非高炉炼铁情况

非高炉炼铁2009年9月直接还原炼铁世界直接还原铁DRI/HBI产量年份产量(万吨)20045460200556992006597920076569200868502007年直接还原铁产量约占世界生铁产量10.5亿吨的6.2%工艺(%)2004200520062007Midrex64.161.359.760.4HYL-Ⅲ18.919.718.419.6HYL-Ⅰ1.9Finmet2.92.32.22.1其他气基＜0.10.0400煤基12.116.519.717.9各直接还原工艺生产量的占比直接还原气基法用天然气经裂化产出H2+CO气体作为还原剂,在竖炉、罐式炉或流化床内将矿石中的氧化铁还原成海绵铁。主要有Midrex、HYL、FIOR法等。煤基法用煤作还原剂,在回转窑、隧道窑等设备内将铁矿石中氧化铁还原成海绵铁。主要有FASMET法等优点1、流程短，直接还原铁+电炉炼钢。2、不用焦碳，不受炼焦煤短缺的影响。3、污染少，取消了焦炉、烧结等工序。4、S、P等有害杂质与有色金属含量低，有利于电炉冶炼优质钢种。缺点1、对原料要求较高。2、气基要有天然气（CO+H2）。3、煤基要用灰熔点高、反应性好的煤。4、海绵铁的价格一般比废钢价格要高。竖炉法生产技术成熟、设备可靠、单位投资少、生产率高（利用系数8~10t/m3d）、单炉产量大（达180万t/a）、产品成本低等优点，需天然气等作还原剂，受气源和地区的限制。回转窑法目前较多，单位投资高、生产率低（利用系数~0.42t/m3d)、单炉产量低(15~18万t/a)、生产成本较高。用煤作燃料和还原剂是优点。Midrex直接还原工艺CO+H2~95%850℃～900℃Midrex生产工艺基本流程Midrex产品成分和生产消耗Midrex产品成分项目TFe%Fe%金属化率%C%P%S%脉石%堆密度kg/m3DR90~9483~8992~951.0~3.50.005~0.090.001~0.0328~6.01600~1900DRI90~9483~8992~950.0~3.50.005~0.090.001~0.0328~6.01600~1900HBI90~9483~8992~950.5~5.30.005~0.090.001~0.0328~6.02400~2600生产消耗项目铁矿石t天然气GJ氧m3电耗KWh水m3工时h/t排料温度℃DRI1.422.25*4.1812951.201~0.240HDRI1.452.30*4.1812951.201~0.2700HBI1.452.35*4.1812951.201~0.280HYL反应罐法工艺流程气流床粉煤气化为基础的

直接还原炼铁过程以气流床粉煤气化为基础的直接还原炼铁过程HYL-Ⅲ直接还原炼铁装置图HYL-Ⅲ

竖炉结构及

边界操作条件HYL-Ⅲ系统的气体成分(例)气体主要成分(摩尔分数)%新鲜还原气炉顶气进炉还原气冷却气H287.5848.8385.1982.78CO11.407.8312.2813.18CO20.424.300.240.062H2O0.09737.100.390.76CH40.00340.0400.0380.064H2S+COS5.610.00840.00650.012总流量(m3/tDRI)692.021372.631378.58583.58HYL-Ⅲ改进ZR工艺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。HYL-ZR是一种新型气基自重整直接还原工艺。可以利用煤制气、焦炉煤气(COG)、Corex工艺产生的煤气、高炉煤气、氧气顶吹转炉煤气来还原铁矿石(球团矿或球团矿/块矿的混合物)，生产海绵铁。通过在自身还原段中生成还原气体(现场重整)实现最佳还原效率。用煤制气的HYL-ZR工艺BL直接还原工艺竖炉设计日产5t(200kg/h)比其他煤基炼铁方法减少排放CO240%、NOX86%、SO281%。还原煤气成分从德士古原始煤气成分点(H2/CO=0.85)调整到:Midrex还原气成分点(H2/CO=1.2～1.7)HYI-Ⅲ还原气成分(H2/CO达到7.9)。气基直接还原工艺的操作结果矿石/球团(kg/t)块矿(kg/t)粉矿(kg/t)天然气(GJ/t)电功率(KW/t)氧(m3/t)产品Midrex12003009.793.030DRI/HBIHYL-Ⅲ118129510.79834DRI/HBIFinmet150013.3165-HBIFASTMET工艺工艺特点:以煤粉为还原剂,摆脱了天然气地域分布不均的限制,对煤质的要求也不那么严格,故其应用地域广泛;主要设备为环形转底炉,该工艺设备简单,投资省,能耗较低;

