直接还原铁技术现状

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1、直接还原铁技术现状直接还原铁技术现状直接还原铁是铁矿在固态条件下直接还原为铁,可以用来作为冶炼优质钢?特殊钢的纯净原料,也可作为铸造?铁合金?粉末冶金等工艺的含铁原料?这种工艺不用焦炭炼铁,原料也是使用冷压球团不用烧结矿,所以是一种优质?低耗?低污染的炼铁新工艺,也是全世界钢铁冶金的前沿技术之一?直接还原炼铁工艺有气基法和煤基法两种,按主体设备可分为竖炉法?回转窑法?转底炉法?反应罐法?罐式炉法和流化床法等?目前,世界上90%以上的直接还原铁是用气基法生产出来的?但是天然气资源有限?价高,使生产量增长不快?用煤作还原剂在技术上也已过关,可以用块矿?球团矿

2、或粉矿作铁原料(如竖炉?流化床?转底炉和回转窑等?但是,因为要求原燃料条件高(矿石含铁品位要大于66%,含Si02+A1203杂质要小于3%,煤中灰分要低等),规模小,设备寿命低,生产成本高和某些技术问题等原因,致使直接还原铁生产在全世界没有得到迅速发展?因此,高炉炼铁生产工艺在较长时间内仍将占有主导地位?一?直接还原铁的质量要求直接还原铁是电炉冶炼优质钢种的好原料,所以要求的质量高(包括化学成分和物理性能),且希望其产品质量均匀?稳定?1.化学成分?直接还原铁的含铁量应>90%,金属化率要>90%?含SiO2每升高1%,要多加2%的石灰,渣量增加30k

3、g/t,电炉多耗电18.5kWh?所以,要求直接还原铁所用原料含铁品位要高:赤铁矿应>66.5%,磁铁矿>67.5%,脉石(Si02+A1203)量<3%~5%?直接还原铁的金属化率每提高1%,可以节约能耗8~10度电/t?直接还原铁含C<0.3%,P<0.03%,S<0.03%,Pb?Sn?As?Sb?Bi等有害元素是微量?2.物理性能?回转窑?竖炉?旋转床等工艺生产的直接还原铁是以球团矿为原料,要求粒度在5~30mm?隧道窑工艺生产的还原铁大多数是瓦片状或棒状,长度为250~380mm,堆密度在1.7~2.0t/m3?生产过程中产生的3-5mm磁性粉

4、料,必须进行压块,才能用于炼钢?强度取决于生产工艺方法?原料性能和还原温度,改进原料性能和提高温度有利于提高产品强度,产品强度一般>500N/cm3?表1产品化学成品（%）工艺/成分TFenFeSiO2Al2O3CaOMgOCPSMidrex91-9392-952.0-5.50.5-1.50.2-1.60.3-1.10.7-2.50.070.01-0.03二?直接还原铁生产工艺技术介绍1.竖炉法气基竖炉法MIDREX?HYL法在直接还原铁生产中占有绝对优势,该工艺技术成熟,设备可靠,单位投资少,生产率高(容积利用系数可达8~12t/m3·d),单炉产量大

5、(最高达180万t/年),成本低?经过不断改进,其生产技术不断完善,实现规模化生产?(1)MIDREX技术?Midrex法标准流程由还原气制备和还原竖炉两部分组成?还原气制备:将净化后含CO与H2约70%的炉顶气加压送入混合室,与当量天然气混合送人换热器预热,后进入1100℃左右有镍基催化剂的反应管进行催化裂化反应,转化成C024%-36%?H260%-70%?CH43%-6%和870℃的还原气?后从风口区吹人竖炉?竖炉断面呈圆形,分为预热段?还原段和冷却段?选用块矿和球团矿原料,从炉顶加料管装入,被上升的热还原气干燥?预热?还原?随着温度升高,还原反应

6、加速,炉料在800%以上的还原段停留4-6小时?新海绵铁进入冷却段完成终还原和渗碳反应,同时被自下而上通人的冷却气冷却至<100%?还原铁的排出速度用出铁器调节?产品典型成分如表1?工艺多用球团和块矿混合炉料?球团粒度9-16mm占95%,球团冷压强度>2450N/球,块矿粒度10—35mm占85%;要有高软化温度和中等还原性;化学成分铁量要高,酸性脉石低(≯3%-5%),CaO<2.5%,MgO<1.0%,Tio<0.15%,S<0.008%?为放宽对矿石含硫要求,Midrex法改用净化炉顶气作冷却气?在冷却海绵铁的同时被热海绵铁脱硫,从冷却段排出后再

7、作为裂化剂,可容许用含硫0.02%矿石?现今Midrex法作业指标为:产品金属化率86%-96%,有效容积利用系数10t/m3·d,能耗10.47GJ/t,电114kWh/t,水1.64m3/t?Arex法是Midrex法的新改进,天然气被氧气(或空气)部分氧化后送入竖炉,利用新生热海绵铁催化裂化,省去了还原气重整炉?改进后吨铁电耗可降低50kWh?(2)HYL(罐式)法与HYL-Ⅲ(竖炉)法?HYL法由4座罐式反应炉和1座还原气重整炉构成?该工艺作业稳定?设备可靠?产品含碳2%左右,不易再氧化,不发生炉料粘结;只因还原气要反复冷却?加热,系统热效率低,

8、能耗偏高,气体消耗为20.93GJ/t;1975年后再没建新厂?对HYL罐式法作