非高炉炼铁技术及其在我国的发展讲义

非高炉炼铁一、非高炉炼铁的发展高炉炼铁是炼铁生产的主题，经过长期的发展，它的技术已经非常成熟。

但它也存在固有的不足，即对冶金焦的强烈依赖。

但随着焦煤资源的日渐贫乏，冶金焦价格越来越高。

因此，使炼铁生产摆脱对冶金焦的依赖是开发非高炉炼铁的原动力。

经过数百年的发展，至今已形成了以直接还原和熔融还原为主的现代化非高炉炼铁工业体系。

现代化钢铁工艺流程主体由四部分构成，焦炉、造块设备（例如烧结机）、高炉和转炉。

高炉使用冶金焦为主题能源，他是由焦煤经炼焦得到。

高炉的产品是液态生铁，它经转炉冶炼成转炉钢。

熔融还原的产品相当于高炉铁水。

高炉使用冶金焦，熔融反应则使用非焦煤。

这样就使炼铁摆脱了对冶金焦的依赖。

直接还原的产品是在熔点以下还原得到固态金属铁，称为直接还原铁（DRI），又称海绵铁。

直接还原的流程可分为煤基直接还原、气基直接还原和电热直接还原三大类。

煤基直接还原以煤为主要能源，主要是使用回转炉为主体设备的流程。

气基直接还原以天然气为主题能源。

包括竖炉、反应罐和流化床流程。

电热直接还原以电力为主要能源，是使用电热竖炉直接还原流程。

熔融还原的主体能源主要分为三种：非焦煤，焦炭和电力。

熔炼设备是熔融还原流程的精华。

还原设备决定了适用原料的性质。

例如流化床可直接处理粉料，竖炉则适用于处理块状炉料。

二、重点设备分析直接还原的核心装置是一个还原单元。

占有重要地位的还原设备有竖炉，反应罐，回转炉和流化床。

熔融还原的核心装置时一个还。

原单元和一个熔炼造气单元。

最受重视的还原设备是竖炉和流化床，最重要的熔炼造气设备是煤炭流化床和铁浴炉。

竖炉是一种成熟的还原设备。

除了产量在海绵铁工业中高居榜首外，熔融还原也将它作为还原单元最实际的选择。

目前唯一的工业化二步法熔融还原流程COREX即使用竖炉还原单元。

作为还原设备，流化床的地位非常微妙。

海绵铁工业中流化床的生产能力并不大。

但他具有一个竖炉无法比拟的优点：可直接使用粉矿。

这个特点使流化床成为熔融还原中最受青睐的还原设备。

非高炉炼铁技术概述摘要：随着焦煤资源日益减少，高炉炼铁技术发展受到限制，非高炉炼铁成为了日益关注的冶炼技术。

文章阐述了非高炉炼铁技术的发展现状、分类，工艺流程及特点，同时展望了其未来的发展前景。

关键词：非高炉炼铁直接还原熔融还原非焦煤一、引言目前，生铁主要来源于高炉冶炼产品，高炉炼铁技术成熟，具有工艺简单，产量高，生产效率大等优点。

但其必须依赖焦煤，而且其流程长，污染大，设备复杂。

因此，世界各国学者逐渐着手研究和改进非高炉炼铁技术。

二、非高炉炼铁工艺非高炉炼铁是指以铁矿石为原料并使用高炉以外的冶炼技术生产铁产品的方法。

在当今焦煤资源缺乏，非焦煤资源丰富的情况下，非高炉炼铁以非焦煤为能源，不但环保，而且省去了烧结、球团等工序，缩短了流程。

因此非高炉炼铁一直被认为是一种环保节能、投资小、生产成本低的生产工艺。

非高炉炼铁可分为直接还原炼铁工艺和熔融还原炼铁工艺两种。

1.直接还原炼铁工艺直接还原炼铁工艺是一种以天然气、煤气、非焦煤粉为能源和还原剂，在铁矿石软化温度下，将铁矿石中铁氧化物还原成铁的生产工艺。

据统计直接还原冶炼工艺多达40余种，大部分已经实现了大规模工业化生产[1]。

目前，直接还原炼铁工艺主要有气基直接还原、煤基直接还原两大类。

1.1气基直接还原气基直接还原是指用CO或H2等还原气体作还原剂还原铁矿石的炼铁方法。

具有生产效率高、容积利用率高、热效率高、能耗低、操作容易等优点，是DRI（directly reduced iron）生产最主要的方法，约占DRI总产量的90%以上[2]。

气基直接还原代表工艺有HYL反应罐法、Midrex-竖炉法、流化床法等[3]。

HYL反应罐法是由墨西哥希尔萨（HojalataYLamina，HYLSA）公司于20世纪50年代初开发的，其工业化标志着现代化直接还原的开始。

HYL反应罐法具有作业稳定，设备可靠等优点，但其作业不连续，还原气利用差，能耗高及产品质量不均匀。

C over Report封面报道中国新形势下非高炉炼铁的技术发展张文来（唐钢国际工程技术股份有限公司，河北 唐山 063000）摘 要：在中国当前的冶金新形势下，近些年非高炉炼铁技术在中国得到了较快发展。

