直接还原铁回转窑铁磷还原法生产工艺
一、直接还原铁
是精铁粉或氧化铁在炉内经低温还原形成的低碳多孔状物质，其化学成分稳定，杂质含量少，主要用作电炉炼钢的原料，也可作为转炉炼钢的冷却剂，如果经二次还原还可供粉末冶金用。
二、直接还原铁生产工艺概述
1、什么是直接还原炼铁法？
直接还原炼铁法是在低于矿石熔化温度下，通过固态还原，把铁矿石炼制成铁的工艺过程。
2、常用的直接还原炼铁法有哪些？
在工业上应用较多的有铁磷还原法，铁精矿粉还原法等，即将轧钢氧化铁磷或精矿粉经还原铁压块机压制成块后，装入焙烧管进窑焙烧，生产出了优质还原铁。
直接还原铁经粗破（将直接还原铁锭破成块状）中破（将块状直接还原铁破碎成0～15mm的颗粒状）后，再经过磁选，去除SiO2、、CaS和游离碳等杂质。用户可再次使用还原铁压块机压制直接还原铁颗粒，使直接还原铁颗粒成型并达到一定的堆比重g/cm3要求。直接还原铁破碎颗粒直接影响压块物理特性（压缩性、成型性、堆比重g/cm3）对特钢生产起到至关重要的作用。
三、铁磷还原法概述
1、什么是铁磷？
铁鳞又称氧化铁皮、氧化皮。在钢材加热和轧制过程中，由于表面受到氧化而形成氧化铁层，剥落下来的鱼鳞状物。铁鳞可用作氧化剂和制铁粉的原料。
轧钢氧化铁磷是钢材在加热炉中加热后在轧制过程中，其表面氧化层自行脱落而产生的。
2、为什么用氧化铁磷？有什么注意事项？
还原海绵铁可采用热轧沸腾钢氧化铁磷作原料，因为沸腾钢氧化铁磷中的TFe、C、S、P化学成分含量，能满足还原海绵铁生产的技术要求。在还原海绵铁中最好不要以高碳钢或合金钢氧化铁磷为原料。
3、什么是铁磷还原法？有哪些类型？
铁鳞还原法就是以铁鳞为原料的直接还原法生产工艺。铁鳞还原法生产过程可分为粗还原与精还原。
在粗还原过程中，铁氧化物被还原，铁粉颗粒烧结与渗碳。增高还原温度或延长保温时间皆有利于铁氧化物还原、铁粉颗粒烧结，但会生产部分渗碳。鉴于在精还原过程中脱碳困难，在粗还原过程中，控制铁氧化物还原到未渗碳的程度是必要的。还原温度约为1100℃。粗还原得到的海绵铁的含铁量>95%，含碳量<0.5%。
随后，在精还原过程中，将粗还原的海绵铁粉碎到小于100目，于氨分解气氛或纯氢中，在800——1000℃的温度下进行精还原，即退火与脱碳。在精还原过程中，轻微烧结的铁粉块，经粉碎、筛分、调整粒度，即制成最终产品——铁粉。精还原铁粉含铁量>98%。
四、回转窑直接还原法概述
1、什么是回转窑直接还原法？
回转窑直接还原法是以连续转动的回转窑作反应器，以固体碳作还原剂，通过固相还原反应把铁矿石炼成铁的直接还原炼铁方法。生产炼钢海绵铁的主要方法有SL/RN法、CODIR法、DRC、TDR、ACCAR等。
2、回转窑直接还原法工艺简介
回转窑直接还原是在950～1100℃进行的固相碳还原反应，窑内料层薄，有相当大的自由空间，气流能不受阻碍的自由逸出，窑尾温度较高，有利于含铁多元共生矿实现选择性还原和气化温度低的元素和氧化物以气态排出，然后加以回收，实现资源综合利用。
由于还原温度较低，矿石中的脉石都保留在产品里，未能充分渗碳。由于还原失氧形成大量微气孔，产品的微观类似海绵，故也称海绵铁。
3、回转窑直接还原法工艺流程
回转窑法工艺流程，一般如下图所示。回转窑是与水平稍呈倾斜放置在几组支撑托轮上、内衬耐火材料可连续旋转的筒形高温反应器。作业时，将一定粒度的铁矿石(块矿、球闭矿)、部分还原煤(包括返回炭)和脱硫剂按比例连续从窑加料端(尾端)加入，随着窑体转动(0.5～1.2r/min)，物料受摩擦力被带起一定高度并因重力作用翻滚落下，同时向窑排料端(低端)前移一小距离。在窑排料端还设有还原煤喷送装疆，靠高压空气将适宜粒度的还原煤送入窑内，调节喷送空气量能有效地控制喷入距离和分布。窑内物料加热和反应热由排料端和沿窑长装
设的伸入窑内的供风管送入空气(一次风和二次风)，燃烧窑内还原煤释放的挥发分、还原反应生成的CO和碳提供。如热量不足，可在窑头增设煤粉烧嘴补充。物料在前移过程中逐渐被逆向的热气流加热，完成干燥、预热、碳酸盐分解、脱硫、铁氧化物(或其他元素)还原和渗碳反应等。调节各风管供风量、煤粉和还原煤数量、粒度和分布，可灵活的控制窑内温度和分布。使入窑铁矿石在窑内停留8～10小时和950～1100℃下转变成海绵铁。
有些回转窑为扩大高温还原带长度，在预热段安有埋入烧嘴，空气送入料层燃烧窑尾还原煤释放的挥发分，提高预热段温度。从排料端排出的高温料通过溜槽落入冷却筒。靠筒外喷水(或内、外同时喷水)将料冷却到120℃以下。为改善物料运动强化冷却，筒内装有扬料板。在回转窑卸料端及冷却筒两端安装有密封装置，生产时维持微正压，防止空气吸入发生再氧化。冷却后的物料经筛分分级、磁选分离得出磁性颗粒料(直接还原铁)、磁性粉料、非磁性颗粒料和非磁性粉。磁性粉料拌加黏结剂后压成块，与直接还原铁一起供电炉炼钢。非磁性颗粒料含较高固定碳，可作还原剂重新利用。
4、回转窑直接还原法技术指标
因回转窑还原温度较高(950～1100℃)，产品比较安定，通常不需钝化处理。回转窑直接还原铁含碳低(0.05％～0.3％)，S、P均<0.03％、金属化率按要求控制在88％～93％。
5、回转窑直接还原法工作原理
经预热装置或直接进入回转窑简体的物料与窑头的燃烧气体按逆流方式进行热交换。物料从窑尾至出料端经过干燥、预热、分解、煅烧及冷却等段带。燃烧装置设在窑头，喷入燃料，燃烧的烟气受排烟装置(烟囱或排烟机)造成的负压的影响沿筒体上升流动，与物料逆向相遇进行热交换，并从窑尾排出。
回转窑简体呈3％～3．5％的斜度安装，并以1～2r／min慢速旋转，自窑尾端加入的物料沿窑体以翻滚及滑动的方式朝窑头出料端移动，最后从出料端卸出。窑内各段带的分配及其长度随加入物料的性质及其在加热过程中的物理化学变化不同而有所差异。煅烧带以辐射传热为主，预热带则以对流和传导传热为主。从窑尾排出的烟气温度较高，一般可达900～1100℃。
为了有效地利用余热，可在窑的加料端设置各种原料预热装置或余热锅炉。出窑的熟料温度有的高达1000～1300℃。在窑的出料端设置熟料冷却装置，以便回收余热。熟料冷却至250℃以下时进入下一工序。
6、回转窑设备组成
回转窑设备主要由筒体、滚圈、支承装置、传动装置、窑头罩、密封装置、集尘室、燃烧装置及热烟室等部分构成，详见下图：
(1)筒体。回转窑的筒体由钢板卷成，从铆接已发展为全部焊接。筒体应具有足够的刚度和强度，以保证在安装和运转中轴线的直线性和截面的圆度。筒体内衬耐火材料，起保护简体和减少散热的作用，简体衬砖应能满足操作条件的要求。预热带一般采用粘土砖，烧成带根据煅烧温度、化学侵蚀等因素选择。煅烧粘土的回转窑一般采用粘土砖或3等高铝砖砌筑；高铝矾土回转窑一般采用高铝砖砌筑；镁质、镁质合成砂、白云石砂、活性石灰回转窑则采用碱性砖砌筑。筒体两端设有窑口护板，防止筒体因受灼热物料或高温烟气作用而变形开裂以及导致筒体的窑衬脱落。由于窑口工作温度有时高达1000～1300℃，故窑口护板应由可以更换的耐热、耐磨材料制成，必要时还采用风冷或水冷措施。
(2)滚圈。简体上装有若干个滚圈(轮带)，将筒体分成数跨。简体、窑衬、物料及窑皮等所有回转部分的重量均通过滚圈传递到支承装置上。滚圈由耐磨性好，接触疲劳强度高的碳钢、合金钢铸成或锻造。滚圈截面形状有矩形和箱形两种，当前多数采用矩形截面滚圈。滚圈与筒体之间留有适度的间隙，既可增强筒体刚度，又不致使筒体和滚圈产生较大的热应力。
(3)支承装置。承受着回转设备的全部重量。对简体起着轴向与径向定位作用，使其能安全平稳的运转。支承装置由托轮、托轮轴、托轮轴承、挡轮及底座等部分构成。托轮直接与滚圈接触。各组托轮轴线必须与简体中心线平行，且两
组托轮中心与筒体断面中心的三点连线应形成等边三角形。托轮宽度略宽于滚圈，由耐磨铸钢制成，托轮断面有单轮幅、双轮幅及三轮幅等3种结构，安装方式有心轴式和转轴式2种。转轴式托轮轴一般是热配合装配。托轮轴承结构形式分滑动轴承、滚动轴承及滑动一滚动轴承等，大多采用滑动轴承。滑动轴承的瓦衬镶在球面瓦上，形成球面接触，能自动调心，油勺带油润滑，球面瓦窜水冷却，轴端设有止推盘，轴肩有止推环以承受轴向推力。轴承固定在型钢底座上，并有调整托轮位置用的顶丝。滚动轴承虽具有结构简单，摩擦阻力小，电耗低等优点，但大型轴承的一次性投资大，寿命较滑动轴承低。除前苏联在大直径回转窑的支承装置上采用滚动轴承外，美国、丹麦和日本等国的回转窑均采用滑动轴承，中国仅在中小型回转窑上有的采用滚动轴承。挡轮的作用是限制或控制筒体轴向窜动。窑体支承装置的组数称为窑的档数。可在一档或数档支承装置上装有挡轮，称为带挡轮支承装置，除液压挡轮外，一般只在靠大齿圈附近的滚圈两旁装一组挡轮。挡轮按其功能分为“信号挡轮”，“推力挡轮”及“液压挡轮”。“信号挡轮”多数用在旧式窑上，它不是防止窑体轴向窜动的止挡装置，只起信号作用。“推力挡轮”承受窑体下滑力，限制筒体轴向窜动。“液压挡轮”是通过液压装置推动挡轮，迫使简体作轴向运动，保证滚圈和托轮在全宽度上均匀磨损及简体直线性以减少动力消耗。这种装置可同时采用几个小型液压挡轮，共同承受窑体轴向窜动力，特别适用于大直径多挡数的回转窑。
