关于在我国实施气基直接还原炼铁工艺若干问题的思考论

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1、1关于在我国实施气基直接还原炼铁工艺若干问题的思考张华2015年9月2主要内容一、优质矿源的问题二、关于气基直接还原工艺还原气来源的的问题三、气基直接还原工艺在山西省的最新进展3传统钢铁生产流程中的CO2排放源分布钢铁工业的分工序能耗前言作为能源、资源消耗大户同时也是CO2（约占工业排放量的15～20％）排放大户的钢铁工业，在能源约束和气候变化的双重压力下，如何进行工艺路线调整、走一条低碳之路备受关注。在以高炉—转炉流程为主的传统钢铁生产流程中，由于碳在高炉中的重要作用，使CO2的减排任务变得复杂而艰难。约占钢铁工业能耗70%,CO2排放90%以上的炼铁系统的低碳冶炼技术的

2、成功与否将决定钢铁工业实现低碳排放的成败。因此，低碳炼铁技术将是钢铁工业低碳排放的核心驱动力，综合分析各种炼铁工艺，气基直接还原炼铁工艺是实现这一目标的最佳选择。4一、优质矿源的问题1.我国具备发展直接还原铁的铁矿资源条件缺乏高品位铁矿资源是制约我国开展气基直接还原炼铁工艺生产的重要因素之一。近年来，我国选矿工作者对国内铁矿资源进行了大量研究，研究结果表明：我国铁矿资源中50%以上的粗颗粒单一磁铁矿，通过国内自有知识产权的选矿技术可以获得TFe＞69.5～70.5%，SiO2＜2.0%，满足直接还原铁生产要求的专用精矿粉。TFe％SiO2％CaO％MgO％AI2O3％P％6

3、93.50.20.250.100.02TFe％SiO2％CaO％MgO％AI2O3％P％67.42.540.270.230.560.02袁家村矿试验精矿粉化学成分表2太钢尖山精矿粉化学成分表152.球团工艺的进步链篦机回转窑球团工艺链篦机回转窑球团工艺在中国已经非常成熟，一条系统年生产规模可以达到250万吨以上，采用磁铁矿或磁铁矿配加部分赤铁矿的生产技术已经生产完全可以满足炉容4000m3以上大型高炉的需求，除品位之外，其质量水平完全可以满足气基直接还原工艺的要求。表3为国内某特大型高炉使用球团矿指标）链篦机-回转窑-环冷机球团工艺6项目全铁/%9~16mm/%-5mm/％

4、TI(-1mm)/%抗压强度/N·个球-1还原率/%膨胀指数/%质量水平≥65≥85≤5≤42500≥70≤15国内某特大型高炉使用球团矿指标7带式球团焙烧机的大型化京唐大型带式球团焙烧机的投用首钢京唐钢铁公司于2010年8月正式投产的400万t／a球团厂，其主体设备采用了1台有效面积504m2的大型带式焙烧机，生产含氧化镁球团，改善了低硅球团的冶金行性能，满足了5500m3特大型高炉的需求，MgO/siO2达到了0.5的水平，球团矿质量可以满足气基直接还原竖炉的要求。球团矿的质量指标项目全铁/%9~16mm/%-5mm/％TI(-1mm)/%常温耐压强度/N·个球-1还原

5、率/%膨胀指数/%质量水平65≥85≤5≤42560≥70≤188山西榆次不锈钢炉料有限公司不锈钢带式焙烧机的应用年产70万吨铬球团矿的不锈钢带式焙烧机在山西榆次不锈钢炉料有限公司的投用，为球团矿的生产工艺另辟蹊径，由于铬矿的特殊性，其焙烧温度高于普通的铁矿球团，因此其生产普通的球团矿不存在技术上的难题。9带式焙烧机的投用为生产高质量的球团矿奠定了基础，可以生产以磁铁矿粉为主的球团矿也可以满足赤铁矿粉，碱性球团、镁质球团等要求焙烧温度高的球团矿的生产，彻底解决了链篦机回转窑球团工艺焙烧温度升高带来的结圈问题，同时也解决了高品位、低硅球团矿还原膨胀率高的问题，可以为气基直接还

6、原炼铁工艺生产更高质量的球团矿。10二、关于气基直接还原工艺还原气来源的的问题1.天然气从世界范围看，天然气目前是气基直接还原炼铁工艺还原气体的主要来源，天然气资源主要集中在俄罗斯、伊朗、卡塔尔，分别占有27%、15%、13%,拥有全世界一半以上的天然气储量；目前，世界天然气需求量又以每年3％的速度增长，预计2020年后天然气需求的年增长速度为2％；天然气在能源结构中的需求增长势头强劲，到2030年天然气的需求量所占比例将达到23％，取代煤而成为第二大一次能源。我国又是天然气资源匮乏的国家；从对中国目前及未来天然气的产量、消费量的预测分析，使用天然气作为气基直接还原炼铁工艺

7、还原气的主要来源，困难较多，成本较高，几乎没有可能性。年份剩余可开采量产量消费量进口量20154.312001700~2000500~80020204.815002100~2500900~1000注:单位*105m32015年~2020年中国天然气产量、消费量增长预测112.准天然气—煤层气西气东输是煤层气产业发展的一次难得的历史机遇，根据“西气东输”工程的供气能力和设计年限估算，需要1万亿m3的天然气地质储量作保证，但目前常规天然气地质探明储量仅7000亿m3左右，需补充气源，煤层气虽为非常规天然气，其成分95％