熔融还原炼铁技术的新发展_王定武

非高炉炼铁工艺—Hlsmelt熔融还原炼铁工艺由澳大利亚的力拓矿业集团开发的HIsmelt熔融还原炼铁工艺，采用了铁矿粉及钢厂废料和非炼焦煤直接熔融的还原技术生产高质量的铁产品，可直接用于炼钢或铸成生铁。

还可以循环使用热能，以达到降低成本和减少污染的目的。

从不断优化高炉炼铁和开发新型非高炉炼铁工艺考虑，可对炼铁生产实现节能减排和保护环境起到积极的作用。

HIsmelt熔融还原炼铁工艺作为适应钢铁工业发展的需要而开发的熔融还原炼铁的生产工艺，可为炼铁生产提供了一种新的选择。

钢铁生产工艺包括传统的高炉—氧气顶吹转炉的长流程和基于电弧炉的短流程。

近年来，受环保等方面因素的影响，短流程工艺受到越来越多的关注。

1996年以来，世界范围内有大量短流程优质扁平材生产厂投产。

这些短流程钢厂仅承担较低的折旧费用，还能利用废钢来削减生产成本。

因此，短流程钢厂的热轧生产成本要比钢铁联合企业的低。

推动这种趋势发展的主要原因有以下几个方面：高炉生产对原料的规格要求较严格，原料预加工（焦化、球团和烧结厂）使高炉生产成为环境污染的主要排放源，新建或改造高炉的投资额巨大，世界范围内的焦炉普遍呈老化状态，也需要大量投资。

正常情况下，为了获得规模经济效益，钢铁联合企业的建造规模都很大，因此，温室气体排放和环境污染的问题比较严重。

电炉炼钢厂的情况则有所不同，与钢铁联合企业相比，其竞争力相对较强。

对于电炉炼钢厂来说，优质、稳定的铁供应可明显提高电炉炼钢的生产率，降低生产成本。

因此，在炉料中搭配铁水就具有较高的利用价值。

在此条件下，开发具有能源利用率高、原料及炉料适应性强、投资成本低、操作灵活等特点的炼铁工艺，已成为钢铁联合企业关注的课题之一。

1 Hlsmelt工艺流程简介图1为HIsmelt熔融还原炼铁的工艺流程图。

图1 HIsmelt熔融还原炼铁的工艺流程图首先，HIsmelt工艺将金属熔池作为基本的反应媒介，炉料直接注入到金属中，熔炼过程主要通过熔解碳进行。

COREX熔融还原工艺的发展现状及展望武海龙摘要：高炉炼铁技术发展至今以达到了顶峰，且暴露出了很多问题，一场炼铁革命正在悄然进行。

本文介绍了熔融炼铁技术中的COREX工艺并对其优缺点进行了分析。

对COREX工艺的未来进行了展望。

关键词：高炉；熔融还原；COREX；能耗Development Actualities and Prospect of theCOREX Smelting ReductionWU HailongAbstract: The development of the iron - making technique for non - blast furnace is closely summit, but exposes a lot of problems, The revolution in iron - making technique are going along stealthily. This paper introduces the smelting reduction of COREX process, and its advantages and disadvantages are analyzed. The future of the COREX process was prospected.Key words:blast furnace ; smelting reduction; COREX; energy consumption人类炼铁技术已从古老的块炼铁发展至当今空前成熟的高炉炼铁, 其生产效率已近顶峰。

消耗的下降,高炉自身的发展带来的问题主要有【1】: 一是烧结矿、球团矿和焦炭的生产,以及这些原、燃料在满足大高炉的生产中, 造成了严重的大气、水及粉尘污染; 二是主焦煤在高炉生产中耗用太多, 而世界普遍存在其储量比例较少的问题, 这势必给高炉的后续发展带来危机感;三是高炉规模大会导致铁、烧、焦生产设备庞大、复杂, 生产流程过长, 则增加了投资、降低了竞争力。

熔融还原技术将成无焦炼铁新趋势2006-11-02 14:22 来源：世华财讯 [评论] [大中小]炼铁工艺正朝着少焦或无焦炼铁方向发展，而直接还原与熔融还原技术正适合这种发展方向。

