非高炉炼铁技术及在我国发展的展望
- 格式:doc
- 大小:381.50 KB
- 文档页数:11
国内外高炉炼铁技术的发展现状和趋势高炉炼铁技术是金属冶炼工业发展的基础,是保证金属铁质量和产量的关键技术,也是社会经济发展的重要依托。
近年来,随着金属冶炼工业的快速发展,国内外高炉炼铁技术的发展也取得了显著的成就,为保证金属铁质量、提高产量、提高经济效益发挥了重要作用。
首先,国内外高炉炼铁技术取得了重大突破,进一步提高了金属铁质量。
随着科学技术的进步,添加剂和冶炼工艺的改进,使高炉炼铁工艺取得重大进展,不仅能够有效提高铁素体组成,同时也能够改善铁水的流动性,有利于铁块的全面成型。
此外,利用新型炉料和改进的热处理技术,可以有效降低铁水的含氧量,提高铁液的液相容量,从而获得更高品质的铁。
其次,国内外高炉炼铁技术的发展,还大大提高了铁的产量。
传统的高炉炼铁工艺存在着大量的炉料损失,限制了铁的产量。
随着国内外高炉炼铁技术的发展,炉料损失大大减少,产量得到提高。
通过对炼铁工艺及其参数进行优化调整,获得合理的炉料计算和分配,进而有效提高铁的产量。
此外,结合智能技术、自动化技术和智能控制技术,还可以实现远程监控和智能化管理,可以使高炉炼铁效率更高,产量更大。
最后,国内外高炉炼铁技术的发展,对提高经济效益具有重要意义。
国内外高炉炼铁技术的发展,不仅缩短了铁的生产周期,提高了产量,而且可以减少能耗消耗和废气排放,降低了生产成本,有利于提高企业的竞争力,实现更高的经济效益。
此外,国内外高炉炼铁技术的发展还可以改善炼铁终端的工作环境,为炼铁行业的发展创造更加良好的条件。
以上是国内外高炉炼铁技术的发展现状和趋势的概述,未来的发展趋势可以简单地总结为以下几点:继续提高高炉炼铁质量和产量,推广智能技术,进一步优化炼铁工艺,合理设计炉料配比,提高炼铁效率,减少能耗和污染,改善炼铁环境,提高经济效益,实现绿色经济发展。
未来,相信国内外高炉炼铁技术将取得更好的发展,为我们社会的经济发展提供更多的依托。
浅谈非高炉冶炼技术的发展前景摘要 2011年是国家“十二五”规划的开局之年,国家对于高能耗行业的宏观调控政策呈现收紧态势。
国家主管部门制定了《钢铁产业调整与振兴规划》,对所有新建项目必须以淘汰落后产能为前提。
国家不断逐步提高淘汰标准,我国中小型高炉在日后的生存空间越来越少。
另外原材料价格不断上涨,严重压缩传统高炉冶炼成本空间。
目前,冶金上下游行业都对我国的非高炉炼铁技术表现出很大的热情。
国内宝钢、沙钢、马钢、日钢、武钢、莱钢等大型钢铁厂对非高炉炼铁技术产生浓厚兴趣,直接还原和熔融还原成为日益关注的冶炼技术。
关键词非高炉炼铁;淘汰落后产能;直接还原;熔融还原中图分类号tf55 文献标识码a 文章编号 1674-6708(2011)44-0065-021 非高炉炼铁在我国钢铁工业发展中的作用非高炉炼铁分为直接还原炼铁工艺和熔融还原炼铁工艺两种。
直接还原炼铁工艺包括竖炉法、流化床法、隧道窑法、回转窑法和转底炉法。
熔融还原炼铁工艺主要包括corrx法、corex法、finex 法和hismelt法等。
1)非高炉炼铁是我国钢铁工业改善能源结构,减少对焦煤能源的依赖的重要途径;2)非高炉炼铁是发展短流程钢铁生产的重要途径。
发展直接还原铁生产是解决废钢短缺,另外直接还原铁(dri)在电炉炼钢中仍然是不可短缺的稀释剂原料;3)非高炉冶炼是复合矿综合利用、难选矿开发利用的有效方法。
我国高品位铁矿资源短缺,复合矿占有相当大的比例,另外,还有部分钢铁厂内部含铁物料及其它冶金业的含铁废料(如赤泥等),这些含铁资源通过传统的选矿难以将其它元素剥离,回收其有价值的金属。
2 直接还原铁工艺直接还原法应用的反应器有竖炉、流化床、转底炉、回转窑和隧道窑。
目前,国内dri生产达到工业化规模的直接还原技术有转底炉、回转窑和隧道窑三种,这三种工艺都属于煤基还原技术。
其中隧道窑的产量所占的比重较大,但是规模不大,单车产量低、生产周期长、能耗高、生产环境差。
2008年第1期宝钢技术1宝钢建设30年回顾与展望编者按:2008年是宝钢实施新一轮发展战略的关键之年,也是宝钢建设30周年。
