高效低耗的新型直接还原工艺开发

高效低耗的新型直接还原工艺(gōngyì)开发

东北大学沈峰满2014.11.06苏州共二十三页报告内容1.

开发非高炉炼铁(liàntiě)工艺的必要性2.PSH工艺的开发2.1PSH工艺原理2.2PSH工艺特点2.3PSH工艺的试验例

2.4PSH工艺的适用性3.结语--PSH工艺与单料层操作比较共二十三页作为高炉炼铁的辅助手段作为制备高端产品的原料不需要冶金焦煤以及炼焦、烧结(shāojié)等工艺、环境负荷小因地制宜、机动灵活，流程短、投资较小、见效快有利于处理量偏少的特殊矿、含铁废料等非高炉炼铁(liàntiě)工艺非高炉炼铁工艺分类熔融还原直接还原1.开发非高炉炼铁工艺的必要性共二十三页●隧道窑（效率低、生产能力小、能耗(nénɡhào)高、污染大，但工艺成熟、简单、还原铁粉，金属化率高）●链篦机—回转窑（设备故障率高、对原料要求苛刻（球团强度，煤种）、难以实现自动化、单机20万t/a，需两步法，技术成熟）●转底炉（能耗高、金属化率低、强度低，但反应速度快、适于处理冶金废弃粉尘）●竖炉（规模大(250万t/a)、效率高、技术成熟，但对原料及还原气体要求苛刻）●流化床（效率高（还原好），但气体利用率低、能耗偏高）●

PSH（高温高料层）工艺关于直接(zhíjiē)还原工艺3

PSH工艺简介2.PSH工艺的开发共二十三页2.1PSH工艺(gōngyì)（PairedStraightHearth）原理氧化(yǎnghuà)室：CO+1/2O2→CO2+Heat还原室：C+Ore+Heat→DRI+COCO2COHeat再氧化（转底炉）单料层操作●

金属化率偏低●

碳耗较高CO/CO2=2.0共二十三页为了克服(kèfú)以往直接还原工艺存在的问题：●金属化率低●生产效率低●产品强度低有必要开发新工艺，使之达到：1)防止再氧化2)高生产效率3)高强度PSH工艺共二十三页PSH炉的侧视图俯视图球团运动(yùndòng)方向俯视图气体(qìtǐ)流动方向PSH工艺示意图共二十三页辐射传热CO→CO2，燃料(ránliào)利用率加快球团收缩加快反应速度，提高生产率

（1）高温(gāowēn)2.2PSH工艺特点共二十三页PSH工艺(gōngyì)氧化(yǎnghuà)性气氛保护性气氛防止DRI再氧化煤气完全燃烧成CO2

提高生产效率可以使用烟煤（2）高料层共二十三页TFeFeOSiO2CaOMgOAl2O3LOIH2O63.2626.996.680.150.120.20-1.457.22铁矿(tiěkuànɡ)粉化学成分，mass%（-200mesh

）煤粉成分(chéngfèn)，mass%（-60mesh

）ProximateanalysisAshanalysisFixedCTotalCAshVMSiO2Al2O3Fe2O3MgOCaO61.3177.59.3826.0049.1429.9810.220.705.37

2.3PSH工艺试验例共二十三页球团尺寸：16~22mm球团层数：4-5层料层总高度：75-80mm炉内还原时间：45-55minC/O=1.2（全碳）坩埚预热取料后空气中自然(zìrán)冷却试验(shìyàn)参数共二十三页（1）料层的收缩(shōusuō)与传热共二十三页（2）金属化率45min：92.28%50min：93.63%55min：96.27%图.还原(huányuán)时间对DRI金属化率的影响PSH工艺(gōngyì)简介共二十三页传统方法：kgDRI/m2.h（产量(chǎnliàng)）科学方法：kgMFe/m2.h=kgDRI/m2.h×MFe/DRI（产质量）（产量）（质量）（3）生产(shēngchǎn)效率16~18mmMD>85%图.料层高度和还原时间对生产效率的影响共二十三页DRIGreenBall10mm（4）DRI强度(qiángdù)与密度PSH工艺(gōngyì)简介共二十三页操作特点：高温（1500℃

，C完全燃烧）高料层（5～6层球团，下层还原可防止上层DRI再氧化(yǎnghuà)）生产特点：高金属化率高生产效率高强度和密度高能源利用率

PSH工艺特点(tèdiǎn)汇总共二十三页普通(pǔtōng)矿石爆裂(bàoliè)矿石特殊矿（高熔点）特殊矿（低熔点）2.4PSH工艺的适用性适用适用适用不适用共二十三页No.项目单层球团高温高料层（PSH）1金属化率一般小于75%大于90%2DRI密度与强度典型的“海绵”铁，密度小于生球，强度低，不利于运输DRI收缩后密度大，强度高，有利于运输3燃料利用率燃料不能完全燃烧。若CO/CO2=2，燃烧发热值17MJ/kg-C燃料完全燃烧。可使CO/CO2=0，燃烧发热值32.8MJ/kg-C

4生产率生产率与金属化率密切相关，金属化率为75%时，RHF产质率约26kgFe/m2/h(新日铁君津)生产率高，金属化率达85%以上，产质率可达67.2kgFe/m2/h5设备构造直线形式，构造简单、易于制造与操作3.结语--PSH工艺与单料层操作(cāozuò)比较共二十三页2014.11.06（苏州）

谢谢(xièxie)！共二十三页熔融(róngróng)还原预还原(huányuán)FeOxCO/CO2（1）预还原——熔融还原熔融还原→CO/CO2→预还原→FeOx→熔融还原……熔融还原工艺产能大共二十三页（2）直接还原(huányuán)——熔化C+Ore+Heat→CO+DRI还原(huányuán)室CO2CO氧化室CO+1/2O2→CO2+Heat直接还原铁水C+1/2O2=CO+Heat熔化C+O2→CO2+Heat共二十三页理想状态下，室温(shìwēn)Fe2O3→1550℃铁水，转化率为100%图1熔融(róngróng)还原碳耗图2直接还原+熔化碳耗•M直接还原工艺能耗低共二十三页内容(nèiróng)总结高效低耗的新型直接还原工艺开发。不需要冶金焦煤以及炼焦、烧结等工艺、环境负荷小。因地制宜、机动灵活，流程