因此，中国应适度发展直接还原与熔融还原技术。

综合媒体11月2日报道，近代高炉已有数百年历史，其工艺已达到相当完善的地步。

但是在它日益完善和大型化的同时，也带来了流程长、投资大以及污染环境等问题。

随着世界上废钢铁积累日益减少，电炉流程迅速发展，这就要求采用直接还原新工艺，生产出的海绵铁供电炉炼钢。

此外，由于炼焦煤资源日渐短缺，焦炉逐渐老化以及人们对焦炉污染日益关注，八十年代以来，各发达国家纷纷谋求开发另外的无焦炼铁工艺：熔融还原，其中Corex流程已实现工业化生产。

综合起来看，当前炼铁工艺正朝着少焦或无焦炼铁方向发展，而直接还原与熔融还原技术正适合这种发展方向。

所以说中国应适度发展直接还原与熔融还原技术。

直接还原与熔融还原工艺的技术特点1、直接还原产品是固态海绵铁，供电炉炼钢用。

分为气基和煤基直接还原两大类。

气基直接还原是用天然气经裂化产出的H2和CO作为还原剂在竖炉那将铁矿石中的氧化铁在固态温度下还原而成海绵铁。

目前主要方法有Midrex和HYL法两种。

煤基直接还原是用煤作还原剂在回转窑或循环流化床将铁矿石中氧化铁在固态温度下还原成海绵铁，其中回转窑是已经成熟的方法。

气基直接还原效率高，产量大，单体设备能力可达50至100万吨/a，在直接还原中占主导地位：煤基直接还原中的主体工艺：回转窑效率低，目前单体设备最大年产量不超过20万吨。

直接还原的优点是流程短；没有焦炉，污染较少，缺点是对原料要求严，高品味、脉石少、熔点高，有害元素低，高温下不爆裂，还原性好不易粉化。

2、熔融还原它是一种发展中的新炼铁技术，其目的是以煤代焦和直接用粉矿炼铁，因而既无炼焦又无烧结或球团厂，使炼铁流程简化。

受到许多国家的重视。

当今引起人们注意的是Corex工艺，已经或正在进行工业试验的有日本DIOS法等。

熔融还原炼铁工艺在冶金钢铁工程中的应用摘要：作为新一代的炼铁工艺——熔融还原炼铁技术越来越受到国内的重视。

本文主要探讨熔融还原炼铁工艺在冶金钢铁工程中的应用。

首先介绍了Corex 和HIsmelt两种工艺，然后就炼铁工艺在经济、环境等方面的不同要求提出可行性判别指标，以高炉工艺、Corex和HIsmelt进行对比，并通过实例来判别三种工艺的优劣，最后得出Corex和HIsmelt更适应环保方面的要求。

关键词：熔融还原；炼铁工艺；冶金钢铁工程；Abstract :As a new generation of iron craft, melting reduction iron-making technique has been more and more domestic attention. This paper mainly discusses the melting reduction iron-making process in metallurgical steel engineering application. First introduced the two kind of technology and HIsmelt Corex, then ironmaking in economic, environmental technology the different requirements feasibility discriminant index, the blast furnace process, and HIsmelt Corex were compared, and through the examples to discrimination three process quality, finally draw more adapted to environmental protection and HIsmelt Corex requirements.Key words :Melting reduction; Iron-making process; Metallurgical steel engineering当前国内较为普遍的炼铁工艺仍是高炉炼铁技术，环境污染重和工艺流程长的缺点越发地突显。

世界金属导报/2010年/6月/15日/第010版原料炼铁几种非高炉炼铁技术现状及其发展王定武1概述从20世纪70年代以来，熔融还原炼铁技术开始得到重视和发展，所有熔融还原工艺的目标都是用非焦煤还原铁矿(首选粉矿、低品位铁矿)制造生铁，经过许多国家多年的努力，熔融还原炼铁工艺已开始进行商业化生产，并取得显著成绩和进步。