自1978年12月23日动工兴建以来,宝钢人发扬艰苦创业、求真务实、善于学习、勇于创新的优良传统,坚持改革创新、走科学发展之路,从一个国家重点投资的/中国现代化样板企业0,到2004年跻身世界500强,逐步发展成为一个世界级钢铁企业。
30年来,宝钢人始终遵循邓小平同志/要善于学习,更要善于创新0的谆谆嘱咐,坚持科学发展观,把科学技术作为第一生产力,走技术创新之路,通过建立机制、创造条件、搭建舞台、营造氛围,涌现了一批又一批技术创新成果,成绩喜人。
前车之鉴,后者之师。
5宝钢技术6将于2008年开辟/宝钢建设30年回顾与展望0专栏,刊登反映宝钢各专业领域30年来技术发展、技术进步与展望等方面的综述性论文,希望以此激励广大科技工作者在宝钢新一轮发展中,抓住公司/规模扩张0的发展机遇,振奋精神、继往开来、锐意进取、再铸辉煌。
宝钢炼铁的技术进步及展望朱仁良,朱锦明(执笔)(宝钢金属学会炼铁学组,上海201900)摘要:二十多年来,宝钢炼铁以高炉为中心,经历了学习、跟踪、消化,摸索、创新、发展等阶段,产能逐步扩大、技术水平不断提高。
原料混匀矿堆积,厚料层、低硅和高褐铁矿烧结,炼焦配煤,高炉高利用系数、高煤比、长寿命等技术取得了长足的进步,同时,实现了固体废弃物基本零废弃和工业污水零排放,使炼铁整个生产过程向高效、低耗、清洁、环保的方向发展。
二十多年的发展和联合重组,宝钢已成为具有年产烧结矿2885万t、焦炭726万t和铁水2250万t(铁水产量含浦钢Corex炉),主要经济技术指标达到世界一流的现代化炼铁厂水平。
关键词:炼铁;烧结;炼焦;原料中图分类号:TF54文献标识码:B文章编号:1008-0716(2008)01-0001-12Progress in Baosteel.s Iron making Technology and Its Pros pectZhu Renli a ng,Zhu J in m ing(Ironm aki n g Group,Baosteel Society ofM etals,Shanghai201900,Chi n a) Abstrac t:Taking t he b l ast furnace as its focus,for m ore t han20yea rs,the Iron m ak i ng P lant of Baostee l has gone through stages of/l earni ng0,/traci ng0,/digesti on0,/groping0,/i nnovati on0and/deve l op m ent0.Its production ca-pacity and techno l ogy gre w steadil y.R api d progress has been m ade i n technolog i es of b l ending stack,th i ck bed,l ow sili con and h i gh anhydroferr ite si nter i ng,coke blendi ng and h i gh productivity,h i gh PCR and l ong ca m pa i gn life of theb l ast furnace.A s the plant has achieved t he goal of zero d i scharge of soli d waste and i ndustr i a lw aste w ater,the who leiron m ak i ng production is str i di ng tow ards hi gh effic i ency,lo w energy consu mpti on,c l eanli ness and env i ronmental pro-tecti on.H av i ng exper i enced more than20years.deve l op m ent and reo rganiza ti on,Baostee l has becom e a m odernized iron produce r w it h an annua l capac ity o f28.85m illi