非高炉炼铁技术是中国当前较为重要的一项科学技术。

非高炉炼铁技术是除开高炉技术外，不使用焦炭等各种工艺炼铁技术的统称，根据相应产品的形态，非高炉炼铁技术可以分为直接还原炼铁技术和熔融还原炼铁技术。

非高炉炼铁技术具有一定的优势所在，具体来讲其能够有效节约能源，同时投资低、生产成本低，因此能够满足当前炼铁技术发展的基本需求。

关键词：新形势；非高炉炼铁；技术发展中图分类号：P632 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2019）03-0001-3收稿日期：2019-03作者简介：张文来，男，生于1968年，汉族，河北唐山人，本科，高级工程师，研究方向：钢铁冶金。

众所周知，我国钢铁工业在历史发展过程中，一直都使用的是高炉炼铁工艺技术，但是高炉炼铁工艺技术具有一个非常明显的特征，这个特征表现为它必须要使用储量有限的炼焦煤为主要燃料，且需要以一定粒径的块状铁矿石进行炼铁工作，所以也就造成了能源、环境、投资等多方面的困扰。

然而在新形势下，炼铁工艺应当更加符合时代发展下对节约能源提出的要求，如此才能进一步提升我国的炼铁技术水平，同时提升资源的利用率。

1 关于非高炉炼铁工艺技术的总体分析在非高炉炼铁工艺技术当中，其中具有两种最为重要的炼铁思路，其分别是直接还原和熔融还原，这两种非高炉炼铁工艺技术具有较多的优势所在，所以整体上的发展空间较大。

直接还原炼铁技术还分为气基和煤基直接还原技术，气基直接还原技术在炼铁过程中，采用的主要方法是气基竖炉法、气基流化床法，它还可以利用天然气经裂化产出的H 2和co 作为还原剂，并且在竖炉当中将已有的铁矿石在固态温度下直接还原成海绵铁，当前所应用的方法主要有Midrex 和HYL 法两种。

非高炉冶炼技术的发展现状与展望报告随着环境保护要求的不断提高和高炉冶炼成本的逐渐攀升，非高炉冶炼技术逐渐成为了冶金行业的新焦点。

非高炉冶炼技术指的是通过直接还原和熔炼铁矿石，而不采用传统的高炉冶炼工艺。

该技术的发展为冶金行业带来了新的机遇和挑战。

本文旨在探讨非高炉冶炼技术的发展现状与未来展望。

一、发展现状1.1 目前采用的非高炉冶炼技术目前采用的非高炉冶炼技术主要包括直接还原炉（包括隧道炉、回转窑炉、HBI炉等）、电弧炉、冶炼炉和金属化合物熔炼等技术。

1.2 技术优势和缺陷非高炉冶炼技术的优势主要包括：一是能够利用低品位铁矿石，提高铁矿石的综合利用效率；二是能够震撼生产，缩短生产周期，提高生产效率；三是能够加快钢水的脱氧剂等元素的反应速率，有利于提高炼钢炉生产速度。

但与高炉冶炼相比，直接还原炉存在生产成本较高、设备投资过大、环境污染较大等缺陷，电弧炉和冶炼炉则存在脱氧效果差、生产效率低下等缺陷。

1.3 应用领域和规模目前非高炉冶炼技术已经广泛应用于钢铁、有色金属、冶金残渣等领域。

其中，直接还原炉技术已经在全球范围内得到了广泛的应用。

HBI是目前最广泛采用的直接还原炉技术之一，全世界已经有100多个生产线，年产能已经达到1500万吨。

二、未来展望2.1 技术发展趋势未来非高炉冶炼技术的发展趋势主要包括：一是采用多种非高炉冶炼技术的联合应用，构成系统化的非高炉冶炼工艺；二是全面推进非高炉炼钢技术，提高产能和品质；三是提高非高炉冶炼技术的自动化和智能化水平，实现对生产过程的实时监控、控制和优化。

2.2 应用领域拓展未来非高炉冶炼技术的应用领域将会不断拓展。

目前非高炉冶炼技术已经在钢铁、有色金属、冶金残渣等领域得到了广泛的应用，未来还有望在其他领域得到广泛应用，如无机材料制备、环保与资源循环利用等领域。

2.3 发展挑战非高炉冶炼技术在应用过程中也存在一些挑战。

一是如何解决非高炉冶炼过程中的环境污染问题；二是如何降低生产成本，提高铁矿石的综合利用效率；三是如何在不影响铁水品质的前提下提高生产效率，提高生产效率。

非高炉炼铁技术在我国发展与展望摘要非高炉炼铁技术已经成为现在钢铁工业必不可少的技术，直接还原铁是钢铁工业不可缺少的组成部分，熔融还原实现了工业化生产，其环境的优越性得以证实，其低能耗、低成本等优点还有待实践证实。