・Finex韩国浦项公司和西门子奥钢联合作开发的Finex熔融还原炼铁工艺已经成熟地用于工业化生产，并正在连续运转且初步显示其明显的优越性。

・ITmk3日本神户制钢开发、由神户制钢和美国动力钢公司合资建立的ITmk3炼铁厂顺利运营，已逐步达到设计产能，预期在2010年中期该厂产能达到50万t/a。

・COREX奥钢联开发的COREX熔融还原炼铁工艺已有四座工业化生产装置在连续运转，其中产能最高的COREX C-3000装置在上海宝钢集团进行生产。

・HismeltHismelt工艺经两级中试开发后已建成80万t/a工厂，小时产能已达到设计能力的75%～80%，有进一步发展的潜力。

在上述四种进入商业化生产的非高炉炼铁工艺中，以Finex工艺较优越，已经具备替代1000m3～2000m3级高炉的条件，浦项公司将在Finex工艺大型化方面进一步开发。

2 Finex工艺Finex工艺是在COREX工艺基础上经过创新和改进发展起来的，其主要特点是:①用铁矿粉经多级流态化床反应器进行还原，浦项对反应器结构和气流分布进行改选，将多级还原反应器的温度降低，将铁矿粉还原度降至60%～70%，解决了反应器易粘结不能连续作业的问题。

②流态化床出来的部分还原的铁矿粉压成密度较实的矿饼后破碎，再加入熔融气化炉。

③将煤粉与结合剂混合后压成煤球和热压铁装入熔融气化炉中，同时向气化炉直接喷射煤粉。

④用熔融气化炉煤气作为多级流态化床反应器的还原剂，为减少煤耗，将部分自流态化床反应器排出煤气返回作还原剂使用。

为提升这部分煤气还原能力，在煤气管网中增加CO2变压吸附装置，还原煤气中的CO2质量分数由约33%降至约15%。

熔融还原炼铁技术摘要随着社会经济的发展，高炉炼铁资源短缺与环境负荷日益加重的局面已经充分显现，开发新技术逐步取代传统技术将迫在眉睫，这其中以熔融还原炼铁技术为主要开发对象。

国际钢铁界始终没有停止对熔融还原炼铁技术开发的脚步，本文对现有HIsmelt、COREX和FINEX熔融还原工艺及设备进行了分析研究和综合评价，指出了开发新熔融还原技术的原则，介绍了克服高炉炼铁及COREX、HIsmelt熔融还原法存在的缺点的LSM炼铁工艺。

我们应针对目前存在的问题，开发新的熔融还原炼铁技术。

关键词熔融还原；COREX；FINEX；HIsmelt；LSMSMELTING REDUCTION IRONMAKING TECHNOLOGYABSTRACT With the economic society developing, it fully shows that the resources shortage and environment of blast furnace ironmaking load have aggravated day by day. It is very urgent to exploit new technology to replace the traditional. The smelting reduction ironmaking technology is one of the main research fields. International Iron and Steel sector has not stopped for smelting reduction ironmaking technology development pace. The development for the smelting reduction ironmaking technology was never stopped in the world. This thesis just generates under this background.This paper analyzes and makes comprehensive evaluation of the existing HIsmelt, COREX and FINEX reduction process and equipment, points out that the principle of developing new smelting reduction technology, introduces LSM ironmaking process ,which overcomes existing shortcomings of blast furnace ironmaking and COREX, HIsmelt smelting reduction method.We should be aiming at the existing problems, develop new smelting reduction ironmaking technology.KEY WORDS smelting reduction,COREX,FINEX,HIsmelt,LSM1. 前言高炉炼铁方法从使用焦炭算起已有三百多年的历史，第二次世界大战后的50年来，钢铁冶金技术获得了重大发展。

熔融还原炼铁技术发展情况和未来的思考近年来随着全球能源市场的变化和环保意识的增强，⾮⾼炉炼铁技术作为⼀种清洁、节能、降耗的新技术、新⼯艺，越来越受到业界⼈⼠的⾼度关注。