on tons of si nte r,7.26m illi on tons o f coke and22.50m illi on tons o f hot m eta l(Pugang Corex out put i ncl uded),its m a i n econom ic and techno l og ica l ind i ces hitti ng t he first c l ass.K ey word s:iron m aking;si nte ri ng;cok i ng;ra w m ater i a l宝钢技术2008年第1期0前言宝钢分公司炼铁厂按一、二、三期工程分阶段建设。
高炉炼铁产业发展趋势高炉炼铁产业发展趋势近年来,随着中国经济的快速发展,高炉炼铁产业也得到了蓬勃的发展。
高炉炼铁是指通过高温将铁矿石还原为金属铁的一种工艺。
作为炼铁产业的核心环节,高炉炼铁在我国的工业生产中具有重要地位。
本文旨在对高炉炼铁产业的发展趋势进行探讨和分析,以期为该行业的发展提供参考。
一、发展历程与现状高炉炼铁技术起源于20世纪初,经过百年的发展,已成为当今炼铁产业的主流工艺。
在我国,高炉炼铁产业经历了起步阶段、扩张阶段和优化阶段三个发展阶段。
起步阶段(20世纪初至20世纪60年代):我国高炉炼铁产业在本阶段逐步建立起炼铁技术体系和生产基地。
20世纪初,我国开始引进和消化吸收国外的高炉炼铁技术。
到20世纪50年代,我国已具备自主研发高炉炼铁技术的能力,并开始大规模建设高炉。
到20世纪60年代,我国高炉炼铁产能稳步增长,但存在一些技术问题和设备落后的情况。
扩张阶段(20世纪70年代至21世纪初):我国高炉炼铁产业在本阶段实现了快速发展。
70年代初,我国高炉炼铁产能再次扩大,技术水平也有了一定的提高。
80年代初,我国高炉炼铁产能突破5000万吨,成为世界第一大炼铁国。
90年代至21世纪初,我国高炉炼铁产能进一步提升,技术水平逐步接近国际先进水平。
优化阶段(21世纪至今):我国高炉炼铁产业在本阶段实施了一系列的技术创新和产业升级。
21世纪初,我国高炉炼铁产量再次出现大幅增长,技术水平和设备质量也有了明显提高。
在优化阶段,我国高炉炼铁产业始终围绕提高效能、降低能耗、减少环境污染等方面进行升级改造。
现在,我国高炉炼铁技术已基本达到国际先进水平,生产效益和环保水平也有了明显提高。
二、发展趋势与问题1. 产量稳步增长:随着国内经济的持续发展和钢铁需求的增加,我国高炉炼铁产业的总体产能仍然保持稳步增长的态势。
根据统计数据,我国高炉炼铁产量在过去十年中基本保持在4亿吨以上。
未来,我国高炉炼铁产量仍有望继续增长,但增速可能会逐渐放缓。
千里之行,始于足下。
高炉炼铁技术创新实践及未来展望高炉炼铁技术是钢铁工业中非常重要的一个环节,对于钢铁产量和质量有着直接影响。
随着科技的不断发展和进步,高炉炼铁技术也在不断创新和实践。
本文将介绍高炉炼铁技术的创新实践及未来展望。
高炉炼铁技术主要包括焦炭冶炼、铁矿石还原和炉渣处理三个方面。
近年来,针对这几个环节进行了一系列的技术创新,以提高钢铁产量和质量,减少能源消耗和环境污染。
首先,在焦炭冶炼方面,高炉炼铁技术实践了煤炭气化技术,将煤炭转化为合成气或制备气,用来代替部分焦炭。
这样可以减少焦炭的消耗量,提高炉温和炉效,提高炼铁效果和节约能源。
其次,在铁矿石还原方面,高炉炼铁技术实践了混合还原技术,将不同种类的铁矿石混合使用,以提高还原效率和减少还原剂的消耗。
同时,还运用了制粒和球团矿技术,提高了炉料的密实度和还原性能,使得炼铁效果更好。
再次,在炉渣处理方面,高炉炼铁技术实践了炉渣处理技术,包括高炉渣套料、炉渣粉磨和炉渣稳定化等。
这些技术可以减少炉渣的生成和排放,降低对环境的污染,同时还能回收利用一部分有价值的元素。
未来,高炉炼铁技术仍将继续创新和发展。
一方面,可以进一步拓宽原料的来源,包括使用青海盐湖等资源,以降低对传统铁矿石的依赖程度。
另一方面,可以进一步提高炉渣的利用率,实现钢铁工业的循环经济。
此外,还可以用高效节能的加热方式替代传统的冶炼方法,以进一步降低能源消耗和环境污染。
第1页/共2页锲而不舍,金石可镂。
