生产的主要因素，因此必须选择合理。,2.4 Fastmet转底炉法工艺,Fastmet法是采用

8、环形回转炉（转底炉）生产直接还原铁的一种方法。该方法用煤粉和铁矿粉作原料 ,制成的冷固结含炭球团矿在炉中不依靠焦炭和天然气而实现高温还原。 特点： 用转底炉运载炉料 ,并在高温敞焰下加热实现快原。 选用原料广泛，对炉料强度要求不高，且用煤做还原剂 还原过程时间很短 ,仅仅612min ,设备的起动与 停止、产量的调整都可比较简单地进行。,2.4 Fastmet转底炉法工艺,2.5 CODIR煤基回转窑法工艺,该工艺原料可为球团矿、块矿,也可为粉矿,还原剂采用挥发分较小的高活性煤 ,脱硫剂用石灰石或白云石。炉料、还原煤和脱硫剂从回转窑尾部进入窑内后在与炉气逆向运动过程中将矿石还原为海绵铁。 CODIR 回转窑工艺流程中约占总量 70 %的还原煤由窑头用压缩空气喷入 ,因此较好地抑制了再氧化和结圈现象。冷却筒采用间接和直接水冷相结合的方式 ,提高了设备的作业率 ,有利于回转窑的连续、 稳定生产 ,在多种回转窑工艺中具有较突出的优势。,2.5 CODIR煤基回转窑法工艺,与气基竖炉相比其他DRI生产工艺的缺陷,隧道窑法存在单窑产量小，能耗高，产品质量稳定性差和环境污染严重等。,煤基转底炉法工艺造块困难、产品含铁品位低且含硫高，质量稳定性差，而且设备运转部件大，生产控制和运行维护难度大。,流化床法，还原气体一