非高炉炼铁-直接还原

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。

6非高炉炼铁6.l概述非高炉炼铁法是高炉炼铁法之外，不用焦炭炼铁的各种工艺方法的总称。

按工艺特征，产品类型和用途，主要分为直接还原法和熔融还原法两大类。

6.1.1直接还原法与熔融还原法直接还原(DirectReduction)法是指不用高炉而将铁矿石炼制成海绵铁的生产过程。

直接还原铁是一种低温下固态还原的金属铁。

它未经熔化而仍保持矿石外形，但由于还原失氧形成大量气孔，在显微镜下观察形似海绵，因此也称海绵铁。

直接还原铁的含碳量低(〈2%)，不含硅锰等元素，还保存了矿石中的脉石。

因此不能大规模用于转炉炼钢，只适于代替废钢作为电炉炼钢的原料。

熔融还原(SmeltingReduction)法指在熔融状态下把铁矿石还原成融态铁水的非高炉炼铁法。

它以非焦煤为能源，得到的产品是一种与高炉铁水相似的高碳生铁。

适合于作氧气转炉炼钢的原料。

近年来，非高炉炼铁法发展比较快，其原因是：(1)不用焦炭炼铁。

高炉冶炼需要高质量冶金焦，而从世界矿物燃料的总储量来看，煤炭占92%左右，而焦煤只占煤炭总储量的5%，且日渐短缺，价格越来越高。

非高炉炼铁可以使用非炼焦煤和天然气作燃料与还原剂，对缺少焦煤资源的国家和地区提供了发展钢铁工业的巨大空间。

(2)高炉炼铁要求强度好的焦炭和块状铁料。

必须有炼焦和铁矿粉造块等工艺配套，工艺环节多，经济规模大，需要大的原料基地和巨额投资。

非高炉炼铁法使用非焦煤或天然气，可使用矿块或直接使用粉矿，市场适应性强。

(3)科学技术的进步，对钢材质量和品种提出了更高的要求。

现代电炉炼钢技术为优质钢的生产提供了有效手段，但由于废钢的循环使用，杂质逐渐富集，而一些杂质元素在炼钢过程又很难去除，无法保证钢的质量，并限制了电炉法冶炼优质钢种的优势。