(4)传动装置。通过减速机构将动力传递给用弹簧板固定在简体上的大齿圈，使筒体作慢速回转。由于运输和安装的要求，齿圈为两半剖分式，其齿数均为偶数。弹簧板有切向和纵向两种。窑传动装置特点是传动比大，要求平滑无级调速，起动力矩大。分为主传动和辅助传动两个系统。主传动系统多数由主电动机、主减速机、齿轮和大齿圈组成，亦可中间再加一级半敞开齿轮或皮带传动，或采用两套电动机和减速机构的双传动方式。主电动机应有调速功能。
辅助传动系统的作用是当主电动机或主电源发生故障时定期转动窑体，避免筒体产生变形与弯曲，在窑体砌砖或检修时亦使用。由辅助电动机带动辅助减速机，通过离合器与主减速机的高速轴相连。辅助电动机与主电动机分别用不同电源供电。辅助电动机也可用柴油发动机代替。
(5)窑头罩。连接筒体窑头端与冷却装置，罩内砌有粘土砖，并设有监视窑内燃料和物料燃烧情况的看火孔和检修门。窑头罩有固定式和移动式2种。大型回转窑多数采用固定式。
(6)密封装置。防止从窑的回转部件与固定装置间隙处吸入空气或窑内携尘的气体外泄。有窑头，窑尾密封之分，窑头罩与简体间的密封称窑头密封；集尘室与简体间的密封称窑尾密封。密封装置的基本要求首先是密封性能好，能适应运转时简体圆度公差值和轴向窜动幅度；此外是结构简单，维修方便，耐磨损且不影响窑的热工制度。密封装置有迷宫式(曲径式)，接触式(摩擦式)和气封式等3种。也可将上述两种或3种综合应用。
(7)集尘室。设于窑尾端，由红砖砌筑，内砌筑粘土砖，外部用钢骨架加强。其顶部设加料管将物料直接喂入窑内，烟气自窑尾进入集尘室，因流速降低，一部分粉尘在室内沉降，侧墙装有烟气排出管，室下部设有粉尘清理门或机械运灰装置。当窑尾采用预热装置时，则不设集尘室。
(8)燃烧装置。根据燃料不同，燃烧装置有喷煤管、燃油烧嘴及燃气烧嘴。燃烧装置装设在支架上，从窑头以悬臂形式伸入窑内，支承架上装有烧嘴调节机构，可调节火焰的位置。
(9)热烟室。设于窑头罩下部，由红砖砌筑，内衬粘土砖，外部用钢骨架加强，其中部一侧设有下料口，将回转窑煅烧好的料溜至冷却装置。进入冷却装置的冷空气经与回转窑煅烧好的物料进行热交换后，温度可达500℃左右，被排烟装置吸引至窑内作为二次空气使用。热烟室侧墙装有小门，供观察及处理结砣的物料用。
7、回转窑直接还原法主要原料选用要求
铁矿石(包括氧化球团矿)、还原与燃烧用煤和脱硫剂是煤基回转窑直接还原生产的主要原料，是直接还原生产的物质基础。原料的质量不仅对直接还原的生产效率、产品质量和能源消耗等技术经济指标有直接影响，还决定着直接还原工艺的成败。因此，做好原料选择和加工准备是直接还原生产十分重要的基础工作，是能否生产出直接还原铁的关键。
7.1含铁原料的选用要求
用于回转窑直接还原生产的含铁原料可以是天然铁矿石(即块矿)，也可以是氧化球团。适宜于回转窑直接还原生产的铁矿石必须：含铁量高、脉石含量少、有害杂质少、化学成分稳定、粒度适宜，并且具有良好的还原性及一定的强度。决定含铁原料质量的主要因素是：化学成分、物理性质和冶金性能。
7.1.1铁矿石化学成分要求
（1）含铁量：含铁原料以铁氧化物为主，通常要求含铁量在66％以上，赤铁矿应＞66.5%，磁铁矿＞67.5%。在回转窑还原过程中，所发生的主要化学变化是在固态下脱除含铁原料中的氧，而不能脱除脉石成分和其他杂质。因此选用的含铁原料必须是含铁量高、脉石含量低。
（2）脉石含量：通常要求脉石总量小于8%。脉石一般为SiO2、Al2O3、CaO、MgO等成分。CaO与MgO通常在矿石中含量不多，在炼钢过程中不是有害成分，
对回转窑工艺也没有大的影响。一般要求原料中CaO<2.5%,Mgo<1.5％。保留在直接还原铁中的酸性脉石SiO2和Al2O3导至炼钢电耗增高，生产率下降，渣量和各种材料消耗增加、炉衬寿命缩短，铁矿石中(SiO2+Al203)应小于5.5％。
（3）含硫量：综合考虑冶炼效果，含铁原料的含硫量应尽可能低，一般要求小于0.03%。硫对钢材是最有害的成分，因为它使钢材具有热脆性。在回转窑直接还原生产中，原料带入的硫，部分挥发进入废气，部分被脱硫剂吸收，工艺本身有一定的脱硫能力。
（4）含磷量：铁矿石原料中磷含量应尽可能低，最好在O．03％以下。磷也是钢材的有害成分，它使钢材具有冷脆性。铁矿石中的磷，在回转窑还原过程中不能脱除。直接还原铁的含磷量取决于矿石的带入量。高磷直接还原铁用于炼钢，迫使炼钢增加渣量，提高炉渣碱度，使炼钢能耗增加和产率下降。
（5）其他成分：铅、锌、铜、砷、锡是优质钢中的受控成分。一般要求含铁原料中这些元素与其他有色金属元素的总含量不大于O．02％；钾、钠等碱金属氧化物的腐蚀性很强，易与窑衬生成低熔点硅酸盐，造成窑衬粘结，以致结圈，影响回转窑正常作业。另外，含铁原料内含有碱金属氧化物，将会促使其在还原过程中产生膨胀、粉化，造成粉尘损失。含铁原料中碱金属氧化物含量一般以低于0.02％为宜。
7.1.2铁矿石物理性质要求
原料的物理性质主要包括粒度和强度，也是影响回转窑直接还原的重要因素。
（1）粒度：入窑矿石粒度主要是取决于矿石的还原性，粒度上限与还原性成正比，它以回窑卸料端排出物的核心得到还原为原则；粒度下限的选择要能保证料层具有足够的透气性，而且能与其他原料较均匀混合，有利于防止低熔物生成和局部区段过热。一般认为采用块矿时粒度为5～20mm，其中小于5mm和大于20mm量分别不大于5％；采用球团矿时，粒度为9～16mm，其中10～16mm量不少于95%。当使用细精矿为原料时，可采用细精矿造球，铺放在与回转窑加料端相连的链箅机箅床上，利用回转窑排出的高温废气将球团干燥、预热和固结，到一定强度后从链算机卸料端卸下进入回转窑继续还原作业。
（2）强度：矿石强度表示矿石在窑内抗冲击和磨擦的能力。原料强度不高，在回转窑内将被破碎，产生粉末，容易引起结圈。另外，还原过程产生粉末会增加后续处理工作，影响经济效益。通常用转鼓指数和抗压强度表示矿石的这一性能。
注：转鼓指数是反映烧结矿机械强度的物理性能指标。单次测定值是以试样在专用
的转鼓内进行测试后，所得粒度大于规定标准的试样重量占试样总重量的百分比（转鼓指数
M =Q粒度大于规定标准/Q试样重量总和）。转鼓指数越大，所测矿的机械强度越高。
7.1.3铁矿石冶金性能要求
铁矿原料的冶金性能与回转窑直接还原工艺有密切关系，一定程度上决定着回转窑直接还原在技术经济上的可行与否。冶金性能主要表现为矿石的还原性和爆裂性。
（1）还原性：还原性是指铁矿石中与铁结合的氧被气体还原剂(CO、H2)夺取的难易程度。与铁结合的氧容易被气体还原剂夺取的矿石，还原性好，反之则还原性差。在回转窑里把铁矿石还原成金属化直接还原铁的时间，主要取决于矿石的还原性。还原性越好，物料在回转窑内停留的时间越短，窑的生产率越高，
且允许适当降低还原作业温度，提高回转窑作业的安全性。另一方面，还原性好的矿石可放宽入窑粒度上限，能改善矿石的利用率和还原产品的利用，取得直接经济效益。回转窑直接还原工艺应该选用还原性好的块矿和球团矿作原料。一般情况，经过充分氧化固结的球团矿，其还原性优于天然块矿。通常铁矿石还原性指标用还原度在40％时的还原速率表示，这项指标应大于O．55％／分。
（2）爆裂性：在回转窑直接还原生产中，铁矿石的爆裂现象是由于受热爆裂和还原引起爆裂的综合效应所产生的。矿石爆裂严重时，回转窑作业铁损高，产量下降，还易引起窑内结圈。
7.1.4含铁原料的综合评价
选用铁矿石，尤其是天然块矿，全面符合上述回转窑直接还原工艺要求是困难的，也是不多的。往往某种矿石含铁品位高，脉石含量少，但硫、磷含量偏高；或是含铁量高，硫、磷杂质含量合适，而有害金属元素偏高；或是矿石的化学成份都比较理想，而其冶金性能或物理性质不好。固此，对矿石作出正确的综合评价，是选用含铁原料的重要前提。生产实践证明，选用回转窑直接还原含铁原料，不能单纯重视化学成分，必须兼顾矿石的冶金性能和物理性质。
7.2 煤的选用要求
煤是回转窑直接还原生产不可缺少的原料，它是煤基直接还原的还原剂和供热燃料。煤的品质对回转窑直接还原的工艺流程、生产结果、经济效益均有重大影响。做好煤的选择是回转窑直接还原生产中致关重要的前提。作为煤基回转窑直接还原用煤的质量要求，主要从化学成分和冶金性能进行评价。
7.2.1煤的化学成分要求
（1）固定碳和灰分：大量实践证明，直接还原用煤最好选用固定碳含量大于50％、灰分小于20％的煤种。生产直接还原铁的煤耗主要取决于煤的固定碳含量。固定碳含量越高，煤耗就越低。煤的固定碳含量低，则灰分增多，占去回转窑的有效容积增加，从而降低设备效率。同时消耗于加热灰分的能量增加。
（2）挥发分：煤的挥发分一般在30％为宜。挥发分是指煤在加热过程中释放出的挥发性物质。挥发分的放出有利于促进还原反应，为还原反应提供燃烧热量和调节反应区域的温度分布。但挥发分过高，使废气量增加，废气热损失大，导致热量消耗的增加，而控制不好则易产生局部过热。