综上所述,高炉炼铁技术的创新实践为钢铁工业的发展提供了重要支撑。
未来,随着技术的不断进步和创新,高炉炼铁技术将更加高效、环保和可持续,为钢铁产量和质量的提高做出更大贡献。
同时,需要在技术创新的同时,加强对环境保护的重视,实现钢铁工业的可持续发展。
1C over Report封面报道中国高炉炼铁技术装备发展成就与展望孙悦升,张古兴(河钢集团有限公司承德分公司炼铁事业部,河北 承德 067002)摘 要:“绿色钢铁”是世界钢铁工业发展的共同选择与发展方向,是钢铁工业生存和发展的共同需要。
“绿色钢铁”的目标是钢铁产品的设计、制造、运输、使用、废弃物循环利用等整个生命周期,对环境影响最小、资源利用率最高、能源消耗最小,同时钢铁企业的经济效益、环境效益和社会效益同样达到环境友好的要求。
高炉炼铁成本约占钢铁制造总成本的60%~70%,炼铁工序能源消耗约占钢铁综合能耗的60%~70%,因此,应牢固树立“高炉是长流程钢铁企业核心”的发展理念。
关键词:高炉炼铁技术;发展方向;功能解析;发展战略中图分类号:TF321 文献标识码:A 文章编号:11-5004(2020)18-0001-2 收稿日期:2020-09作者简介:孙悦升,男,生于1995年,汉族,辽宁昌图人,本科,研究方向:高炉炼铁。
众所周知,高炉炼铁作为高能耗的产业,在此种背景下,必须要解决资源短缺对其正常生产的影响,否则其应用范围将会越来越小,甚至会消失。
故高炉炼铁行业必须要创新自己的生产方式,改变原来的对化石能源的过度依赖现象,跟随时代发展的大潮,积极寻找绿色的替代性能源,应用低碳绿色的炼铁技术。
以实现工业、经济与环境的协调可持续发展。
1 早期的非高炉炼铁技术早期开发的各种非高炉炼铁技术,其主要针对点是减少SOx、NOx 排放和应对优质焦煤资源短缺。
20世纪50—60年代,欧美开始了气基直接还原炼铁技术的探索,开发了HYL、Midrex 等气基竖炉直接还原方法,确立了工业规模发展直接还原铁的道路。
20世纪80年代,“薄板坯连铸连轧”的成功有力地推动了“气基竖炉直接还原+电炉”短流程的发展。
同时,以取消烧结和炼焦工序、大幅减少硫化物和氮化物排放为目标,发展了COREX、FINEX、HIsmelt 等熔融还原炼铁技术。
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。
高炉炼铁技术创新实践及未来展望摘要:近年来,冶铁工业经过较长时间的发展后已经逐渐进入平稳阶段,现在世界范围内生铁生产技术主要为高炉炼铁技术,而我国通过高炉炼铁技术生产的生铁占世界高炉生铁产量的65%左右。
高炉炼铁技术由于生产工艺相对简单且稳定,以及生产原材料相对简单易得、铁制品产出率较高,成为炼铁行业主要生产方式,但也存在一些缺点与不足,在新技术推陈出新的大环境下,仍存改进空间。
关键词:高炉炼铁技术;创新;展望1目前高炉生产的现状与形成原因从世界范围来讲,我国目前拥有当之无愧的高炉炼铁生产技术大国称号,而这与我国在冶铁行业大量采用高炉炼铁技术是密不可分的。
高炉炼铁技术由于其生产的钢铁质量较为稳定,并且可以在冶炼时极大的提高钢铁生产的效率并且操作简单,钢铁的生产数量因而大幅度的提升,因此也成为了目前使用最多的钢铁生产技术之一,正是由于我国的钢铁产量不断攀升,因此需要更高效、高质量的生产方法,因而也促进了高炉炼铁技术的不断发展与进步,二者相辅相成。
2目前我国所取得的主要高炉技术成就2.1高炉喷煤技术我国从上个世纪六十年代开始就最先在首钢和鞍钢等主要的大型钢厂设备中增加了高炉的喷煤技术,这项技术的研发与应用在世界范围内都处于一个比较早的时间;高炉的喷煤技术可以降低高炉的焦炭使用。
截至目前,我国大部分的高炉都采用了高炉喷煤技术,这样可以使高炉的炉内燃烧更为充分,我国的大型高炉焦比与煤比也始终处于世界的领先水平,这一技术为提高高炉的燃烧效率、炼铁的生产效率创造了条件,同时也有利于高炉在进行炼铁工作时的炉内反应平稳运行,以及提高燃料的利用率。
2.2高炉延长使用寿命高炉作为一种密闭的逆流反应装置,在高炉的生产设备中包括大量的物料之间的传递与传质和许多物料之间的还原反应过程,这些反应过程需要高炉来提供一个适宜、稳定的反应环境。
此外,高炉的平稳运行也对延长高炉的使用时间有着一定的帮助。