对炉料的强度要求不高;炉料在转底炉内停留时间短(约20min),操作容易.FASTMET/FASTMETL的流程图ITmk3工艺流程ITmk3-电炉流程和高炉-转炉流程CO2排放量估算比较IDI-DRyIronProcessRHF

干铁法转底炉流程高炉炼铁和各种直接还原炼铁的比较工艺名称还原剂还原温度℃还原时间h铁的状态和含铁量%适用处高炉炼铁法焦碳15508铁水,含铁96临海,煤矿产地直接还原法Midrex法天然气9006DRI85天然气产地代高炉Fastmet法煤135010minDRI78炼铁粉尘制球团Fastmelt法煤1350~15501铁水,96代替高炉供应铁水ITmk3法煤145010min粒铁,97在铁、煤矿产地建厂熔融还原炼铁熔融还原炼铁工艺熔融还原：是指不用高炉冶炼液态生铁的工艺过程，包括COREX、FINEX、HIsmelt等方法。目前世界共计七套生产装置：其中COREX装置5套；FINEX装置1套；HIsmelt装置1套；在建COREX装置3套，其中印度2套，中国1套；熔融还原装置的生产能力～1100万吨。COREX是奥钢联开发的一种用煤和球团矿(块矿)生产铁水的新炼铁工艺,也是目前唯一产业化的熔融还原炼铁工艺,它生产的铁水质量能与高炉铁水相当,和高炉工艺相比,它不仅能使用非炼焦煤直接炼铁,而且工艺流程短、投资省、生产成本低、污染少。C2000目前作业率大于94%,使用85%球团矿和15%块矿时,煤耗可达950kg/t(包括4%焦炭),氧耗580m3/t,铁水硫的质量分数低于0.02%,硅的质量分数0.4%～016%。熔融还原装置统计表公司装置名称数量能力（万吨/年）投产时间ISCORCOREX-10001301989年末(现已停产)POSCOCOREX-20001801995年11月SALDANHACOREX-20001801998年JINDALCOREX-200021601999年8月、2001年4月宝钢COREX-300011502007年西澳KWINANAHIsmelt1802005年POSCOFINEX1802003年5月POSCOFINEX11502007年ESSARCOREX-20002170在建宝钢COREX-30001150在建780+320COREX3000熔融还原炼铁工艺物料平衡收入项/kg支出项/kg焦煤947.00生铁1000O2803.39炉渣334.36N2

37.50煤气2047.59熔剂335.00水135.79矿石1438.50炉尘43.65总计3561.39总计3561.39系统热平衡热收入项热量/kJ百分数/%热支出项热量/kJ百分数/%成渣热190160.221.31氧化物的分解与脱硫6831029.0546.99碳素氧化热1243134585.51碳酸盐分解热497258.123.42H2氧化热182689712.57水蒸汽带走热69755.460.48CH4生成热88741.570.61游离水蒸发热133389.640.92

水分分解吸热627057.164.31

铁水带走热11730008.07

炉渣带走热588473.64.05

煤分解热11693368.04

炉尘带走热54610.930.38

煤气带走热1693433.911.65

热损失1699800.6111.69合/p>

与高炉炼铁工艺能耗比较高炉炼铁工艺的最大优点是热效率高。对COREX3000熔融还原炼铁工艺进行物料平衡和热平衡计算,并与综合燃料比为548.15kg/t(煤比为140kg/t)的高炉热平衡计算结果比较,COERX的吨铁热量消耗远高于高炉的热耗。COERX的吨铁热耗为14537144kJ/t高炉的吨铁热耗为11404207kJ/tCOERX比高炉多耗热3132937kJ/t,相当于高炉总热收入的27.5%。COREX3000熔融还原炼铁工艺

与高炉炼铁工艺能耗比较生产实践表明,COREX生产的铁水质量与高炉相当,在环境保护方面有巨大优势。它存在的主要问题在于要求使用粒径6～40mm的块煤及少量焦炭,吨铁氧耗较高,但它产出大量有价值的中热值煤气。COREX工艺和相同产能的焦炉+烧结+高炉工艺相比,二者的煤耗之比为:1.1∶0.62t/t;氧耗之比为:540∶(50+热风)m3/t;而能源输出量之比为:15∶4GJ/t。成分COCO2H2H2OCH4N2/ArH2S灰尘数量38-4530-3515-23饱和1-2平衡＜100＜5COREX3000熔融还原炼铁工艺