（3）含硫量：煤的含硫量应小于1.0%。入窑原料中硫负荷的80～90％是由煤带入的。减少还原煤的含硫量是降低直接还原铁产品含硫量的主要措施。使用含硫量高的煤作为还原剂，需增加脱硫剂的使用量，以保证产品含硫量合格，从而也导致热量消耗的增加。
（4）水份：加入煤的含水量一般应小于10～l5%，窑头喷吹煤最好小于5％。煤的水分过高，同样会增加回转窑直接还原的热消耗，导致降低回转窑的产率，并影响喷煤的正常作业。并且，煤的含水量应稳定，以保证还原过程的稳定。 7.2.2煤的冶金性能
（1）反应性：通常希望煤的反应性值在950℃时达到90％以上。煤的反应性是指煤在某温度下，煤中固定碳与CO2反应生成CO的能力。煤的反应性是评价固体还原剂的重要指标。反应性好的煤可以使回转窑反应窑间维持较高的CO浓度，促进铁氧化物的还原，允许采用较低的还原作业温度，有利于防止窑内结圈，可以相应降低对还原煤灰分软化温度的要求。
（2）灰分熔融性：一般认为灰分软化温度最好大于1200℃。灰分熔融性是指煤的灰分在高温条件下开始软化(T1)、变形(T2)、到完全熔化为液态(T3)
的温度。这也是评价煤的一个重要指标。煤灰软化温度(T1)越高，在正常操作温度下，窑内物料越不容易粘结，防止窑内结圈。回转窑所允许的操作温度应低于煤灰软化温度150℃。
（3）热稳定性：在回转窑直接还原工艺中，煤的热稳定性指标TS+6mm大于70％即可适用。热稳定性是指煤在加热过程中维持其原始粒度的性质。热稳定性差的煤在使用中将过度粉碎，生成大量粉末，引起偏析，影响正常作业。热稳定性适当的煤，在升温过程中粉粹适当，可以减少用前破碎处理。
（4）自由臌胀指数：回转窑用煤，通常要求煤的自由膨胀指数小于l。自由膨胀指数是测定挥发物在挥发过程中煤产生自由膨胀的指标。煤在窑内超常膨胀会引起炉料体积增大，堆比重下降，炉料偏析，恶化热传导条件。
（5）结焦指数：为了保证窑内不产生结焦，通常要求煤的结焦指数小于3。结焦指数大，易使煤粒粘结块长大，导致物料偏析和炉料粘结，造成煤的利用率下降。
（6）粒度：煤的平均粒度应与矿石(或球团)的平均粒度相近，以保证炉料混合均匀，不产生偏析。热稳定性差的煤，其粒度上限可适当放宽。窑尾加入的煤应尽量减少粉末的数量，避免吹损和结圈。窑头喷入煤的粒度必须严格控制，并力求稳定。
7.3脱硫剂的选用要求
回转窑加入脱硫剂的目的是去除物料的硫，改善直接还原铁的质量。回转窑直接还原生产常用的脱硫剂是石灰石(CaCO3)或白云石[caMg(c03)2]。回转窑直接还原生产对脱硫剂的质量要求。
（1）碱性氧化物(CaO+MgO)含量高，否则，脱硫剂的用量多，增加热量消耗。一般要求脱硫剂中酸性氧化物(SiO2+A1203)不大于3.5%。酸性氧化物含量高，即降低了碱性氧化物含量。
（2）硫、磷含量要低。
（3）石灰石应有一定的粒度。粒度过大，石灰石分解速度慢，增加高温区的热量消耗。
五、回转窑直接还原技术工艺改进
20世纪80年代回转窑直接还原技术取得突破性进展，使回转窑直接还原工艺进入成熟稳定的发展阶段。表现如下：
（1）选择高反应性还原煤。70年代回转窑直接还原多选用无烟煤作还原剂，为满足铁矿石还原需要，必须采用较高作业温度，由此极易导致窑衬粘结，破坏窑的正常生产。在总结教训和试验研究基础上，改用反应性好的褐煤和次烟煤作还原剂，允许用较低的作业温度，增强料层还原势，明显改善还原进程，提高窑生产率。由此扩大了与矿石软化温度和灰分软熔温度间的差值，大大改善窑的安全作业。
（2）窑头喷吹粒煤技术。高挥发分还原煤从窑尾加入，会使大量挥发分随废气排出，既造成能量损失又增加废气处理难度。采用窑头喷入，煤粒在窑内被高温气流迅速加热，放出的挥发分与细煤粒一起参与燃烧提供热量。可省去窑头烧嘴供热、防止局部高温和便于调节温度分布；未被放出的挥发分待煤粒落入料层后继续放出，直接参与还原，降低料层氧势，以及煤粒因快速受热比表面增大，
活性提高，都将强化还原进程。实际生产证明，采用窑头喷吹高反应性还原粒煤措施后，窑内温度更趋合理，还原过程加速，还原煤利用改善，煤耗显著降低。
（3）废热回收。回转窑直接还原时，占总能量的40%～60%随窑废气以显热和化学热的形式排放掉，因此回收利用废气余热一直是该工艺降低能耗的重要方向。利用废气余热加热矿石、预热固结球团和生产蒸汽，继而发电是当前的两种办法。前者是在加料端连接一台链箅（焙烧）机，利用回转窑排出的高温废气（800～1000℃）进一步补充空气燃烧未尽的可燃物后，用于干燥、预热固结精矿球团，将具有一定强度球团送入回转窑还原，链箅机排出的废气为150～200℃，使回转窑排出废气的60%～70%余热得到利用。同时可简化工艺、节省投资、节约能耗。1999年中国有一套设备投产。另一种办法是在回转窑废气系统设置废热锅炉和发电装置，利用废气余热生产蒸汽和用蒸汽发电。鲁奇公司报道，每生产 1t 海绵铁的废气热可生产2.4t4.9MPa的蒸汽，可转变电能700kWh。如此可将废气余热的65%得到回收。此项技术已在南非依斯柯厂（Iscor）和印度海绵铁公司部分或全部采用。
（4）防止回转窑结圈。回转窑直接还原生产中，结圈故障曾一度成为该法发展的最大障碍。结圈主要发生在窑中部，通常是因在窑温突然波动的高温下生成了低熔点硅酸盐化合物引起。入窑料中有大量粉末或入窑后粉化严重是形成结圈的物质基础，温度波动是导致结圈发生的直接原因。因此防止结圈的原则是根据原、燃料性质，制定合理的窑内温度制度和还原进程，避免高FeO料、脉石和煤灰进入高温区产生低熔点化合物。80年代通过优选高反应性还原煤，降低还原作业温度；采用窑头喷吹还原煤技术，充分利用煤中挥发分，提高煤活性，改善窑内温度分布，防止热点；改善窑温检测技术；重视原料选择和加强原料处理，防止粉末入窑，提高窑内充填率，增加热稳定，强化料层保护；提高窑内压力，严格控制气氛等。从根本上消除了结圈故障发生，实现连续18～20个月的稳定生产。
回转窑直接还原技术已经成熟，生产能力、规模、作业率都有很大发展，但与气体还原剂的竖炉直接还原法相比，仍存在能耗高、单机能力小、产率低等技术问题，它们仍是限制回转窑技术发展中亟待解决的。最为突出的是强化回转窑冶炼行程，提高生产率。
六、回转窑生产实践
1、天津直接还原铁厂生产实践
2004年产直接还原铁33.2万吨，2005年约产34万吨，设备作业率在98%以上。
该厂是采用DRC法煤基直接还原生产工艺：两条φ5X80ｍ回转窑----冷却筒----产品分选----成品。
使用巴西球团矿（含铁品位68%，SiO2+Al2O3约为2%）适宜配入煤和石灰石，进行混均，从回转窑给料端加入。窑体是倾斜安装，慢速旋转，使炉料朝卸料端运动，同时，矿石被加热和还原（注意温度控制在不要使脉石熔融，以免结
圈）。煤作为热源和还原剂，一部分随铁矿石同时加入，另一部分从窑的卸料端喷入窑内。供煤所燃烧的空气，通过沿窑长度方向安装在窑壳上不同位置的风机由轴向吹入窑内。热的还原产品经过冷却筒冷却，然后筛分、磁选及风选，分离出非磁性物，得到成品。来自窑内的烟气经余热锅炉回收余热（产生蒸汽），废气经布袋除尘，用废气风机送入烟囱。
操作的技术关键：保证窑内还原气氛，控制好风量；控制好窑体内各部分的适宜温度，不让脉石熔融；窑的卸料端保持微正压，20——30Ｐａ控制直接还原铁金属化率在91.1%～94.6%，质量合格率在94%，是最经济的指标。
影响产品金属化率的因素是：频繁停窑、非正常条件下生产（难以调控），窑和冷却筒密封性不良、煤的成份波动和质量控制点选择不当。
2、首钢密云冶金矿山公司煤基链篦机─回转窑─一步法
该公司直按还原铁年生产能力6.20万吨。
生产工艺：配料─造球─干燥（链篦机）─回转窑（还原）─冷却─成品。
铁精矿水份严格控制在 5.5%～6.5%。造球配皂土（粘结剂）0.8%～1.0%，台时产量20±2吨。链篦机带速为0.5m/min，布料厚度100～120ｍｍ。生球抗压强度≧1.2Kg/个，落下强度≧5次/0.5ｍ，水份控制在7.5%左右，粒度6～16mm 占85%以上。
回转窑及热工系统操作：窑头喷煤总量在7.0±0.5吨/小时，精煤枪压力控制在60KPa，细煤枪压力控制10～14KPa。窑尾加煤控制在800±50Kg/h，严禁窑尾煤量过值。窑温控制：窑头箱<980℃， 1、2、3号电偶控制在1000～1040℃，短时温度不得超过1060℃； 4、5、6号电偶控制在1000±20℃； 7、8、9号电偶控制在950～1000℃；冷烟室温度控制在700℃以下。链篦机预热段温度控制在850～920℃；过渡段温度控制在550～650℃；干燥段温度控制在250～350℃；1、2号风箱温度不得低于600℃
回转窑电机转速控制在400～440转/分，主风机的回热风阀门开度45%～50%，转速800～850转/分，回热风机入口负压780±20KPa，温度310～350℃。干燥风机阀门开度65%～70%，转速800～850转/分。