近些年来,我国在高炉的生产制造工艺上不断的进行改进与升级,已经从高炉材料的选择、高炉形状的推敲、高炉结构的搭建以及高炉的日常维护措施、保养维修方式等多个方面同时入手,已经在一定程度上增加了高炉的使用寿命。
比较分析高炉炼铁与非高炉炼铁技术摘要:我国的焦煤资源供应日趋紧张,阻碍我国高炉炼铁技术的发展,非高炉炼铁成为关注度最高的冶炼技术。
文章重点就高炉炼铁与非高炉炼铁技术二者的比较分析进行研究,旨在为业内人士提供一些建议和帮助。
关键词:高炉炼铁;非高炉炼铁;技术比较分析前言:依据现阶段市场环境状况,高炉炼铁是炼铁生产的主体,高炉炼铁存在一个不足之处,对能源焦炭的依赖,同时冶炼焦炭也是环境污染的一个源头。
与高炉炼铁不同的是,非高炉炼铁的能耗和环境方面具有优势较强。
详细地说,非高炉炼铁在一定程度上可将焦煤的使用量降低,进而将高炉炼铁流程如球团、焦化工序等生成的污染物排放量降低。
对于原燃料,非高炉炼铁具有极高的要求,使原燃料只在较好生产指标的生铁生产企业中运用,这就表示着只能在特定的环境下,非高炉炼铁才能实施组织生产,这也是非高炉炼铁技术一直未被普及于全世界的关键原因。
基于此,文章主要对高炉炼铁与非高炉炼铁能耗进行了比较,然后分析了高炉炼铁与非高炉炼铁技术应用现状,最后展望了高炉炼铁与非高炉炼铁发展前景。
1能耗比较分析1.1相关高炉炼铁能耗分析高炉作为炼铁设备,是一个炼铁炉料和煤气反向运动的反应器,高炉属于一种高效化的反应竖炉。
在高炉这个特殊的竖炉中,炉料可以获得充分的物理过程和化学过程如原燃料预热、熔融、生铁改性等,同时炉料生产过程也伴随着粉尘等有害物质。
在高炉炼铁过程中,炉料会遇到选择间接还原与直接还原反应问题,相关分析证明,放热反应是铁矿石进行间接还原,而吸热反应则是直接还原。
所以在高炉中,进行间接还原反应的炉料大概有一半,这就表明了比起炉料在高炉中进行直接还原铁工艺过程的能源使用,要比间接还原的高出一部分。
1.2相关非高炉炼铁能耗分析非高炉炼铁划分为熔融还原和直接还原两大类。
在能源消耗方面,直接还原可以分为煤基、气基和电热三大类。
不论煤基、气基和电热,最终都是利用设备生产非高炉炼铁所需的气源。
例如煤基的直接还原生产工艺过程要求>90%的CO+H2含量,同时要构建专门的造气装置。
国内外高炉炼铁技术的发展现状和趋势
国内外高炉炼铁技术的发展现状和趋势
一、发展现状
1、国内
(1)钢铁厂炼铁技术的改造力度加大,已实现超低碳、超低强度、超低消耗的可持续发展。
(2)新型储能灶的兴起,使煤的消耗大大减少,同时也提高了炼铁设备的智能度。
(3)智能化技术的广泛应用,大大提升了传统炼铁技术的能源利用率。
2、国外
(1)德国、日本、西班牙等国在炼铁方面都有着非常成熟的技术,通过智能化技术的大量应用,以及不断提升设备抗磨损能力,使炼铁设备的性能得到持续提升。
(2)美国的炼铁技术也在不断发展,尤其是节能技术的提升,使温室气体排放量大幅减少,符合可持续发展的要求。
二、发展趋势
1、储能灶的广泛应用:储能灶的智能化技术可以大大减少给炉内喷射的煤,从而提高炼铁效率。
2、球化技术的提升:通过提高炉内样品的球化度,大大提升炼铁炉设备的耐板材性和智能度。
3、炼铁技术创新:不断创新和应用抗磨损、节能、轻量化、小型化等技术,提高设备的使用效率和产量。
4、炉前技术的完善:通过构建智能、优化的炉前技术,可以有效将煤、矿石等进料质量提高。
5、可持续发展:国内外高炉炼铁技术都趋向于节能、低碳、环境友好的可持续发展方向。
HIsmelt炼铁工艺发展状况及前景展望发布时间:2021-07-28T10:29:48.980Z 来源:《中国科技信息》2021年9月上作者:曹凯琪陈龙陈子波[导读] 本文从我国日益严格的环保政策以及双碳战略的提出角度出发,介绍了HIsmelt工艺相对于传统高炉炼铁的优势,分析了该工艺的现实性以及经济性。
华北理工大学冶金与能源学院曹凯琪陈龙陈子波唐山 063200摘要:本文从我国日益严格的环保政策以及双碳战略的提出角度出发,介绍了HIsmelt工艺相对于传统高炉炼铁的优势,分析了该工艺的现实性以及经济性。
HIsmelt工艺发展历程以及工艺流程,分析了HIsmelt工艺特点,以及该工艺未来研究方向及发展方向。