非高炉炼铁法能为炼钢提供成分稳定、质量纯净的优质原料，为炼钢设备潜能的发挥，提高企业的经济效益，提供了有力的支持。

(4)随着钢铁工业的发展，氧气转炉和电炉炼钢逐渐取代平炉，废钢消耗量迅速增加，废钢供用量日感紧张，非高炉生产的海绵铁、粒铁等是废钢的极好替代品。

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。

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。

非高炉炼铁--重点设备介绍
非高炉炼铁是指利用非高炉工艺进行炼铁的一种方法。

相比传统高炉炼铁，非高炉炼铁具有投资少、技术先进、环保等优点，因此受到了广泛关注和应用。

在非高炉炼铁的重点设备中，有几个主要的设备需要特别介绍。

首先是直接还原炼铁炉。

直接还原炼铁炉是非高炉炼铁的核心设备，其工作原理是将矿石和还原剂在高温下进行化学反应，最终得到铁水和渣。

这种炉子通常采用旋转式炉体结构，能够高效地进行还原反应，大大提高了炼铁效率。

其次是连续铁水生产系统。

这种系统主要由连续铁水生产装置和相关辅助设备组成，能够实现铁水的连续生产和输送。

相比传统的间歇式炼铁方法，连续铁水生产系统能够更加高效地进行生产，降低能耗和污染物排放。

此外，还有磁选设备。

磁选设备主要用于对原料进行磁选，将其中的铁矿石进行分离。

这些铁矿石经过磁选后可以直接用于炼铁，不需要经过破碎和磨矿等环节，节约了能源和原材料，也减少了对环境的污染。

最后是烧结设备。

烧结设备用于对铁矿石和其他原料进行烧结处理，增加其强度和耐高温性，以便于后续的炼铁过程。

总的来说，非高炉炼铁的重点设备主要包括直接还原炼铁炉、连续铁水生产系统、磁选设备和烧结设备等。

这些设备的运用
使得非高炉炼铁在提高炼铁效率、降低成本、减少环境污染等方面具有显著优势。

随着科技的不断发展，相信非高炉炼铁的设备和工艺会更加完善，为炼铁行业的可持续发展做出更大的贡献。

•非高炉炼铁非高炉炼铁是指除高炉炼铁以外的其它还原铁矿石的方法。

非高炉炼铁可归纳为两大类：直接还原法和熔融还原法，都是炼铁冶金技术中的新工艺。

直接还原法是指在铁矿石熔化温度下把铁矿石还原成海绵铁的炼铁生产过程。

产品叫直接还原铁或海绵铁。

由于低温还原，得到的直接还原铁未能充分渗碳，因而含碳较低（＜2%），实际生产中仍需要用电炉精炼成钢。

电炉精炼的主要任务是熔化脱除杂质和调整钢成分•熔融还原法是指一切不用高炉冶炼液态生铁的方法。

它是不用焦炭在一个容器中完成高炉炼铁过程的，基本上不改变目前传统钢铁生产的基本原理。

•非高炉炼铁法发展较快的原因：1 不用焦炭炼铁。

高炉冶炼需要高质量冶金焦，而焦煤从世界储量而言，只占煤总储量的5%，而且日渐短缺，价格越来越高。

非高炉炼铁可以使用非炼焦煤和其它能源作燃料与还原剂。

近几十年来，大量开发了天然气、石油、电和原子能等新能源，为高炉炼铁发展提供了条件。

•2 随着钢铁工业的发展，氧气转炉和电炉炼钢完全取代平炉，废钢消耗量迅速增加，废钢供应量日感紧张，非高炉生产的海绵铁、粒铁等是废钢的极好代用品。

•3 省去了炼焦设备，总的基建费用比高炉炼铁法少。

虽然非高炉炼铁法的生产效率远赶不上高炉，但对缺乏焦煤资源的国家和地区，用于中小型企业生产，前途是光明的。

中国的非高炉炼铁宝钢罗泾熔融还原COREX-30002 COREX炼铁技术概况•熔融还原炼铁技术是近代钢铁工业的前沿技术, 它是以富铁矿或球团矿与煤燃烧后还原成铁水的工艺，俗称无焦炼铁，包括COREX 、DIOS、HIsmelt 和Romelt 等工艺技术。

•COREX法自1989年底正式投产以来，经过15年的工业生产，已积累了大量生产经验，技术成熟，目前COREX 法的总生产能力已超过500 万吨，约占世界生铁产量的1 %，是唯一已用于工业化生产的熔融还原炼铁技术。

COREX炼铁技术概况•COREX 法的主要优点是投资和生产成本低，开停炉容易，特别适合与电炉或转炉短流程钢厂配套。

直接还原铁非高炉法炼铁主要包括直接还原铁和熔融还原铁两种冶炼法。

所谓熔融还原法是指不用高炉而在高温熔融状态下还原铁矿石的方法，其产品是成分与高炉铁水相近的液态铁水。

开发熔融还原法的目的是取代或补充高炉法炼铁。

与高炉法炼铁流程相比，熔融法炼铁有以下特点：（1）燃料用煤而不用焦炭，可不建焦炉，减少污染。

（2）可用与高炉一样的块状含铁原料或直接用矿粉作原料。

如用矿粉作原料，可不建烧结厂或球团厂。

（3）全用氧气而不用空气，氧气消耗量大。

（4）可生产出与高炉铁水成分、温度基本相同的铁水，供转炉炼钢。

（5）除生产铁水外，还产生大量的高热值煤气。

从以上特点可以看出，熔融还原炼铁法作为一种用煤和矿生产热铁水的新工艺，其最大优点是不使用焦煤，能避免因焦煤资源日趋稀缺造成的高炉炼铁成本的大幅上升，可不建焦炉，直接使用非炼焦煤及含铁原料就可生产出基本合格的炼钢铁水；在环保方面也具有明显优势，由于没有焦化带来的污染，故对环境污染减少，属清洁生产工艺。