与高炉炼铁工艺能耗比较COREX输出煤气的成分和数量与此工艺所用煤的种类和成分有关,通常煤气的吨铁发生量约为1800m3,发热量为7500kJ/m3,绝热点火温度为1780℃,接近于天然气的1940℃,略高于高炉煤气的1450℃。传统工艺流程先进钢厂与COREX新工艺钢厂排放量比较项目新水用量M3/t钢废水M3/t钢SO2Kg/t钢烟粉尘Kg/t钢CODKg/t钢NOxKg/t钢生产水复用率%宝钢股份公司2003年4.571.071.780.770.0541.8797.6宝钢股份公司2004年4.071.032.130.570.052N.D97.7蒂森钢铁公司2004年3.20.08N.D0.5N.DN.D96浦项钢铁公司2002年3.491.270.950.230.01141.0498撒丹那COREX厂2003年2.540＜0.380.3600100高炉与COREX的废水污染比较单位(g/t)高炉流程COREX流程耗氧成分29.9817.76酚6020.04氰1200.01氨1511FINEX熔融还原工艺流程高炉与FINEX工艺的环保比较单位(g/t)高炉FINEX附加设备焦炉+烧结制氧粉尘1.20.13SO21.40.05NOX1.10.11FINEX和高炉流程生产成本比较据浦项产业科学研究院资料,直接使用粉矿作原料,FINEX的成本比高炉低15%。另据沙钢和毕梦林、薛传钊的考察报告,预计同一地点的FINEX生产成本要比高炉低20%左右。重庆钢铁设计院按中国条件对1500高炉和FINEX的单位铁水制造成本进行详细分析,并得出以下两组数据:1、按历年回归价计算,FINEX吨铁成本为843.5元,高炉吨铁成本为963.1元,吨铁成本约低12.4%。2、按2004年1季度价格计算,FINEX吨铁成本为1203.5元,高炉吨铁成本为1390.4元,吨铁成本约低13.4%。几份资料都说明吨铁成本比高炉约低12.4%~20%。据有关设计院测算,当建设两座C2000的COREX装置和一座MIDREX竖炉时,可年产铁水130万吨,DRI80万吨,每吨铁载体的平均生产成本为919元,不仅低于废钢(国产的和进口的)价值,且含杂质少,对提高电炉钢的质量十分有利。FINEX和高炉投资比较据重庆钢铁设计院资料,对年产铁水105万吨规模的炼铁系统进行投资比较,高炉系统为103500万元,FINEX系统为120860万元,高炉投资较低,仅为的FINEX的86%,而FINEX系统投资偏高的原因在于技术费用高。据韩国产业科技研究院资料,FINEX系统的投资低,仅为高炉系统70%。据分析重庆院资料主要受技术费用高的影响,据说包括部分设备在内的技术费用高达46.5%,浦项资料可能是按预还原料不压块采用空气输送的方案测算,现在需要热压块输送,就要增加费用。HIsmelt熔融还原工艺流程HIsmelt熔融还原工艺流程国内行业投资还没有比较标准。目前就单独建设HIsmelt工厂的投资与同产量高炉相比较还是高,只有和烧结、焦化等设备联合计算才可以体现总体投资低,但是考虑到设备的国产化,HIsmelt装置应该低于现代化高炉的投资。几种熔融还原炼铁工艺技术的比较类别COREXFinexHIsmelt技术成熟度及风险较成熟、风险较小较成熟但有嫁接的接口问题，有一定风险正在试验中，有较大的风险原、燃料要求块矿、块煤、球团、少量粉矿和焦碳粉矿、块煤、少量焦碳粉矿、粉煤投资成本较高最高较低生产成本较高较低最低系统结构复杂最复杂较简单产品铁水和煤气、使用好煤气是效益的关键铁水和煤气、使用好煤气是效益的关键铁水不适合直接炼钢低热值煤气利用环保排放良好良好良好指标项目COREX（南非）Finex（韩国）HIsmelt（澳大利亚）几种熔融还原炼铁工艺技术的比较类别COREXFinexHIsmelt原料（mm）6~30块矿+10~15球团铁矿粉铁矿粉0~6还原剂（mm）8~40非焦煤粉非焦煤粉非焦煤粉预热预还原设备竖炉流化床循环流化床预热温度（℃）~800~750~850预还原率（%）＞9080~90~22二次燃烧率（%）0560~80终还原反应器竖炉型熔融气化炉竖炉型熔融气化炉立式铁浴炉传热效率（%）≥8085煤耗（kg/t）900~10001000~1100900~950氧耗（m3/t）520540235几种熔融还原炼铁工艺技术的比较类别COREXFinexHIsmelt煤气量（m3/t）180020002765煤气热值（MJ/m3）7.03.2预还原料金属化率(%)92~9580~85铁水温度(℃)1450~15501450~15501440~1530铁水成分(%)C:4.3;Si:0.35S:0.04;P:0.09C:4.0~5.0;Si:0.2~0.8S:＜0.03;P:＜0.1C:3.8;Si:＜0.01~0;S:＜0.08;P＜0.03渣中FeO含量高主要设备还原竖炉+熔融气化炉+制氧机多级流化床+DRI密压块设备+熔融气化炉+制氧机原料破碎+循环流化床+熔融炉+制氧机成熟程度2007年11月26日150万吨/年项目竣工投产2007年5月30日150万吨/年项目竣工投产2005年11月80万吨/年项目竣工投产高炉、COREX、Finex等技术

