非高爐煉鐵技術(shù)概述

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1、非高爐煉鐵技術(shù)概述：隨著焦煤資源日益減少，高爐煉鐵技術(shù)發(fā)展受到限制，非高爐煉鐵成為了日益關(guān)注的冶煉技術(shù)。文章闡述了非高爐煉鐵技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、分類(lèi)，工藝流程及特點(diǎn)，同時(shí)展望了其未來(lái)的發(fā)展前景?！　￡P(guān)鍵詞：非高爐煉鐵直接還原熔融還原非焦煤　　一、引言　　目前，生鐵主要于高爐冶煉產(chǎn)品，高爐煉鐵技術(shù)成熟，具有工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)量高，生產(chǎn)效率大等優(yōu)點(diǎn)。但其必須依賴(lài)焦煤，而且其流程長(zhǎng)，污染大，設(shè)備復(fù)雜。因此，世界各國(guó)學(xué)者逐漸著手研究和改進(jìn)非高爐煉鐵技術(shù)?！　《⒎歉郀t煉鐵工藝　　非高爐煉鐵是指以鐵礦石為原料并使用高爐以外

2、的冶煉技術(shù)生產(chǎn)鐵產(chǎn)品的方法。在當(dāng)今焦煤資源缺乏，非焦煤資源豐富的情況下，非高爐煉鐵以非焦煤為能源，不但環(huán)保，而且省去了燒結(jié)、球團(tuán)等工序，縮短了流程。因此非高爐煉鐵一直被認(rèn)為是一種環(huán)保節(jié)能、投資小、生產(chǎn)成本低的生產(chǎn)工藝。非高爐煉鐵可分為直接還原煉鐵工藝和熔融還原煉鐵工藝兩種。　　1.直接還原煉鐵工藝　　直接還原煉鐵工藝是一種以天然氣、煤氣、非焦煤粉為能源和還原劑，在鐵礦石軟化溫度下，將鐵礦石中鐵氧化物還原成鐵的生產(chǎn)工藝。據(jù)統(tǒng)計(jì)直接還原冶煉工藝多達(dá)40余種，大部分已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)[1]。目前，直接

3、還原煉鐵工藝主要有氣基直接還原、煤基直接還原兩大類(lèi)?！　?.1氣基直接還原　　氣基直接還原是指用CO或H2等還原氣體作還原劑還原鐵礦石的煉鐵方法。具有生產(chǎn)效率高、容積利用率高、熱效率高、能耗低、操作容易等優(yōu)點(diǎn)，是DRI（directlyreducediron）生產(chǎn)最主要的方法，約占DRI總產(chǎn)量的90%以上[2]。氣基直接還原代表工藝有HYL反應(yīng)罐法、Midrex-豎爐法、流化床法等[3]?！　YL反應(yīng)罐法是由墨西哥希爾薩（HojalataYLamina，HYLSA）公司于20世紀(jì)50年代初開(kāi)發(fā)的，其工

4、業(yè)化標(biāo)志著現(xiàn)代化直接還原的開(kāi)始。HYL反應(yīng)罐法具有作業(yè)穩(wěn)定，設(shè)備可靠等優(yōu)點(diǎn)，但其作業(yè)不連續(xù)，還原氣利用差，能耗高及產(chǎn)品質(zhì)量不均勻。隨后HYLSA公司將反應(yīng)罐組整合成了一座豎爐，實(shí)現(xiàn)了工藝的連續(xù)化，同時(shí)明顯提高了生產(chǎn)熱效率和生產(chǎn)率。經(jīng)改進(jìn)的HYL法即是HYL-III法。　　Midrex-豎爐法與HYL-III法相似，也是采用的是連續(xù)性豎爐作業(yè)方式，具有污染較小，能耗低等優(yōu)點(diǎn)。Midrex-豎爐法是氣基DRI生產(chǎn)技術(shù)的主導(dǎo)工藝，也是最大的直接還原流程，全球約70%的DRI產(chǎn)量是利用Midrex-豎爐生產(chǎn)工藝