如果在该技术上实现突破，可能会推动钢铁⽣产⼯艺的颠覆性变化。

⽽在这些前沿技术中，熔融还原技术（COREX、FINEX）是⽬前⾮⾼炉炼铁技术中⼯业化应⽤较为成熟的⼯艺。

其中，宝钢集团为了掌握钢铁新⼯艺的前沿技术、加速中国炼铁技术的进步，于2007年和2011年引进两套 COREX 炼铁装置并相继投产，在罗泾中厚板分公司运⾏了4年；同时结合新疆地区资源禀赋，成功搬迁COREX-3000⾄⼋钢并顺利投产，并结合当地资源情况，较好地发展了具有⼋钢特⾊的熔融还原技术。

总体来看，经过宝钢这些年的不断摸索和⽣产实践，基本实现了引进技术、掌握技术、消化技术的⽬的，也为结合不同区域的资源禀赋条件来发展⾮⾼炉炼铁技术做出了积极探索。

本⽂结合国际上和宝钢⾃⾝在熔融还原炉⽅⾯⼀些积极探索和经验总结，提出未来发展熔融还原炼铁技术需要关注和思考的地⽅。

1 全球主要⾮⾼炉炼铁技术使⽤情况和特点1.1 全球主要⾮⾼炉炼铁技术情况为了解决焦煤资源短缺、焦煤价格居⾼不下的影响，并满⾜⽇益提⾼的环境保护要求、降低钢铁⽣产流程中的能耗和污染，全球炼铁⼯作者积极开发了多种⾮⾼炉炼铁技术，这些不同的⼯艺和技术流派近年均取得了较⼤进展，已经成为钢铁⼯业可持续发展、实现节能减排、环境友好发展的前沿技术。

⾮⾼炉炼铁技术从⼤的⼯艺路线来区分，可以分为直接还原技术（⽓基、煤基）、熔融还原技术（COREX、FINEX、Hismelt）两个主要类型。

直接还原炼铁⼯艺主要产品是固态海绵铁，供电炉炼钢⽤。

按还原剂的类型分，有⽓基和煤基直接还原两⼤类；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。

直接还原的优点是流程短，没有焦炉，污染较少；缺点是对原料要求严，要⽤⾼品位的铁矿，⽓基必须要有廉价、丰富的天然⽓，回转窑要⽤灰熔点⾼、反应性好的煤。

熔融还原炼铁熔融气化炉移动床区域内炉料流动的离散单元法模拟潘刚;温治;刘训良;武文斐【摘要】建立熔融还原炼铁(coal reduction extreme,COREX)工艺熔融气化炉移动床区域炉料流动离散单元法(discrete element method,DEM)模型通过炉料自然堆积过程的DEM模拟,确定了固体颗粒之间的滚动摩擦系数.炉料流动的DEM 模拟结果与试验研究结果吻合的较好.研究了移动床区域炉料的流动规律、死料柱形状及尺寸以及颗粒间法向应力的分布规律,同时分析了风口回旋区炉料消耗速率对应力分布的影响研究结果表明:熔融气化炉移动床区域可分为四个不同的子区域,死料柱区域法向力最大,其次为壁面附近区域,稳定流动区和活跃区内颗粒之间法向力最小.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2016(016)011【总页数】7页(P203-209)【关键词】熔融气化炉;炉料流动;法向力分布;离散单元法模拟【作者】潘刚;温治;刘训良;武文斐【作者单位】内蒙古科技大学能源与环境学院,包头014010;北京科技大学机械工程学院,北京100083;北京科技大学机械工程学院,北京100083;内蒙古科技大学能源与环境学院,包头014010【正文语种】中文【中图分类】TP391.9COREX工艺是一种新型的炼铁工艺，经过几十年的发展，已显示出其在合理利用资源和污染物排放量少的独特优势[1]。