发展直接还原铁生产弥补废钢的短缺，是我国钢铁工业、装备制造业的发展的急需。

以国内技术为基础，利用国内铁矿资源以煤制气一竖炉为主导工艺是我国发展直接还原铁生产的主要方向。

加强对国外熔融还原技术发展跟踪，强化国内的开发，尤其是对ＣＯＲＥＸ技术的消化、以及装备的国产化是我国熔融还原发展的重要方向。

关键词：非高炉炼铁直接还原熔融还原现状展望1我国非高炉炼铁技术及发展现状1.1我国非高炉炼铁技术发展的起因钢铁工业为了摆脱焦煤资源短缺对发展的羁绊；适应ＥＩ益提高的环境保护要求；降低钢铁生产能耗；改善钢铁产品结构，提高质量和品质；寻求解决废钢短缺及废钢质量不断恶化的途径；实现资源的综合利用开发了以非结焦煤为能源的非高炉炼铁技术，或称为非焦炼铁技术。

非高炉炼铁依产品的形态不同分为：直接还原与熔融还原两部分。

尽管到目前为止，传统的高炉一转炉流程在钢铁生产中仍占最重要地位，还没有任何一种方法能够取代高炉炼铁，但非高炉炼铁技术是钢铁工业持续发展、实现节能减排、环境友好发展的前沿技术之一。

1.2直接还原技术直接还原的产品直接还原铁（ＤｉｒｅｃｔＲｅｄｕｃｔｉｏｎＩｒｏｎ缩写为ＤＲＩ），是铁氧化物在不熔化、不造渣，在固态下还原生成的金属铁产品。

由于ＤＲＩ的结构呈海绵状，固也称为“海绵铁”。

1.3熔融还原技术熔融还原是钢铁技术的开发热点从上世纪八十年代初开始，短短的十多年时间，以煤为主要能源，以氧或富氧空气为反应介质进行还原和熔化的氧煤工艺（ＣＯＲＥＸ、ＤＩＯＳ、Ｈｌｓｍｅｌｔ、ＲＯＭＥＬＴ、川崎法等）；以煤为还原剂，以电为主要热源的电煤工艺（ＩＮＲＥＤ、ＥＬＲＥＤ、ＣＯＭＢＩＳＭＥＬＴ、ＰＬＡＳＭＡＳＭＥＬＴ）等数十种熔融还原工艺，通过了工业或半工业性实验。

非高炉炼铁技术重点是以煤代焦 DRI最佳装备是煤基竖炉陈守明我国粗钢产量连续高速增长，2011年达6.995亿吨，占全球粗钢产量45%；但产业结构不合理，工艺以高炉炼铁-转炉炼钢长流程为主，铁钢比高、电炉钢比例小，能源资源消耗大、生产成本高，经济效益一路下滑，优化结构、节能增效势在必行。

直接还原铁(DRI)不仅是一种重要的冶金原料，由于不以焦炭为主要能源，称非高炉炼铁，是一种节能增效的冶金新工艺。

发展DRI产业不仅可以为电炉炼钢、转炉炼钢、高炉炼铁、铸造等产业提供大量优质冶金炉料，有助于这些企业节能增效，而且节省大量焦炭，对于缓减高炉炼铁焦炭供应紧张局面、降低成本有利。

同时，国内中小铁矿和非炼焦煤的综合利用、提高附加值，可促进中西部地区经济发展。

国家工信部2011年底颁发的《钢铁工业“十二五”发展规划》中，“重点领域和任务”的技术创新重点第一项即非高炉炼铁技术。

中国DRI多年来产量始终在几十万吨徘徊，主要因为工艺、装备未根据国情自主创新，未显示节能减排优势，工程投资大、生产成本高，经济效益不理想。

DRI工艺按还原剂分为气基法和煤基法，按主体设备分有竖炉法、隧道窑法、回转窑法、转底炉法等。

根据冶金原理和中国能源资源结构、经济技术条件，煤基法比较适宜；按机械和热工原理，这几类工业炉窑虽然都能生产DRI，但竖炉是其优选优化成果，性能更好。

炼铁理论和生产实践均可证明，煤基竖炉DRI能耗低、工程投资少，可取的更好效益。

1 煤基竖炉DRI工艺节能的理论根据1.1 DRI流程短炼铁是钢铁冶金上游工序。

考察钢铁生产流程，如图1所示，流程最短、能耗最低路线是从铁矿石直接炼钢的虚线ideal Route。

但这一路线很难实现，因为还原与升温同时进行，高温下金属铁融化后，还原剂中的碳即渗入铁中，铁水含碳量大于钢的标准。

为了得到含碳量较低的钢，不得不增加炼钢工序，将铁水中的碳再氧化脱去。

现代钢铁生产的高炉-转炉炼钢流程就是这样，称作二步法炼钢。