产品质量标准的厂标是：铁品位≧88%，S≦0.04%，金属化率>90%。
七、煤基熔融还原铁生产工艺原料整理系统
生产原料分别放置在石灰石库、铁矿粉库、粉煤灰库，三种原料按照一定配比调节皮带称或核子秤下料量。
石灰石库、铁矿粉库、粉煤灰库配比调节：在连续生产中三种原料必须按总量的配比混料。下料装置可能采用皮带称或核子称，操作人员通过在控制室的操作站（HMI）输入配比，自动控制系统通过调节皮带称或核子称下料速度达到调节下料量的目的。
直接还原炼铁 在低于矿石熔化温度下，通过固态还原，把铁矿石炼制成铁的工艺过程。这种铁保留了失氧时形成的大量微气孔，在显微镜下观察形似海绵，所以也称为海绵铁；用球团矿制成的海绵铁也称为金属化球团。直接还原铁的特点是碳、硅含量低，成分类似钢，实际上也代替废钢使用于炼钢。习惯上把铁矿石在高炉中先还原冶炼成含碳高的生铁。而后在炼钢炉内氧化，降低含碳量并精炼成钢，这项传统工艺，称作间接炼钢方法；而把炼制海绵铁的工艺称作直接还原法，或称直接炼铁（钢）法。 直接还原原理与早期的炼铁法（见块炼铁）基本相同。高炉法取代原始炼铁法后,生产效率大幅度提高,是钢铁冶金技术的重大进步。但随着钢铁工业大规模发展，适合高炉使用的冶金焦的供应日趋紧张。为了摆脱冶金焦的羁绊，18世纪末提出了直接还原法的设想。20世纪60年代，直接还原法得到发展，其原因是：①50～70年代，石油及天然气大量开发，为发展直接还原法提供了方便的能源。②电炉炼钢迅速发展，海绵铁能代替供应紧缺的优质废钢,用作电炉原料,开辟了海绵铁的广阔市场。③选矿技术提高,能提供高品位精矿,使脉石含量可以降得很低，简化了直接还原工艺。1980年全世界直接还原炼铁生产量为713万吨，占全世界生铁产量的1.4％。最大的直接还原工厂规模达到年产百万吨，在钢铁工业中已占有一定的位置。 海绵铁中能氧化发热的元素如硅、碳、锰的含量很少，不能用于转炉炼钢，但适用于电弧炉炼钢。这样就形成一个直接还原炉－电炉的钢铁生产新流程。经过电炉内的简单熔化过程，从海绵铁中分离出少量脉石，就炼成了钢，免除了氧化、精炼及脱氧操作，使新流程具有作业程序少和能耗低的优点。其缺点是：①成熟的直接还原法需用天然气作能源，而用煤炭作能源的直接还原法尚不完善，70年代后期，石油供应不足，天然气短缺，都限制了直接还原法的发展。②直接还原炉－电炉炼钢流程，生产一吨钢的电耗不少于600千瓦·时,不适于电力短缺地区使用。③海绵铁的活性大、易氧化，长途运输和长期保存困难。目前，只有一些中小型钢铁厂采用此法。 现在达到工业生产水平或仍在继续试验的直接还原方法约有二十余种，主要分为两类：使用气体还原剂的直接还原法按工艺设备来分，有三种类型，包括竖炉法、反应罐法和流态化法。作为还原剂的煤气先加热到一定温度（约900）,并同时作为热载体，供还原反应所需的热量。要求煤气中H、CO含量高,CO、H O含量低；CH在还原过程中分解离析的碳要影响操作,含量不得超过3％。用天然气转化制造这样的煤气最方便；也可用石油（原油或重油）制造，但价格较高。用煤炭气化制造还原气，是正在研究的课题。 竖炉法在竖炉中炉料与煤气逆向运动，下降的炉料逐步被煤气加热和还原，传热、传质效率较高。竖炉法以Midrex法为代表，是当前发展最快、应用最广的直接还原炼铁法，其改进的生产流程示意见图1[ Midrex法生产流程示意]
中国煤基隧道窑法还原铁（海绵铁）生产最新工艺技术 中国是世界第一大钢产量国，2011 年钢产量突破7 亿吨，年需要废钢9000 多万吨，还原铁需求量为500 万吨。我国年进口还原铁300万吨，而还原铁（海绵铁）年产量仅为60 万吨。 我国是一个贫铁矿资源丰富的国家，低贫呆矿占铁矿资源97%以上，但每年需要从国外进口6 亿吨的铁矿石，国内大量的低贫呆矿没有得到很好的开发。 另外，我国每年还有上亿吨的硫酸渣、铜渣、除尘灰等含铁废料产生。现在，我国是一个非焦煤储量丰富的国家，焦煤资源日益频发，因此国家出台相关政策，鼓励发展直接还原铁和非焦炼铁工艺技术开发与应用。 提高还原铁的产量及开发我国大量的低贫呆矿使其资源化迫在眉睫。 我国目前年生产的60 万吨还原铁（海绵铁），主要是由200 余条隧道窑法生产的。在我国，煤基隧道窑罐式法生产还原铁（海绵铁）走过30 年的历史，其 工艺技术比较稳定、成熟，小项目分布相对比较普遍。但因传统的煤基隧道窑罐式法，必须采用昂贵的耐火罐；同时具有能耗高；还原时间长；劳动力消耗高；产品质量低下等原因，造成生产成本高、销路不畅等实际问题。目前造成煤基隧道窑法还原铁生产停顿状态。 2011年，在北京非高炉会议上，许多隧道窑法海绵铁厂家强烈要求专家、教授们能提供一套新的工艺技术，使煤基隧道窑厂家能焕发生机。 因此，沈阳博联特熔融还原科技有限公司与多家与会海绵铁厂家进行了交流后，半年内通过研发和工业试验，为其解决了两大技术问题，可以让煤基隧道窑法海绵铁厂家获得新生。 一. 实现了煤基隧道窑无罐法生产海绵铁甚至砾铁产品将煤基隧道窑烧嘴位置进行改变，采用直接燃煤新技术，彻底去掉昂贵的耐火罐，实现了无罐法生产海绵铁，入炉铁矿可以多种化。新技术煤基隧道窑法海绵铁的主要特点： 1、降低生产运行成本。取消了昂贵的耐火罐，可以降低生产运行成本200 多元/ 吨。 2、还原时间大大的缩短。 传统隧道窑罐式法生产还原铁的还原时间，一般为：粘土罐28?31小时、
现代钢铁生产工艺流程报告 冶金E101 4101101X 现代钢铁企业的主要生产流程大致为铁矿石原料经过烧结、球团处理后，采用高炉生产铁水，经铁水预处理后，由转炉炼钢、炉外精炼至合格成分钢水，然后连铸浇铸成钢坯，钢坯经过轧制，制成各类成品。 在钢铁生产工艺中烧结和球团是两种不同的造块方法，但是他们都是将细粒（粉状）物料通过反应变成块状物料，并在物理性能和化学组成上能满足下一步加工要求。烧结是将矿料经过烧结台车燃烧、粉碎、冷却、筛选等工艺造块的方法。球团时先将粉矿加适量的水分和粘结剂制成粘度均匀、具有足够强度的生球，经干燥、预热后在氧化气氛中焙烧，使生球结团，制成球团矿。 烧结矿和球团矿经过不同的筛选过程，得到的成品会在炼铁中得到使用。 烧结过程中产生的粉尘必须经过除尘处理，得到的粉尘属于矿料粉末，会进行回收再次加工。烧结产生的余热可以进行发电。 炼铁是将铁矿石冶炼成铁水的过程。铁矿石、焦炭和熔剂等按规定配料比由炉顶装料装置分批送入高炉，并使炉内料面保持一定高度。焦炭和矿石在炉内形成交替分层结构。矿石料在下降过程中逐步被还原、熔化成铁和渣，聚集在炉缸中，定时从铁口、渣口放出。在炼铁过程中，从高炉下部的风口吹进热风（1000-1300℃），喷入燃料。在高温下焦炭中的碳和喷吹物中的碳生产的一氧化碳将铁矿石中的氧夺取出来，得到铁。铁矿石通过还原反应练出生铁，铁水通过出铁口放出，矿石中的脉石、焦炭及喷吹物中的灰分与加入炉内的石灰石等熔剂结合生产炉渣，从出铁口和出渣口分别排出。矿渣可以回收用作水泥生产的原料。煤气从炉顶导出，经除尘后，另作他用。高炉生产是连续进行的，一般情况下，一代高炉能连续生产几年到几十年。 冶炼好的铁水经过鱼雷罐车拉至炼钢厂进行炼钢。 炼钢是在转炉中进行的，以铁水、废钢、铁合金为主要原料，通过氧化反应脱碳、升温、合金化的过程。他的主要任务是脱硫、脱氧、脱磷、脱碳，去除有害气体和非金属夹杂物，提高温度和调整成分。磷对大多数钢来说是有害元素，它在钢中的含量高会引起“冷脆”，从高温到零摄氏度一下，钢
直接还原铁生产工艺的分析 世界上直接还原铁生产技术已经成熟, 技术发展极为迅速, 根据Midrex 公司预测, 2010年全世界 直接还原铁产量将超过7300万t。于高炉流程存在着生产成本过高和环境污染的两大难题, 炼铁工艺由 高炉流程逐步向直接还原铁短流程过渡已成为定局。当今的钢铁企业对这一革命性技术工艺越早开发越 能占据主动; 不敢承担风险, 迟疑不前, 必将处于被动和落后的局面。因此, 直接还原铁的开发不是“有 所为”和“有所不为”的问题, 而是生产工艺的选择问题。 1 世界直接还原铁生产技术现状 1.1 生产工艺发展态势 由于某些国家天然气资源丰富, 直接还原铁生产技术在南美洲、南非和东南亚诸国的发展极为迅速, 而印度则后来居上; 特别是委内瑞拉、墨西哥等国, 生产历史已超过20余年, 生产规模不断扩大, 直接 还原铁产量已占本国钢铁产量的绝对份额; 而奥钢联、韩国合作开发的直接还原与熔融还原技术与日俱进; 浦项钢铁公司的直接还原铁生产大有代替高炉炼铁之势。对这样的发展态势, 作为世界钢铁生产大国的中国, 我们绝不可掉以轻心。 1.2 世界直接还原铁主要生产工艺 ??? 世界直接还原铁生产工艺大致可分为两大类: 一种是气基竖炉生产工艺; 一种是煤基回转窑生产工 艺。前者生产量约占总产量的92%, 而后者约占总产量的8%。在这两种生产技术的基础上, 又发展了熔 融还原生产技术。