COREX工艺装置主要由熔融气化炉、预还原竖炉、加料设备与尾气处理等附属设备组成。

炼铁过程是在预还原炉和熔融气化炉这两个反应器中完成。

上部的预还原竖炉将铁矿石还原成金属化率约90%的海绵铁，并将海绵铁加入到熔融气化炉，下部的熔融气化炉将海绵铁熔炼成铁水，同时造出预还原竖炉所需要的煤气[2]。

熔融气化炉是COREX工艺的关键设备，如图1所示，按照冶炼功能把熔融气化炉分为自由空间区域、流化床区域、移动床区域、风口回旋区和炉缸区[3]。

我国高炉及熔融还原炼铁用耐火材料的技术进步柴俊兰程庆先中钢集团洛阳耐火材料研究院耐火材料杂志社摘要：对国内目前高炉炼铁系统如高炉、热风炉、干熄焦设备等及熔融还原炼铁用耐火材料的状况进行了概述，列举了我国几大钢铁公司如宝钢、武钢、鞍钢等炼铁用耐火材料的品种、性能指标，指出了目前炼铁用耐火材料存在的问题，就今后炼铁用耐火材料的研发重点提出了建议。

一、炼铁技术进步近几年，国内钢铁工业紧跟世界先进技术步伐，取得了较大的的技术进步，炼铁高炉朝着大型化、高效化和长寿化发展，逐步采用富氧喷煤、高风温操作、高压炉顶等新的冶炼技术。

新建高炉的一代炉龄朝着15～20年的目标发展，采用了多种高炉长寿技术。

为适应这一发展，高炉用耐火材料也有了较大的变化，各种长寿命新型、高效耐火材料逐渐被开发应用。

另外，熔融还原炼铁具有节能、减少环境污染、缩短工艺流程、生产灵活性大等优点，受到广泛关注，世界各国已开发出了各种熔融还原炼铁法，估计在近些年，这种炼铁法将部分取代高炉，其所用的耐火材料也将得到发展。

二、高炉炼铁系统用耐火材料1．高炉用耐火材料1.1 炉身上部至炉口以下部位用耐火材料高炉炉身上部一般使用粘土砖，中部使用高铝砖、刚玉砖。

在炉喉处直接使用钢砖，炉喉下至炉身上部多采用Al2O3含量45%～60％铝硅质材料;也有采用双层结构的，即内衬采用60％Al2O3的高铝砖，背部衬以Al2O3含量４５％的致密粘土砖或SiC砖。

20世纪80年代国内研制并在高炉上使用了Si3N4结合SiC砖，使大型高炉炉龄提高到8～10年。

此外，还开发生产了性能优良、成本低的不烧Al2O3-C和烧成Al2O3-C砖，宝钢新建的3#高炉炉身中上部使用了堇青石结合硅线石砖。

鞍钢新1#高炉炉身中上部采用球墨铸铁满镶SiC 砖冷却壁。

随着高炉内衬喷补技术的发展,实现该部位内衬长寿已不存在问题。

1.2 炉身中下部、炉腰、炉腹用耐火材料这个部位使用的耐火制品有：粘土砖、高铝砖、刚玉砖、Si3N4结合ＳｉＣ砖、热压半石墨砖、硅线石砖、铝炭砖等。

专利名称：一种熔融还原工艺生产纯铁的方法
专利类型：发明专利
发明人：张冠琪,王林顺,张晓峰,王金霞,王建磊,王振华,魏召强,张静波,马宗礼,韩军义
申请号：CN202010473246.6
申请日：20200529
公开号：CN111663015A
公开日：
20200915
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及金属冶炼技术领域，尤其涉及一种熔融还原工艺生产纯铁的方法。

该熔融还原工艺生产纯铁的方法，包括从初铁制备YT4等级纯铁的过程，原料是使用铁浴熔融还原法生产的初铁。

通过该方法得到的产品中铁含量可以达到99.95％以上，满足YT4等级工业纯铁及高纯铁的成分条件，可以实现YT4等级工业纯铁的规模化生产，产品纯度高、生产成本低、安全环保，质量满足YT4等级工业纯铁和高纯铁的要求，生产过程控制稳定、产品质量优异。

申请人：山东墨龙石油机械股份有限公司
地址：262700 山东省潍坊市寿光市文圣街999号
国籍：CN
代理机构：济南千慧专利事务所(普通合伙企业)
代理人：左建华
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