关键词:HIsmelt 熔融还原前景展望随着我国钢铁行业的快速发展,2020年我国粗钢产量已超过10亿吨,但是由于铁矿石以及焦炭价格的增长,高炉炼铁成本也越来越高,另外,随着我国双碳战略的提出,炼铁行业面临着资源、能源,尤其是环保方面前所未有的压力。
传统高炉炼铁工艺虽然已经发展成熟,具有高效率、低成本等优势,但是由于其工艺特点,无法摆脱产生大量的环境污染的焦化厂、烧结厂和球团厂的依赖,已不能满足钢铁工业未来的发展要求[1]。
因此,无需建设焦化、烧结、球团、高炉工序,在理论上可以实现无焦炼铁的HIsmelt工艺受到科研工作者的关注[2]。
一方面,HIsmelt熔融还原技术可以使用高磷铁矿石,与传统高炉冶炼技术可以形成互补,降低生产成本。
另外,基于HIsmelt技术自身的优势,能够降低高炉生成过程中产生的环境污染,满足日益严格的环保政策以及我们国家提出的双碳战略,是非常有前景的非高炉炼铁工艺之一。
1. HIsmelt 工艺发展历程HIsmelt熔融还原炼铁工艺最早由德国Klockner公司以及澳大利亚CRA公司在20世纪80年代提出,目的是结合顶底复吹工艺,直接使用铁矿石和煤粉冶炼高质量铁水,在半工业试验中获得验证。
比较分析高炉炼铁与非高炉炼铁技术摘要:就目前而言,我国钢铁主要通过高炉进行生产和冶炼,从客观角度理解,这种高炉炼铁的形式还要持续相当长的一段时间。
对比来讲,非高炉炼铁技术实际上比高炉炼铁技术更具优势性和时代性。
在工艺优势方面,非高炉炼铁技术可以促使燃料燃烧完全,使得主焦煤的使用量大幅度降低,从根本意义上减少烧结、球团、焦化等作业工序中产生和排放各种污染物的现象。
整体而言,虽然非高炉炼铁技术优势显著,但由于该技术在我国还处于进步阶段,还具有一系列的问题和不足。
所以,对该技术进行更加深入研究,并比较其与传统炼铁技术的能耗,是本文即将研究和分析的主要内容。
关键词:高炉炼铁技术;非高炉炼铁技术;直接还原技术;熔融还原技术随着钢铁行业的不景气,与之对应的高炉炼铁技术发展呈现出停滞状态。
但在目前,其仍是全世界范围内,进行钢铁生产主要技术内容,这就意味着其利用焦炭生产造成的污染环境问题仍处在不断深化状态。
针对这一问题,相关人员应加大非高炉炼铁技术的研究应用,从而改进我国钢铁行业发展的产业结构。
然而,非高炉炼铁技术的研究成果存在一定局限,因而,相关建设人员应从能耗、技术应用现状以及未来发展角度,对高炉炼铁与非高炉炼铁两种技术进行对比,以找出优化控制的节点,进而提高非高炉炼铁技术的应用研究效率。
1高炉炼铁与非高炉炼铁技术分析比较就目前的市场环境来说,生铁的生产大多是以高炉炼铁的方式存在的,而非高炉炼铁与高炉炼铁不同,其在能耗方面具有一定优势。
具体来说,非高炉炼铁能够大幅度降低焦煤的使用量,这就降低了球团、烧结以及焦化工序等高炉炼铁流程生成的污染物排放量。
非高炉炼铁所需的原燃料条件较高,使其仅作用于生产指标较好的生铁生产企业。
这就意味着非高炉炼铁需要在特定的环境下才能进行组织生产,这是全世界范围内,非高炉炼铁技术始终没有得到普及的原因所在。
但随着市场经济发展进程的不断加快,人们对各行各业发展建设可持续性的要求越来越高,非高炉炼铁技术是实现降低生态环境污染目标的重要组成部分。
非高炉炼铁技术及在我国发展的展望赵庆杰,储满生,王治卿,董文献(东北大学钢铁冶金研究所,辽宁沈阳,110004)摘要:非高炉炼铁技术是钢铁工业发展的前沿技术之一,直接还原已成为世界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 非高炉炼铁技术及发展现状1.1 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;适应日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(Direct Reduction Iron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"。
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。
直接还原发展是非高炉炼铁中已实现大规模工业化生产的技术,全世界实现工业化生产的直接还原法有数十种。