近年来, 将直接还原与熔融还原技术加以组合, 形成了COREX-Midrex联合流程, 颇受 人们的关注。直接还原铁主要生产工艺见表1。 ??? 应该指出, 世界上Midrex法和HYL法应用的比较普遍, 各项技术经济指标亦趋稳定, 生产工艺成熟 可靠。特别是墨西哥的HYL法, 生产技术不断创新, 由于开发了“自重整”技术, 使建设费用减少了 26% , 电炉的耗电降低了5%～6%。印度由于缺乏天然气, 但精煤的资源丰富, 因此多采用煤基回转窑 的生产方法。多年的生产实践证明, 煤基回转窑无论是在生产成本、生产效率还是环境保护方面, 均不及 气基竖炉法。 1.3 熔融还原法 熔融还原法也是采用直接还原的原理, 将铁精矿直接还原成熔融铁, 通常以煤为还原剂, 将还原炉与 熔铁炉置于一身, 其最终产品不是海绵铁或热压铁块, 而是熔融铁。主要的生产厂家如下： (1) 南非的伊斯科公司： COREX—1000, 生产能力为30万t/a, 现已生产了300万t; (2) 韩国：COREX C—2000, 1995年11月投产, 1997 年市场上又出现了C—3000R, 其生产能力约为C—2000的13.5 倍。目前, 世界上采用熔融还原法生产的共有7家, 总生产能力超过500万t/a, 相当 于世界铁水总生产量的1%。 1.4 COREX-Midrex 联合生产工艺 ??? 该技术是奥钢联与浦项钢铁公司联合开发成功的。这项技术一出现, 即显示出其独特的优点, 它具有 气基竖炉和熔融还原的优点, 又不需外来气源, 因此对天然气缺乏的厂家来说是求之不得的。COREX-Midrex 联合流程示意图见图1。 对COREX-Midrex联合流程的三点看法： (1) COREX-Midrex联合流程(正准备建1台90万t/a 的装置, 并计划于2005年代替浦项1号高炉(1666m3) ) 虽有其先进性的一面, 但由于开发成功的时间较短, 因此工业生产的考验约在2010年才能有 结论; (2) 由于煤与熔融铁直接接触, 煤中绝大部分硫进入熔融铁中, 因此生产出的还原铁并非纯净铁, 其 铁中的含硫量(0.015%～0.020%) 相当于高炉铁; (3) 对高炉流程的系统设备和资源(包括技术资源) 未能加以利用。因此该工艺适合于新建的位于城 市周边的钢铁厂或轧钢厂。 2钢铁联合企业生产直接还原铁技术工艺的选择 据专家预测, 在未来30～40年, 全世界钢铁生产工艺仍将以高炉流程为主。就是说, 高炉仍将长时 间存在。有高炉, 就必然有焦炉。如何在现有的高炉流程的基础上, 加以合理地、科学地改造, 使高炉 流程向直接还原铁生产的短流程逐步过渡, 达到既能生产高炉铁, 又能生产直接还原铁, 进一步降低钢材 成本, 改善生产环境的目的, 这是广大钢铁工作者义不容辞的责任。 2.1 铁精矿的准备问题 直接还原铁开发的初级阶段对入还原炉的铁精矿的技术要求非常苛刻, 一般要求块矿入炉, 铁精矿含 铁量在70%以上, SiO2含量在2%以下, 特别对煤基回转窑入炉铁精矿中低熔点金属的含量有更严格的要 求。随着直接还原铁技术的发展, 入炉铁精矿的技术条件越来越放宽, 并以直接还原本身的技术进步加以 补偿。例如, FNEX技术的开发成功, 使块矿入炉变为粉矿或氧化球团矿均可入炉, 这大大有利于直接还 原铁技术的开发。 ??? 西欧炼铁界开发的精矿加工处理技术, 使还原炉入炉铁精矿达到其技术要求, 保证了还原炉生产的顺行, 其流程示意图见图2。 2.2 气基竖炉还原炉两段反应机理 一段: 3Fe2O3 + H2= Fe3O4+ H2O
新一代Midrex钢铁生产工艺 李友佳王薇 (首钢技术研究院科技信息所) 1概述 目前，全世界有十几种直接还原法实现了工业生产，共有百余家直接还原铁生产厂。Midrex 法近几年产量虽然有所下降，但仍然是最主要的直接还原铁生产工艺。2004年Midrex直接还原法所生产的直接还原铁产量占世界直接还原铁总产量的64.1％，HYL-III工艺所生产的直接还原铁产量占18.9％，其他工艺包括气基和煤基工艺约占17％。 2 Midrex工艺原料 Midrex工艺属于直接还原炼铁法，是成熟的气基工业生产方法，它主要应用于盛产石油或天然气的国家。把石油或天然气通过转化器变成还原气体，用此气体还原矿石，其工艺流程如图1所示。 图1 Midrex法DRI生产工艺流程 Midrex—Ross公司是竖炉技术和矿石加工用化学气体行业的先驱，Midrex就是该公司于60年代开发的直接还原铁工艺。自1969年以来，Midrex公司消耗了27Mt块矿和118Mt球团矿，并且成功地采用了100％球团、100％块矿以及球团与块矿的混合矿进行生产。 Midrex工艺允许厂家灵活地选择铁矿矿源。正在生产的Midrex厂已大批量采用了46种铁矿，其中球团矿20种，天然铁矿石26种。实际上，由于工业生产和实际应用方面的原因，大多数厂家都限制它们的矿源数，仅采用几种。统计表明，1991年Midrex直接还原厂所用原料中球团矿占78％，而块矿只占20％。 另外，对适合于Midrex直接还原工艺及其炼钢的铁氧化物原料的选择还应从化学和物理特性
以及还原特性几方面加以考虑。铁氧化物原料化学成分的重要性通常取决于最终使用者而非直接还原工艺。随着三十多年来直接还原技术的进步，铁氧化物原料的化学成分对Midrex工艺来说已变得不太重要了。然而化学成分对其后的DRI炼钢工艺却非常重要。 在直接还原工艺中，就原料而论，唯一的主要化学变化是从铁氧化物中脱氧，没有熔炼或精炼发生，基本上氧化铁原料中的所有杂质和脉石都存留在还原产品中。因此，所用原料含铁量应尽可能高，脉石含量应尽可能低，这样的原料才能受到炼钢厂的欢迎。表1示出直接还原品级氧化球团和块矿的推荐化学成分。 表1 氧化球团和块矿的化学成分（％） 这些特性主要是考虑炼钢工艺的需要而定的,只有最大S含量和最高TiO2含量是特别针对直接还原而定的。另外,除了铁、硅、铝以外，还必须考虑原料中的另外一些成分。如：（1）磷：推荐以0.03％作为P含量极限，但具体含P量标准随所产钢的牌号和所采用的炼钢技术而定。用含P量为0.05％的原料生产的HBI的实践表明，当该原料用量达40％时生产棒、线材是可行的。 （2）钒：含钒量过高可能对生产一定牌号的钢带来困难，故其具体标准应由各DRI用户来确定。 其实，在Midrex工艺中，一种铁氧化物原料的物理性能和还原特性要比其化学特性还要重要，必须予以重视。如：粒度。Midrex工艺多用球团矿和块矿混合炉料。球团矿粒度9～16mm的占95%，块矿10～35mm的占85%。球团中-5mm粒级限制在3％以内，块矿中-5mm粒级限制在5％以内。此外，应将-3mm粒级降至最低，因为该粒级不能用于直接还原工艺，通常予以筛除。但实际上，在采用廉价铁矿生产时产生的粉末量很高，为了尽可能地减少氧化铁粉末损失影响到的综合经济效益，我们还是要考虑粉末利用的问题。一般通过往炉料中配入适量氧化铁粉末以及将还原产品粉末压块，可使粉末损失降至最低。 3 Midrex工艺存在的问题 Midrex直接还原工艺虽然具有工艺成熟、操作简单、生产率高、热耗低、产品质量高等优点，在直接还原工艺中占统治地位，但也存在一定的局限性，首先是它要求： （1）具有丰富的天然气资源作保障；其次Midrex的反应温度低，反应速度较慢，炉料在还原带大约停留6h，在整个炉内停留时间约10h。
钢铁生产工艺流程 炼焦生产流程：炼焦作业是将焦煤经混合，破碎后加入炼焦炉内经干馏后产生热焦碳及粗焦炉气之制程。资源来源：台湾中钢公司网站。
烧结生产流程：烧结作业系将粉铁矿，各类助熔剂及细焦炭经由混拌、造粒后，经由布料系统加入烧结机，由点火炉点燃细焦炭，经由抽气风车抽风完成烧结反应，高热之烧结矿经破碎冷却、筛选后，送往高炉作为冶炼铁水之主要原料。资源来源：台湾中钢公司网站。
高炉生产流程：高炉作业是将铁矿石、焦炭及助熔剂由高炉顶部加入炉内，再由炉下部鼓风嘴鼓入高温热风，产生还原气体，还原铁矿石，产生熔融铁水与熔渣之炼铁制程。资源来源：台湾中钢公司网站。
转炉生产流程：炼钢厂先将熔铣送前处理站作脱硫脱磷处理，经转炉吹炼后，再依订单钢种特性及品质需求，送二次精炼处理站(RH真空脱气处理站、Ladle Injection盛桶吹射处理站、VOD真空吹氧脱碳处理站、STN搅拌站等)进行各种处理，调整钢液成份，最后送大钢胚及扁钢胚连续铸造机，浇铸成红热钢胚半成品，经检验、研磨或烧除表面缺陷，或直接送下游轧制成条钢、线材、钢板、钢卷及钢片等成品。资源来源：台湾中钢公司网站。
连铸生产流程：连续铸造作业乃是将钢液转变成钢胚之过程。上游处理完成之钢液，以盛钢桶运送到转台，经由钢液分配器分成数股，分别注入特定形状之铸模内，开始冷却凝固成形，生成外为凝固壳、内为钢液之铸胚，接着铸胚被引拔到弧状铸道中，经二次冷却继续凝固到完全凝固。经矫直后再依订单长度切割成块，方块形即为大钢胚，板状形即为扁钢胚。此半成品视需要经钢胚表面处理后，再送轧钢厂轧延。资源来源：台湾中钢公司网站。
