高炉喷吹富氢还原性气体的可行性

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1、钢铁冶金新技术高炉喷吹富氢还原性气体的可行性摘要：从热力学和动力学看，用氢气还原铁矿石是可行的，在818℃时H2和CO有相同的还原能力，但在818℃以下CO和氧的亲和力大于H2和氧的亲和力，而在818℃以上，H2的还原能力比CO的还原能力大；在动力学上则往往表现为分层性的特点，按照未反应核模型进行时，整个矿球从外而内的结构为：Fe2O3

2、Fe3O4

3、FexO

4、Fe。氢作为一种清洁能源和优良的还原剂，其在冶金工业中的应用前景越来越受到人们的重视。用氢气取代碳对铁矿石进行还原，既可以改变长期以来传统炼铁工艺对碳的依赖，同时也可以减少由于碳还原而造成的二氧化碳排放，符合钢铁工业可持续发展的技术要

5、求。高氢气浓度高炉炼铁工艺中存在气体的未充分利用、粉矿粘结等现象，并对铁矿石还原性及还原粉化也产生影响。目前，成熟的制氢方法主要是天然气、煤、重油制氢和水的电解制氢等，进一步开展低成本的制氢技术研究势在必行。关键词：氢冶金，喷吹，焦炉煤气，还原粉化ThefeasibilityofblastfurnaceblowinghydrogenrichreducinggasAbstracts:Fromthermodynamicsanddynamicsaspects,thereductionofironoreusinghydrogenisfeasible.H2andCOhavesamereduction

6、abilityin818℃.BelowittheappetencybetweenCOandO2islargerthanH2.ButaboveitH2isgreaterthanCO.Itoftenshowslayeringindynamics.Ifinthebasisofunreactedcoremodel,thestructureoforeisFe2O3

7、Fe3O4

8、FexO

9、Fefromoutsidetoinside.Asacleanenergyandexcellentreductant,hydrogenisbecomingmoreandmorevaluableinmetallurgic

10、alindustry.UsingofhydrogentorestoreironoreinsteadofcarbonishelpfultotraditionalironmakingprocessdependingoncarbonandalsotodecreaseCO2dischargebecauseofcarbonreduction.Itfitsfortherequireofsustainabledevelopmentinsteelindustry.Thehighhydrogenironmakingprocessexistforunderutilizationofgasandbondofpo

11、wderore.Italsohaseffectonthereductionpropertyandreductionpulverizationofironore.Presently,thematuremethodsofproducinghydrogencreateitfromnaturalgas,coal,bunkeroil(重油)andwater.Itisverynecessarytohaveresearchonlow-costhydrogenmakingprocess.Keywords:hydrogenmetallurgy,blowing,cokeovengas,reductiondeg

12、radation12钢铁冶金新技术高炉炼铁是完全依靠碳为还原剂的冶炼技术，据国际钢铁协会统计，2012年全球高炉炼铁的年产能已达10亿吨，还有进一步发展的趋势，这无疑需要大量高质量的碳还原剂（焦炭）。由于焦炭资源短缺，使焦炭的价格居高不下(最高价达450~500美元/t）。另外，高质量的焦炭是靠粘结性炼焦煤炼制而成的，全世界的炼焦煤只占总煤炭储量8%~10%，高炉炼铁如此高速发展，不久的将来，有耗尽炼焦煤的可能。因此，探索改变高炉炼铁完全依靠碳为还原剂的局面具有重要意义。氢作为最活泼的还原剂，其还原效率和还原速率均比碳高，氢的还原潜能是一氧化碳还原潜能的14.0倍[1]，而且氢能可运输、可

13、存储、可再生，其大规模制备技术将有望在本世纪得以实现，氢作为还原剂的最终产物是水，可达到二氧化碳的零排放。因此，用氢气取代碳作为还原剂的氢冶金技术的研究，有望为钢铁工业的可持续发展带来希望，氢冶金已得到世界各国的普遍关注。目前大规模制氢仍主要依靠化石燃料，如石油类燃料的裂解转化、氧化和煤炭气化转化；另外一种是水电解制氢。以上两种方法都存在CO2排放的问题，而利用钢铁企业的含能气体制氢或“可燃冰”制氢可以为氢冶金提供氢源并