按还原剂的类型,分为气体还原剂法(气基法)、固体还原剂法(煤基法)和电煤法(以电为热源、以煤为还原剂);按反应器的类型,分为竖炉法、流化床法、回转窑法、转底炉法以及罐式法等。
2007年世界直接还原铁(DRI/HBI)的产量约6500万吨,比2006年5980万吨增长10.0%,约为世界生铁10.5亿吨的6.20%。
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,直接还原已成为世界钢铁生产的一个不可缺少的组成部分。
1.2.1 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法和HYL法是世界上最成功、生产规模最大的直接还原工艺,回转窑是煤基直接还原的主要方法。
气基工艺的产量约占世界总产量的80%,煤基直接还原仅占20.0%。
直接还原各工艺直接还原铁产量所占的比例见表2。
虽然,受到石油、天然气涨价的影响,直接还原的发展速度减缓,但世界DRI仍以10%的速度迅速扩张。
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、北非及亚洲的一些天然气丰富的地区是直接还原铁的主要产地。
值得注意的是,印度已成为世界上直接还原铁产能和产量最大的国家,2007年产量已超过2000万吨。
1.2.2 煤制气一竖炉直接还原为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公司基于HYL法提出的HYL—ZR工艺(示于图1)直接使用焦炉煤气、合成气、煤制气为还原气的技术,为天然气资源不足的地区以天然气以外的能源发展气基直接还原工艺开辟了新途径。
世界第一座以煤制气为还原气的160万吨/年竖炉直接还原厂将于今年在印度投产。
1.2.3 转底炉法是煤基直接还原技术开发热点日本、美国等国家开展的转底炉煤基直接还原技术(Fastmet、Inmetco等)因采用含铁原料与还原剂混合造球,还原条件好;能源来源广泛;对原料的适应性强,在钢铁厂粉尘综合利用,以及复合矿利用有明显的优势,受到人们重视。
但该工艺因生产的产品的定位不明确,其产品含铁品位低,含S高(TFe<85%,S0.10~0.20%),难以直接用于炼钢生产,用于高炉炼铁的经济合理性还有待生产的验证;以及转底炉设备运转部件庞大,运行维护难度大,投资及运行成本的优势,生产控制和生产产品的稳定性还有待生产的证实等原因,至今,该工艺除北美一个处理钢铁厂含有色金属(铬、镍)尘泥的工厂正常生产多年外,还没有一个生产炼钢用DRI的工业化装置投入正常生产。
1.2.4 流化床法的发展受挫流化床法由于采用粉状原料、铁矿粉单体颗粒在高温还原气流中进行还原,粉矿不必造块、还原速度快,在还原机理上是气基法中最合理的工艺方法,因而在直接还原开发和发展的过程倍受关注。
但生产实践中流化床法因物料流化所需要的气体流量远大于还原所需要的气量,造成还原气的一次通过的利用率极低(~10%),气体循环消耗的能量高;流化床是全混床,产品的还原程度不均匀;“失流”及粘结问题一直困扰流化床生产稳定等问题至今未得到有效的解决,造成世界已建成的多个流化床直接还原装置法中只有Finmet法(委内瑞拉Matazas的OrinocoIron)和Circored法(特里尼达与多巴哥Point Lisas的Cliffs&Associates)在生产,但产量仅生产能力的50%左右。
1.2.5 直接还原铁发展前景广阔直接还原是钢铁生产的短流程的基础,短流程是钢铁工业发展的方向,受到钢铁界的推崇。
同时,由于DRI生产不使用焦煤,对环境的不良影响小;DRI的用途广泛,市场需求量不断增大;而生产商品DRI的直接还原厂不断减少,进人国际市场DRI的增加速度远低于DRI生产的增加速度,造成国际市场DRI价格不断攀升,成为国际钢铁市场中最紧俏的产品之一。
因此,直接还原铁有着广阔的发展前景。
1.3 熔融还原技术1.3.1 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、HIsmelt、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试验。