流态化还原炼铁技术 流态化(fluidization)是一种由于流体向上流过固体颗粒堆积的床层而使得 固体颗粒具有一般流体性质的物理现象,是现代多相相际接触的工程技术。使用流态化技术的流化床反应器因具有相际接触面积大,温度、浓度均匀,传热传质条件好,运行效率高等优点而应用于现代工业生产。 高炉炼铁技术在矿产资源受限和环保压力增大等形势下,将面临着前所未有的挑战。铁矿石对外依存度过高、铁矿石粒度越来越小和焦炭资源枯竭等状况,迫使人们加快步伐探索改进或替代高炉工艺的非高炉型炼铁工艺。以气固流态化还原技术为代表的非高炉炼铁工艺逐步受到重视。 新工艺的建立和发展需要理论研究作为支撑。目前国内对于流态化还原炼铁 过程中的气固两相流规律的认识还不够深入,特别是对不同属性铁矿粉的流态化特性、不同操作条件下的流态化还原特性,以及反应器结构对流态化还原过程的影响等相关研究还不够充分,基于流态化还原技术的新工艺要成熟应用于大规模工业生产还有明显距离。 发展流态化技术须重视基础研究 流态化技术可以把固体散料悬浮于运动的流体之中,使颗粒与颗粒之间脱离接触,从而消除颗粒间的内摩擦现象,使固体颗粒具有一般流体的特性,以期得到良好的物理化学条件。流态化技术很早就被引入冶金行业,成为非高炉炼铁技术气基还原流程中的一类重要工艺。流态化技术在直接还原炼铁过程中主要有铁矿粉磁化焙烧、粉铁矿预热和低度预还原、生产直接还原铁的冶金功能。 我国从上世纪50年代后期开始流态化炼铁技术的研究。1973年~1982年,为 了开发攀枝花资源,我国进行了3次流态化还原综合回收钒钛铁的试验研究。中国科学院结合资源特点对贫铁矿、多金属共生矿的综合利用,开展了流态化还原过程和设备的研究;钢铁研究总院于2004年提出低温快速预还原炼铁方法(FROL TS),并
直接还原铁简介及 伊朗ARFA直接还原铁厂实例 张风杰 （中国22冶集团有限公司，唐山） 【摘要】国际钢铁协会统计2009年全球粗钢产量12.197亿吨，中国粗钢产量为5.678亿吨，至此中国已连续14年位居世界第一。显然我们早已步入了钢铁大国行列，但我们离钢铁强国还有很长距离，在某些冶金技术领域相当滞后，尤其直接还原铁方面还我们还处于起步阶段。学习和了解国际先进的直接还原铁技术，发现和弥补我们的不足迎头赶上，中国直接还原铁前景广阔。 【关键字】直接还原铁优势气基竖炉法施工发展空间 直接还原铁(DRI-Direct Reduced Iron)，精铁粉或氧化铁在炉内低于融化温度的条件下还原成为多孔状物质，还原失氧形成大量气孔，在显微镜下观察形似海绵而又名海绵铁。其化学成分稳定，杂质含量少，可直接用作电炉炼钢的原料，也可作为转炉炼钢的冷却剂，它还是冶炼优质钢和特种钢的必备原材料。作为一种非高炉炼铁工艺，它越来越得到世界各国的重视。 美国米德雷克斯公司(Midrex)的统计数据显示，2008年世界直接还原铁产量达到6845万吨。自1990年全球还原铁产量从1768万吨增长到2008年的6845万吨，平均年增长幅度在6.0%，这已是直接还原铁产量连续30年增长，即使在2009年严峻的经济环境下，世界直接还原铁产量仍保持在6200万吨。除中国外，在1994～2010年间，全世界新增的炼铁生产能力有一半是基于直接还原流程。 具体到各个国家，2008年印度已经连续6年保持世界最大的直接还原铁生产国地位，当年产量为2120万吨，占世界总产量的31%；伊朗位居第二，产量为744万吨；委内瑞拉位居第三，产量为687万吨；这些国家具有充足的铁矿石和燃料资源，具备发展直接还原铁充分条件。 另外，近年来俄罗斯直接还原铁产量增长较快，2008年较上年增长33.7%。2004年，我国直接还原铁产量为43万吨，2005年为41万吨，2006年为40万吨，2007年为60万吨，2008年产量为60万吨。可见我国的直接还原铁产量相对于印度、伊朗等国是微乎其微的。 直接还原铁得以在世界范围内迅速发展，经分析得益于其产品本身和制作工艺的巨大优势以及市场需求的日益增大 产品优势：（1）还原铁化学成分稳定，炼钢过程中能有效稀释废钢中有害残余和夹杂金属含量，改善钢的质量；（2）还原铁本身P、S有害元素含量低，可缩短精炼时间；（3）可减少冶炼装料次数、减少停电作业和热损失，冶炼过程熔化速度快、电耗低、可提高效率、降低成本；（4）电炉冶炼熔化期，供电作业稳定，允许大功率供电、低噪音、烟尘少、工作环境好；（5）使用成本低廉，经济效益高。 工艺优势：（1）制作流程短，直接还原铁可直接提供于电炉炼钢；（2）不用焦炭，不受炼焦煤短缺的影响；（3）污染少，取消了焦炉、烧结等污染量大的工序；（4）还原铁中硫、磷等有害杂质与有色金属含量低，有利于电炉冶炼优质钢
本文是我根据我的上传的上一个文库资料继续修改的，以前那个因自己也没有吃透，没有条理性，现在这个是我在基本掌握高炉冶炼的知识之后再次整理的，比上次更具有系统性。同时也增加了一些图片，增加大家的感性认识。希望本文对你有所帮助。 本次将高炉炼铁工艺流程分为以下几部分： 一、高炉炼铁工艺流程详解 二、高炉炼铁原理 三、高炉冶炼主要工艺设备简介 四、高炉炼铁用的原料 附：高炉炉本体主要组成部分介绍以及高炉操作知识 工艺设备相见文库文档：
一、高炉炼铁工艺流程详解 高炉炼铁工艺流程详图如下图所示：
二、高炉炼铁原理 炼铁过程实质上是将铁从其自然形态——矿石等含铁化合物中还原出来的过程。 炼铁方法主要有高炉法、 直接还原法、熔融还原法等，其 原理是矿石在特定的气氛中（还 原物质CO、H2、C；适宜温度 等）通过物化反应获取还原后的 生铁。生铁除了少部分用于铸造 外，绝大部分是作为炼钢原料。 高炉炼铁是现代炼铁的主 要方法，钢铁生产中的重要环节。 这种方法是由古代竖炉炼铁发展、改进而成的。尽管世界各国研究发展了很多新的炼铁法，但由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大,劳动生产率高,能耗低，这种方法生产的铁仍占世界铁总产量的95％以上。 炼铁工艺是是将含铁原料（烧结矿、球团矿或铁矿）、燃料（焦炭、煤粉等）及其它辅助原料（石灰石、白云石、锰矿等）按一定比例自高炉炉顶装入高炉，并由热风炉在高炉下部沿炉周的风口向高炉内鼓入热风助焦炭燃烧（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料），在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧
化碳和氢气。原料、燃料随着炉内熔炼等过程的进行而下降，在炉料下降和上升的煤气相遇，先后发生传热、还原、熔化、脱炭作用而生成生铁，铁矿石原料中的杂质与加入炉内的熔剂相结合而成渣，炉底铁水间断地放出装入铁水罐，送往炼钢厂。同时产生高炉煤气，炉渣两种副产品，高炉渣铁主要矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成，自渣口排出后，经水淬处理后全部作为水泥生产原料；产生的煤气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。炼铁工艺流程和主要排污节点见上图。
直接还原铁生产技术及现状 【我来说两句】2010-8-4 9:59:55 中国选矿技术网浏览80 次收藏 【摘要】：直接还原铁（DRI/HBI）是电炉冶炼纯净钢最佳的残留元素的稀释剂。直接还原是钢铁工业技术发展的重要方向，气基竖炉和煤基回转窑是成熟的直接还原工业化生产技术。中国直接还铁的生产仍处于起步时期，2008年产量约60万t，占世界总产量不足1.0%。直接还原铁在中国有广阔的发展前景，以国内铁矿资源为原料的氧化球团-煤制气-竖炉是中国发展直接还原铁的主要方向。 一、直接还原铁生产技术及现状 直接还原是铁氧化物在不熔化、不造渣，在固态下还原为金属铁的工艺。直接还原产品统称为直接还原铁（Direct Reduction Iron，缩写为DRI），由于DRI的结构呈海绵状，也称为“海绵铁”，为了提高产品的抗氧化能力和体积密度，DRI热态下挤压成型产品称为热压块（HBI），DRI冷态下挤压成型产品称为DRI压块。 直接还原是已实现大规模工业化生产技术，已实现工业化生产的直接还原法有数10种。2008年世界直接还原铁（DRI/HBI）的产量约6845万t，约为世界生铁产量9.30亿t的7.23%。直接还原铁由于产品纯净、质量稳定、冶金特性优良，成为生产优质钢、纯净钢不可缺少的原料，是世界钢铁市场最紧俏的商品之一，直接还原是世界钢铁生产的一个不可缺少的组成部分。 世界直接还原的现状可归纳为以下几个方面。 （一）产量持续增加，气基竖炉占主导地位 DRI的产量持续迅速增加，见表1。气基竖炉Midrex法及HYL法是生产规模最大的工艺方法，回转窑是煤基直接还原主要方法。气基工艺的产量约占世界总产量的75%。煤基直接还原约占25%。