炼铁基础 非高炉炼铁

1、1钢铁冶金概论 -非高炉炼铁主讲:冶金工程系 陈 韧2主要内容一、概 述二、非高炉炼铁的特点三、非高炉炼铁分类四、直接还原法五、熔融还原法六、非高炉炼铁技术经济指标3一、概 述1.1.概概 念念 非高炉炼铁法是高炉法之外，不用焦炭炼铁的各种工艺方法的统称。2.2.发展史发展史 1770年第一个直接还原法专利诞生 1 8 5 7 年 提 出 完 整 的 近 代 直 接 还 原（Chenot）构思1873建成第一座非高炉装置上世纪20年代电炉（矿热炉）炼铁70年代具备一定规模近期又重新成为研究热点4二、非高炉炼铁的特点1.不使用焦炭，焦煤仅占煤总储量5%，且现行技术只能开采30-40%，高炉法面临

2、缺乏焦煤的困境；2.反应温度与还原程度关系与高炉法明显不同；3.非高炉法钢铁厂投资少、周期短、灵活性强、适应性强；4.目前规模较小、方法多、未形成强势流程， 处于完善研究及发展中。5非高炉与高炉工艺温度与还原度关系比较高炉流程： 矿石A在高炉内升温、还原、熔化为铁水BC已达到饱和在炼钢过程脱C再去除多余氧成为成品钢液；非高炉流程： 矿石被升温、还原为海绵铁在电炉中熔化还原未还原部分得到成品钢液6钢铁生产过程产品中氧量、碳量的变化 传统方法生产工艺中冶金反应重复，高炉炼铁过程将铁、氧分离的同时还会使C、Si、Mn等元素进入铁水，必须精炼，精炼后再次脱氧，因此，工艺复杂，造成能源与原材料的消耗；

3、非高炉方法具备了一步法的特征，减少了因高温冶炼对设备和耐火材料等方面的一系列困难。7三、非高炉炼铁分类1.按还原装置分类：固定床法回转窑法竖炉法流化床法2.按还原剂分类：固体还原剂气体还原剂3.按生产方式分类：预还原法直接炼钢法熔融还原法原子能炼铁法8四、直接还原法1.1.概概 念：念： 以气体燃料、液体燃料或非焦煤为能源，在铁矿石（或铁团块）呈固态的软化温度以下进行还原获得金属铁的方法。 由于还原温度低，产品呈多孔低密度海绵状结构，含碳低、未排除脉石杂质的金属铁产品，称直接还原铁直接还原铁（DRI），或称海海绵铁绵铁。92.使用固体还原剂举例(SL-RN法)工艺过程工艺过程: : 次烟煤+粗

4、选铁砂多层炉内不完全燃烧800煤干馏铁砂预还原从回转窑尾加 入 加 热 9 5 0 -1000 铁砂被还原至金属化率90% 料人水冷筒冷却至120 磁选机分选海绵铁送炼钢车间103.使用气体还原剂举例(Midrex法)工艺过程工艺过程: :天然气天然气+ +净化炉顶气净化炉顶气(300-(300-400)400)混合室混合室重整炉重整炉(Ni(Ni催化剂催化剂) ) 900-950 900-950 反应反应: :CHCH4 4+H+H2 2O=CO+3HO=CO+3H2 2CHCH4 4+CO+CO2 2=2CO+2H=2CO+2H2 2还原气还原气竖炉竖炉( (炉料炉顶加入炉料炉顶加入) )

5、 停留停留6h 6h 冷却带冷却带N N2 2冷却冷却至至100 100 炉料排出炉料排出11五、熔融还原法1.1.概概 念：念： 以非焦煤为能源，在高温熔融状态下进行铁氧化物还原，渣铁能完全分离，得到类似高炉的含碳铁水，其目的在于不使用焦炭。122.一步法-Dored法工艺介绍一步法： 是在一个反应器中完成矿石还原熔炼的全过程；优缺点： 工艺流程短，设备简单，实际应用中存在能耗高及高FeO渣严重侵蚀炉衬的难题，至今尚未得到解决。133.二步法-KR法(COREX法)工艺介绍二步法： 将 熔 融 还 原过程分为固相预还原及熔态终还原并分别在两个反应器中完成；优点： 改 善 了 能 量利用，降低了渣中FeO浓度。14六、非高炉炼铁技术经济指标1.单位容积利用系数：每立方米反应器有效容积每天的产品量，即=Q/Vu， t/（m3.d）2.2.单位容积出铁率：单位容积出铁率：每立方米反应器每天生产产品中金属铁量，即Fe=. m， tFe/（m3.d）m-金属化率，%153.3.煤气利用率：煤气利用率：参与还原反应的气体与还原反应生成气体之比，即g=（CO2+H2O）/（CO+H2+CO2+H2O），%4.4.产品金属化率：产品金属化率：所得产品中