世界各钢铁生产国、生产企业、研究机构纷纷投入大量人力、物力进行熔融还原的开发研究。
在学术论坛上形成强大的“熔融还原风暴”,许多专业人士乐观的预言“熔融还原将给钢铁工业带来革命性的改变”,预言“钢铁工业技术的革命,开始了,人们对熔融还原改变钢铁生产面貌,促进钢铁工业技术的发展和影响报以极大的期待。
但经过20多年的实践,到目前为止,在数十种通过工业性试验的熔融还原工艺中,只有奥钢联开发的COREX工艺实现了工业化生产。
许多熔融还原工艺开发研究进人“休眠状态”。
如:日本在通产省的组织和资助下,日本铁钢联盟执行开发的DIOS熔融还原工艺的研究工作已终止。
美国、北欧等国家开发的熔融还原工艺也终止了研究。
随着世界钢铁生产的增加,焦煤和铁矿石价格的持续飞涨,环境保护、节能降耗、降低生产及投资成本压力的不断增长,再次激发了熔融还原技术的开发热情,先进适用的熔融还原炼铁技术(COREX、FINEX、HIsmelt、Itmk3)成为国外一些钢铁企业开发及应用的热点,熔融还原仍是钢铁技术开发的热点之一。
1.3.2 COREX实现了工业化生产COREX是第一个实现工业化生产的熔融还原工艺(1989年11月第一台COREX装置投产)。
目前,世界有5台(南非一台C一2000,韩国一台C一2000,印度两台C一2000,中国一台C一3000)COREX装置在运行中。
1.3.3 FINEX熔融还原技术开发取得进展2007年5月30日由浦项与奥钢联联合开发的FINEX法(示于图2)在韩国浦项投人商业化生产。
FINEX工艺采用廉价普通煤和粉矿作为原材料、省去炼焦和烧结工艺,以流化床为预还原方法,熔融造气炉与COREX相同,是COREX法的发展和变种。
开发者宣称FINEX 与传统炼铁技术相比,铁水成本可降低近20%,FINEX技术将大大提高浦项钢铁的成本竞争力。
浦项计划在印度和越南的新建钢厂中推广使用FINEX技术,并将该技术作为浦项进一步增长和全球化的关键技术。
FINEX在环境优势方面与COREX相似,直接使用粉矿等特点受到人们的青睐。
但流化床能否使用鬻精矿粉,运行的稳定性,预还原矿粉的压块,以及生产成本和投资低问题还有待生产的检验。
1.3.4 HIsmelt熔融还原进展缓慢HIsmelt的熔融还原炼铁技术经过20余年的研究开发后,2005年力拓矿业集团、美国纽柯公司、日本三菱公司和中国首钢集团共同出资在西澳大利亚奎那那工业区建成的世界首座HIsmelt厂(其生产系统示于图3),并于2005年11月开始试生产,设计能力为年产80万吨。
HIsmelt的优点是结构简单;炉体体积和高度较小;投资成本和维修成本低;工艺无需烧结和炼焦;环保水平较高。
但该技术的开发进展缓慢,至今未能达到预期生产能力的5o%。
遇到的主要问题是炉衬的侵蚀过快;喷枪的磨损;废气的处理和利用等。
HIsmelt熔融还原的特点具有很强的吸引力,有人称HIsmelt炼铁技术一旦被证明可靠和成熟,它将为攀炼铁技术带来一次革命性突破。
力拓抓住中国政府渴望节能减排和解决铁矿石市场后顾之忧的迫切心情积攀极向中国推广该技术,并计划向印度、越南等发展中国家推广。
1.3.5 Itmk3技术开发受阻Itmk3技术是神户制钢在过去十多年煤基转底炉直接还原技术的基础上开发的,称之为第三代炼铁新技术。
该技术是以转底炉为反应器,利用低廉的粉矿和煤粉生产出高纯粒铁(含铁在96%以上),还原时雕仅需10分钟,生产的粒铁具有高炉生铁同等品质。
由于不需要炼焦炉和烧结设备,工艺流程简单,原料成本仅为目前生产工艺的1/3,且CO2排放量大大减少。
继2004年7月Itmk3试验设备的可行性得到证实后,神户开始着手建商业化生产设备,先后与美国SDI公司,印度和越南等签订了采用Itmk3建设商业化炼锨厂计划,并与美国克利夫兰一克利夫斯(CLF)公司结成技术联盟,向美国、加拿大、澳大利亚和巴西推广使用Itmk3技术。
但这些计划至今未见有开工建设的报道,而2006年神户的开发研究机构大幅度减员,在近2年内未见有开发进展的报道,ITmk3技术开发受阻。
1.3.6 熔融还原发展的展望虽然熔融还原发展缓慢,但一直是钢铁技术发展的热点,钢铁工业发展的前沿技术。