直接还原铁各工艺产量的分布见表2。俄罗斯、印度、中东等地近年来都有大型气基竖炉直接还原生产厂的建设计划。拉美、北非及亚洲天然气丰富地区是直接还原铁主要产地。印度是世界直接还原铁产能和产量最大的国家，2008年产量达到2120万t。 年2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 产量4032 4508 4945 5460 5699 5979 6722 6845 年2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Midrex法66.3 66.6 64.6 64.1 61.3 59.7 59.10 58.2 HYIJ－Ⅲ17 18.4 18.4 18.9 19.7 18.4 16.8 14.5 HYL－I 2.7 1.3 1.3 1.9 Finmet 4.5 3.6 5.2 2.9 2.3 2.2 2.1 1.6 其它气基 1.0 0.2 0.4 ＜0.1 O.04 0.0 0.0 0.0 煤基8.4 9.8 10.2 12.1 16.5 19.7 22.6 25.7 （二）煤制气-竖炉直接还原为DRI发展开辟了新途径 由Midrex公司提出，并在南非实现了工业化生产的COREX熔融还原尾气作为Midrex 还原气的工艺技术，以及墨西哥HYL 公司提出的HYL－ZR工艺直接使用焦炉煤气、合成
本次将高炉炼铁工艺流程分为以下几部分： 一、高炉炼铁工艺流程详解 二、高炉炼铁原理 三、高炉冶炼主要工艺设备简介 四、高炉炼铁用的原料 附：高炉炉本体主要组成部分介绍以及高炉操作知识 工艺设备相见文库文档： 一、高炉炼铁工艺流程详解 高炉炼铁工艺流程详图如下图所示：
二、高炉炼铁原理 炼铁过程实质上是将铁从其自然形态——矿石等含铁化合物中 还原出来的过程。 炼铁方法主要有高炉法、直 接还原法、熔融还原法等，其原 理是矿石在特定的气氛中（还原 物质CO、H2、C；适宜温度等） 通过物化反应获取还原后的生 铁。生铁除了少部分用于铸造外， 绝大部分是作为炼钢原料。 高炉炼铁是现代炼铁的主要
方法，钢铁生产中的重要环节。这种方法是由古代竖炉炼铁发展、改进而成的。尽管世界各国研究发展了很多新的炼铁法，但由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大,劳动生产率高,能耗低，这种方法生产的铁仍占世界铁总产量的95％以上。 炼铁工艺是是将含铁原料（烧结矿、球团矿或铁矿）、燃料（焦炭、煤粉等）及其它辅助原料（石灰石、白云石、锰矿等）按一定比例自高炉炉顶装入高炉，并由热风炉在高炉下部沿炉周的风口向高炉内鼓入热风助焦炭燃烧（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料），在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气。原料、燃料随着炉内熔炼等过程的进行而下降，在炉料下降和上升的煤气相遇，先后发生传热、还原、熔化、脱炭作用而生成生铁，铁矿石原料中的杂质与加入炉内的熔剂相结合而成渣，炉底铁水间断地放出装入铁水罐，送往炼钢厂。同时产生高炉煤气，炉渣两种副产品，高炉渣铁主要矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成，自渣口排出后，经水淬处理后全部作为水泥生产原料；产生的煤气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。炼铁工艺流程和主要排污节点见上图。
低品位铁矿石煤基直接还原铁 摘要：文章介绍介绍了直接还原铁的两种生产方法，并联系国内实际着重介绍煤基直接还原法，联系我国铁矿石的供需现状，通过分析近年来直接还原铁发展状况，提出低品位铁矿石用褐煤半焦做还原剂生产直接还原铁的思路。 直接还原是指用气体或固体还原剂在低于铁矿石软化温度下，在反应装置内将铁矿石还原成金属铁的方法。其产品称直接还原铁，这种铁保留了失氧前的外形，因失氧形成了大量微孔隙，显微镜下形似海绵结构，故又称海绵铁。[4]直接还原铁(DRI)因质地纯净、成分稳定，是一种替代废钢、冶炼优质钢和特殊钢的理想原料。很多用废钢不能生产的特种钢都能用海绵铁生产出来[3]. 一、直接还原铁的生产方法 直接还原工艺根据还原剂不同可分为气基直接还原和煤基直接还原。气基直接还原工艺以天然气为主要还原剂，包括竖炉、反应罐和流化床流程。煤基直接还原以煤为主要能源，主要是使用回转窑为主体设备的流程[1]。 目前运行中的气基直接还原设备有三种。第一种是竖炉，是成熟的主导工艺，以MIDREX 流程为代表，具有容易控制、产品质量好、能耗低、环境污染轻、生产率高等特点，竖炉流程占据了大部分直接还原生产能力[6]。第二种是反应罐，使用反应罐的流程只有HYL法。反应罐采用落后的固定床非连续生产模式，证处于被逐渐淘汰的过程中。第三种是流化床，目前唯一的代表是FIOR法[1]。 煤基直接还原法工艺主要包括回转窑法、转底炉法、隧道窑法。只有回转窑流程拥有可观的生产能力，具有代表性的回转窑流程是SL-RN法。 推动直接还原工艺技术发展的客观原因主要有以下几点； 1）世界多数国家严重缺少焦煤，但其中不少国家拥有优质丰富的铁矿以及天然气和非焦煤资源，可以因地制宜地发展直接还原来解决生铁资源问题。委内瑞拉、墨西哥、伊朗等国具有丰富的天然气及优质铁矿,主要发展竖炉气基直接还原工艺,而南非、印度、新西兰等国家具有丰富的烟煤及优质铁矿,则主要发展回转窑煤基直接还原工艺。 2)随着电炉短流程生产线的兴起,对废钢的需求日益增长,而发展中国家由于废钢量不足,客 观需要发展直接还原铁来补充[12]。与使用废钢相比,电炉使用直接还原铁的好处有:①还原铁有害元素(Cu、Ni、Cr、Mo、Sn、As、Pb、Bi)含量很低,能够稀释、降低钢中的有害元素; ②用直接还原铁可实现连续装料、成渣迅速、连续融化及熔池沸腾,促进脱气,降低钢中N含量,利于快速形成泡沫渣,从而减少钢中夹杂物;③缩短电炉精炼周期,提高Ni、Mo等有价元素的收率。 3)直接还原低碳海绵铁可用于直接生产电工纯铁、铁氧体及工业铁料,有利于电炉钢厂发展精品、提高产品附加值[7]。 4)直接还原—电炉—连铸—轧制的短流程生产规模小、建设周期短、投资省、生产灵活,便于按市场调整产品种类和数量[11]，可为资金和技术缺乏的发展中国家提供可以代替传统资金和技术密集型的高炉—转炉长流程,因地制宜地发展本国的钢铁工业,不仅对发展中国家有极大的吸引力,而且对为解决地区性钢材需求和品种调剂的发达国家也有吸引力。 二、我国铁矿石资源供需现状 2001年我国铁矿石资源量581.19亿吨，居世界第四位，但是铁矿石品位比世界品位低11%，而且难采难选。我国铁矿石资源的特点：一是贫矿多，贫矿储量占总储量的80%；二是多元素共生的复合矿石较多；三是磁铁矿多。此外矿体复杂，有些贫矿床上部为赤铁矿，下部为磁铁矿。
还原镍矿 生产及工艺介绍 **********有限公司 二零一二年四月
目录 一、总论...................................... - 1 - 1、项目名称 (1) 2、主办单位 (1) 3、项目实施的必要性 (1) 二、本项目工艺的优点............................ - 3 - 三、产品市场 .................................. - 3 - 四、建设条件 .................................. - 3 - 1、区域条件 (3) 2、建设用地 (4) 3、实现环保要求 (4) 4、项目规模 (4) 5、电力、水资源条件 (4) 五、主要经济技术指标............................ - 4 - 六、生产工艺 .................................. - 5 - 1、生产工艺简述 (5) 2、主要技术指标 (6) 3、生产规模 (6) 4、产品主要原材料和技术条件 (7) 5、主要原材料和动力的年需求量 (8)
6、产量计算 (8) 7、工艺流程图 (8) 七、**********有限公司年产30万吨烧结矿投产情况..... - 9 -