5、。為提高對(duì)燃料的適應(yīng)性，Midrex公司把Corex與Midrex工藝聯(lián)合使用，開(kāi)發(fā)了煤制氣-豎爐法，年產(chǎn)量超過(guò)了180萬(wàn)噸，目前在印度有一座在正常運(yùn)行?！　×骰卜ú捎描F礦粉，省去了造塊過(guò)程，加快了反應(yīng)速率，降低了成本，提高了生產(chǎn)率。流化床流程法發(fā)展了近70年，曾開(kāi)發(fā)過(guò)H-IRON，NU-IRON和HIB、NOVALFER及FIOR法[4]131-135，但由于無(wú)法解決工藝復(fù)雜，投資大，原料要求高，粉料易粘結(jié)，能耗高等問(wèn)題均退出了歷史舞臺(tái)。目前全球還在生產(chǎn)的流化床流程只有FINMET法，共有4套FIN

6、MET裝置在運(yùn)行，總產(chǎn)能220萬(wàn)t/a，是繼MIDREX、ENERGIRON和SL-RN法之后的第四大直接還原流程法?！　?.2煤基直接還原工藝　　煤基直接還原是指以煤為主要能源，在高溫下將鐵礦石還原成金屬鐵的工藝。由于80%的氣基直接還原工藝必須依賴(lài)于天然氣，因此在天然氣資源有限，煤資源豐富的國(guó)家和地區(qū)，以煤作為還原劑發(fā)展還原鐵技術(shù)已成為近期及將來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。煤基直接還原代表工藝有回轉(zhuǎn)窯法、轉(zhuǎn)底爐法、隧道窯法等。　　回轉(zhuǎn)窯法產(chǎn)鐵量占全世界的煤基直接還原法總產(chǎn)量的95%以上。2010年，全球由煤基回轉(zhuǎn)窯

7、法生產(chǎn)的DRI約為1812萬(wàn)噸，占DRI總產(chǎn)量的25.70%?；剞D(zhuǎn)窯法包括SL-RN法、CODIR法、DRC法、TDR法、ACCAR法[4]135-141，其中SL-RN法是生產(chǎn)能力和產(chǎn)量最大的煤基直接還原工藝，產(chǎn)量占總回轉(zhuǎn)窯法的60%以上。回轉(zhuǎn)窯技術(shù)成熟，以非焦煤為能源，并可以直接使用煤炭，非常適合非焦煤豐富，天然氣缺乏的地區(qū)發(fā)展。不過(guò)還存在生產(chǎn)率低，能耗高等亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。　　與回轉(zhuǎn)窯法相比，轉(zhuǎn)底爐法規(guī)模就要小的多。但該法具有反應(yīng)速度快、流程簡(jiǎn)單、投資低、原料適應(yīng)性廣的優(yōu)點(diǎn)，特別在處理冶金廢棄物

8、以及保護(hù)環(huán)境等方面顯示出很大的優(yōu)越性和潛力。最早的轉(zhuǎn)底爐工藝是INMETCO和Fastmet工藝，主要用于含鐵廢棄物的冶煉，當(dāng)時(shí)獲得了很好的經(jīng)濟(jì)效益，但產(chǎn)出的鐵含有脈石和灰分：隨著焦煤資源日益減少，高爐煉鐵技術(shù)發(fā)展受到限制，非高爐煉鐵成為了日益關(guān)注的冶煉技術(shù)。文章闡述了非高爐煉鐵技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、分類(lèi)，工藝流程及特點(diǎn)，同時(shí)展望了其未來(lái)的發(fā)展前景。　　關(guān)鍵詞：非高爐煉鐵直接還原熔融還原非焦煤　　一、引言　　目前，生鐵主要于高爐冶煉產(chǎn)品，高爐煉鐵