生铁质量比较工艺高炉COREXFinexHIsmeltROMELT还原剂焦碳块煤块煤粉煤粉煤矿石块矿块矿粉矿粉矿粉矿出炉温度℃1450~15501450~15501450~15501440~15301350~1500W（C）%4.0~5.04.0~5.04.0~5.03.0~4.24.0~4.8W（Si）%0.2~0.80.2~0.80.2~0.80.010.01W（S）%0.01~0.050.01~0.050.01~0.050.15~0.250.15~0.25W（N）10-6602020＜15060现有主要炼铁方法

主要技术经济指标比较项目特大型高炉小型高炉COREXFINEXHIsmelt燃料比(kg/t)50060010001000800入炉焦比(kg/t)28045050~18050~1800煤比(kg/t)210150820~950820~950800粒度mm0~30~310~4010~400~6氧耗(m3/t)20080550550300输出煤气量(m3/t)15001700170017002200煤气热值(KJ/m3)31403767753575352512现有主要炼铁方法

主要技术经济指标比较项目特大型高炉小型高炉COREXFINEXHIsmelt最大炉缸面积利用系数(生产率)(t/m2d)7063636350日产铁能力(t/d)2500~120001000~25002000~44002000~44002000铁水w(S)%0.030.030.050.050.10高温区活动部件无无多多较多年设备利用率%9898938030铁水成本%1.01.01.31.31.0全流程单位投资1.00.80.91.30.7COREX和直接还原联产使用COREX煤气用Midrex生产HBI工艺C2000及Midrex800熔融还原/直接还原炼铁流程萨尔达纳CorexC2000每吨铁水输出热值为7350kJ/m3的煤气(CO+H2>65%)2000m3左右,经过脱CO2处理后才能送入Midrex竖炉作还原气,一般经过处理后的热煤气中CO含量为65%,H2为20%。生产直接还原铁时球团矿和块矿比为42∶58,Midrex竖炉的设备利用率为90%,年产量约为75万t,直接还原铁的金属化率92%,含碳1.6%。撒丹那钢厂C2000及Midrex800熔融还原/直接还原联合炼铁工艺的效果吨钢固废为0.9kg/t，炉渣、含铁泥尘、轧钢铁鳞、除尘灰等被全部被循环利用，或制成水泥或建材；吨钢耗水2.54m3/t，无废水排放；降尘量0.36kg/t；排放SO2＜0.38kg/t。由于煤气梯级循环利用，1t煤可生产1t铁水和1t直接还原铁，钢厂每吨热轧产品仅耗煤570kg/t，耗液化气12kg/t，耗焦碳86kg/t，耗电1150KWh/t，实现了真正的废水和固体废弃物零排放，清洁生产和能耗达到了国际先进水平。COREX与HYL熔融还原/直接还原

炼铁流程南非SALDANHA

钢厂项目

工艺流程韩宝钢铁公司

第三炼钢联合厂

生产