一、总论 1、项目名称 **********有限公司年产30万吨还原镍矿工程 2、主办单位 **********有限公司 3、项目实施的必要性 镍铁是生产不锈钢的重要原料，在过去的30年间，全球不锈钢产量一直以平均超过5%的增长率增长。最近几年，世界不同地区的不锈钢产量有所差异，而亚洲地区不锈钢产量有惊人的增加。虽然不锈钢的开发不到100年，但不锈钢己经显示出是一种产量增长最快的金属原料，而最近几年其产量增长率甚至超过了塑料产量的增长率。不锈钢产量有如此高的增长率的驱动力在于它所具有的点特点：耐腐蚀性和耐氧化性，具有较高的强度重量比，优良的轧制成形性、可焊接性能、低温韧性等。 镍铁的生产主要原材料是镍矿，而中国是镍矿资源极少，国内需求主要是从印度尼西亚和菲律宾等国进口，连云港是中国进口镍矿量最大港口之一。 连云港地区方圆500公里内钢厂林立，较大型的有锡钢、沙钢、兴澄钢铁、南钢、淮钢、莱芜钢厂、新泰钢厂、济钢、青岛钢厂等，根据这些钢厂的钢产量计算，每年这些钢厂仅铬、镍、锰系列合金就需要几十万吨。而这些钢厂周边3—500公里范围内，没有生产还原镍矿的厂家。这就给我们的生产还原镍矿并进行本土化销售创造了极
钢丝 百科名片 钢丝是钢材的板、管、型、丝四大品种之一，是用热轧盘条经冷拉制成的再加工产品。 目录 钢丝 钢丝的生产 烘干处理 热处理 镀层处理 钢丝的分类 编辑本段 钢丝 From 中国食品百科全书 Jump to: navigation, search [中文]: 钢丝
[英文]: steel wire [说明]: 钢丝是钢材的板、管、型、丝四大品种之一，是用热轧盘条经冷拉 钢丝 制成的再加工产品。按断面形状分类，主要有圆、方、矩、三角、椭圆、扁、梯形、Z字形等；按尺寸分类，有特细<0.1毫米、较细0.1~0.5毫米、细0.5~1.5毫米、中等1.5~3.0毫米、粗3.0~6.0毫米、较粗6.0~8.0毫米，特粗>8.0毫米；按强度分类，有低强度<390兆帕、较低强度390~785兆帕、普通强度785~1225兆帕、较高强度1225~1960兆帕、高强度1960~3135兆帕、特高强度>3135兆帕；按用途分类有：普通质量钢丝包括焊条、制钉、制网、包装和印刷业用钢丝，冷顶锻用钢丝供冷镦铆钉、螺钉等，电工用钢包括生产架空通讯线、钢芯铝绞线等用专用钢丝，纺织工业用钢丝包括粗梳子、综013、针布和针用钢丝，制绳钢丝专供生产钢丝绳和辐条，弹簧钢丝包括弹簧和弹簧垫圈用、琴用及轮胎、帘布和运输胶带用钢丝，结构钢丝指钟表工业、滚珠、自动机易切削用钢丝，不锈钢丝包括上述各用途的不锈钢丝及外科植入物钢丝，电阻合金丝供加热器元件、电阻元件用，工具钢丝包括钢筋钢丝和制鞋钢丝。 编辑本段 钢丝的生产 钢丝生产的主要工序包括原料选择、清除氧化铁皮、烘干、涂层处理、热处理、拉丝、镀层处理等。 原料选择见钢丝原料。 清除氧化铁皮指去除盘条或中间线坯表面的氧化铁皮，目的是防止拉拔时氧化铁皮损伤模具和钢丝表面，为后继的涂或镀层处理准备良好的表面条件以及减小拉拔时的摩擦降低拉拔力。清除氧化铁皮的方法有化学法和机械法两大类，见盘条化学除鳞和盘条机械除鳞。 编辑本段
直接还原铁技术 直接还原铁是铁矿在固态条件下直接还原为铁，可以用来作为冶炼优质钢、特殊钢的纯净原料，也可作为铸造、铁合金、粉末冶金等工艺的含铁原料。这种工艺是不用焦碳炼铁，原料也是使用冷压球团不用烧结矿，所以是一种优质、低耗、低污染的炼铁新工艺，也是全世界钢铁冶金的前沿技术之一。 直接还原炼铁工艺有气基法和煤基法两种，按主体设备可分为竖炉法、回转窑法、转底炉法、反应罐法、罐式炉法和流化床法等。目前，世界上90%以上的直接还原铁产量是用气基法生产出来的。但是天然气资源有限、价高，使生产量增长不快。用煤作还原剂在技术上也已过关，可以用块矿，球团矿或粉矿作铁原料（如竖炉、流化床、转底炉和回转窑等）。但是，因为要求原燃料条件高（矿石品位要大于66%，含SiO2+Al2O3杂质要小于3%，煤中灰分要低等），规模小，设备寿命低，生产成本高和某些技术问题等原因，致使直接还原铁生产在全世界没有得到迅速发展。因此，高炉炼铁生产工艺将在较长时间内仍将占有主导地位。1．直接还原铁的质量要求 直接还原铁是电炉冶炼优质钢种的好原料，所以要求的质量要高（包括化学成份和物理性能），且希望其产品质量要均匀、稳定。 1．1 化学成份 直接还原铁的含铁量应大于90%，金属化率要＞90%。含SiO2每升高1%，要多加2%的石灰，渣量增加30Kg/t，电炉多耗电18.5kwh。所以，要求直接还原铁所用原料含铁品位要高：赤铁矿应＞66.5%，磁铁矿＞67.5%，脉石（SiO2+Al2O3）量＜3%～5%。直接还原铁的金属化率每提高1%，可以节约能耗8～10度电/t。直接还原铁含C＜0.3%，P＜0. 03%，S＜0.03%，Pb、Sn、As、Sb、Bi等有害元素是微量。 1．2 物理性能 回转窑、竖炉、旋转床等工艺生产的直接还原铁是以球团矿为原料，要求粒度在5～30mm。隧道窑工艺生产的还原铁大多数是瓦片状或棒状，长度为250～380mm，堆密度在1.7～2. 0t/m3。 生产过程中产生的3～5mm磁性粉料，必须进行压块，才能用于炼钢。强度：取决于生产工艺方法、原料性能和还原温度。改进原料性能和提高温度有利于提高产品强度。产品强度一般＞500N/cm2。 2．直接还原铁产生工艺技术介绍 2．1 竖炉法 气基竖炉法MIDREX、HYL法直接还原铁产生中占有绝对优势，该工艺技术成熟、设备可靠，单位投资少，生产率高（容积利用系数可达8～12t/m3·d），单炉产量大（最高达180万t/年）等优点。经过不断改进，其生产技术不断完善，实现规模化生产。 （1）MIDREX技术 Midrex法标准流程由还原气制备和还原竖炉两部分组成。 还原气制备：将净化后含CO与H2约70%的炉顶气加压送入混合室，与当量天然气混合送入换热器预热，后进入1100℃左右有镍基催化剂的反应管进行催化裂化反应，转化成CO2 4%～36%、H260%～70%、CH43%～6%和870℃的还原气。后从风口区吹入竖炉。 竖炉断面呈圆形，分为预热段、还原段和冷却段。选用块矿和球团矿原料，从炉顶加料管装入，被上升的热还原气干燥、预热、还原。随着温度升高，还原反映加速，炉料在800℃以上的还原段停留4～6小时。新海绵铁进入冷却段完成终还原和渗碳反应，同时被自下而上通入的冷却气冷却至＜100℃。还原铁的排出速度用出铁器调节。产品典型成分如下： 产品化学成分（%）
一种锰铝钛铁合金生产工艺的介绍 作者： 所属系别：锰 关键字：锰 发布日期： 2010年01月11日 17:56 编者按： 本发明涉及一种用准沸腾钢工艺冶炼焊条钢的脱氧及合金化添加剂，特别是锰铝钛铁合金。 目前，用准沸腾钢工艺冶炼焊条钢的脱氧及合金化添加剂主要为锰铝铁合金，如中国专利92107299公开的“铝锰铁复合脱氧剂”，其组分为（重量百分比）：铝20—26%，锰30—35%，铁38—48%，余量为杂质。用铝锰铁合金生产的焊条在使用时有时出现焊缝开裂现象，其原因之一是由于焊缝金属中氢、氮的溶解析出所致，特别是当钢中同时含有游离的氢、氮时，会显著增加焊缝金属的冷脆倾向。虽然可以通过对钢材的预热及严格烘烤部分消除氢的不利影响，但是氮的有害作用则难以消除。 本发明目的是提供一种锰铝钛铁合金，作为脱氧和合金化添加剂，消除氮、氢的影响，减少生产的焊条在使用时出现焊缝开裂现明，解决现有技术存在的上述问题。 本发明目的是通过如下技术方案实现的。 锰铝钛铁合金各组分的重量百分比为：锰30—40%，铝15—28%，钛1.0—4.0%，铁23—43%，其余为杂质，杂质中包括碳、硅、磷、硫等。 本发明较佳的成分范围是：锰36—40%，铝15—19%，钛1.5—3.0%，铁28—38%，其余为杂质，杂质中包括碳、硅、磷、硫等。本发明最佳的成分范围是：锰36%，铝19%，钛2.0%，铁38%，其余为杂质，杂质中包括碳、硅、磷、硫等。
采用本发明锰铝钛铁合金作为冶炼焊条钢的脱氧及合金化添加剂除具有普通锰铝铁合金的脱氧及合金化作用外，还具有如下特点： 1.由于含钛而形成的三元复合脱氧交互作用进一步提高了金属的脱氧能力。 2.由于钛和氮的亲和力高于铝与氮的亲和力（TiN和AlN二才在1500℃的生成自由能差为-10101.2J/.atom),当钢中二者含量相同时优先生成TiN。 3.由于钛和氧结合生成TiO2的能力远小于铝和氧生成Al2O3能力（二者在1600℃生成自由能之差为-205540.5J/g.atom），因此在同等条件下铝优先与氧结合形成Al2O3，Ti则残留在钢中。 4.焊条中的碳、硅、铝等的含量应尽可能低，而含Ti为0.02%时对焊条钢电阻率的不利影响要比上述元素低得多。 5.由于焊条钢中含有0.006%氮时，它与0.02%的钛达到最佳配比1.15≤Ti/N≤3.4，从而显著改善焊缝性能，这是因为钛固定了含缝金属中的氮形成的TiN，致使由氢、氮引起的冷脆性得到抑制，而TiN粒子对氢捕获有陷阱作用，亦使氢的不利作用难以发挥，TiN粒子的细化晶粒作用，使解里断裂单元得到细化，从而提高缩性和改善焊缝韧性，减少焊缝开裂。 以下结合实施对本发明作进一步叙述： 附表为本发明实施例中各组分的含量（重量百分比） 该合金由中频感应炉冶炼，所用原料为复合国家标准。有确定化学成分的锰铁、钛铁和纯铝，所用废钢为含碳量在0.3%以下的低碳钢，按各元素的吸收率严格计算各元素的加入量。开炉前，向炉辟加入少许覆盖剂，然后加入20%铝，同时加入废钢，废钢开始深溶