资料表明，熔融还原炼铁法排放的污染物量仅为焦炉一高炉工艺的1%一10%，并能进行能源的综合循环利用。

此外，熔融还原炼铁工艺流程短、占地少，操作容易且操作人员少，生产和投资成本也较低，相当于传统高炉法的80%；而且在生产能力及生产的开、停方面具有高度的灵活性。

在众多熔融还原工艺中，只有奥钢联所开发的Corex工艺真正实现了以煤代焦生产出铁水，并实现了商业化生产。

它是在奥地利和德国政府的财政支持下，于20世纪70年代开始研发，1989年实现商业生产。

第一代实现商业化生产的无高炉炼铁COREX-1000工厂年产能40万吨。

1995年至1999年间，世界上又先后建成四座年产能60万～80万吨的第二代COREX-2000生产厂，分别位于韩国的浦项、南非的撒丹那和印度的两个城市。

Corex工艺的生产流程由上下两部分组成。

上部是还原竖炉，下部是熔化气化炉。

上部装入的炉料（块矿、球团或烧结矿等块状物）还原成金属化率为90%~95%的海绵铁，然后分别由多台水冷螺旋输送机连续供给下方的熔化气化炉并在此进行熔化和终还原。

直接还原铁直按还原铁和熔融还原铁的生产直接还原铁和熔融还原铁的冶炼统称为非高炉法炼铁。

（一）直接还原法生产生铁直接还原法是指在低于熔化温度之下将铁矿石还原成海绵铁的炼铁生产过程，其产品为直接还原铁（即DRI），也称海绵铁。

该产品未经熔化，仍保持矿石外形，由于还原失氧形成大量气孔，在显微镜下观察团形似海绵而得名。

海绵铁的特点是含碳低（＜1％），并保存了矿石中的脉石。

这些特性使其不宜大规模用于转炉炼钢，只适于代替废钢作为电炉炼钢的原料。

直接还原法分气基法和煤基法两大类。

前者是用天然气经裂化产出H2和CO气体，作为还原剂，在竖炉、罐式炉或流化床内将铁矿石中的氧化铁还原成海绵铁。

主要有Midrex法、HYL Ⅲ法、FIOR法等。

后者是用煤作还原剂，在回转窑、隧道窑等设备内将铁矿石中的氧化铁还原。

主要有FASMET法等。

直接还原法的优点有：（1）流程短，直接还原铁加电炉炼钢；（2）不用焦炭，不受炼焦煤短缺的影响；（3）污染少，取消了焦炉、烧结等工序；（4）海绵铁中硫、磷等有害杂质与有色金属含量低，有利于电炉冶炼优质钢种。

直接还原法的缺点有：（1）对原料要求较高：气基要有天然气；煤基要用灰熔点高、反应性好的煤；（2）海绵铁的价格一般比废钢要高。

直接还原法已有上百年的发展历史，但直到20世纪60年代才获得较大突破。

进入20世纪90年代，其生产工艺日臻成熟并获得长足发展。

其主要原因是：（1）天然气的大量开发利用，特别是高效率天然气转化法的采用，提供了适用的还原煤气，使直接还原法获得了来源丰富、价格相对便宜的新能源。

（2）电炉炼钢迅速发展以及冶炼多种优质钢的需要，大大扩展了对海绵铁的需求。

（3）选矿技术提高，可提供大量高品位精矿，矿石中的脉石量降低到还原冶炼过程中不需加以脱除的程度，从而简化了直接还原技术。

当前世界上直接还原铁量的90％以上是采用气基法生产的。

我国天然气主要供应化工和民用，不可能大量用于钢铁工业。