下载文档原格式
《热送直接还原铁关键设备的研究》篇一一、引言随着全球钢铁工业的持续发展，提高生产效率、降低成本和实现绿色生产已成为钢铁工业发展的主要方向。
热送直接还原铁技术作为一项重要的钢铁生产技术，其关键设备的研究与开发对于提高生产效率和产品质量具有重要意义。
本文旨在研究热送直接还原铁关键设备，以期为钢铁生产技术的进步提供一定的参考。
二、热送直接还原铁技术概述热送直接还原铁技术是一种利用气态或固态还原剂在高温下直接还原铁矿石的技术。
该技术具有工艺简单、能源消耗低、环境污染小等优点，是现代钢铁生产中的重要技术之一。
其核心设备包括还原炉、输送设备、冷却设备等。
三、关键设备研究1. 还原炉还原炉是热送直接还原铁技术的核心设备，其性能直接影响着生产效率和产品质量。
目前，常用的还原炉有竖炉、转底炉、回转窑等。
其中，转底炉因其具有较高的热效率和还原效率，成为当前研究的热点。
转底炉的研发重点在于提高其热效率和还原效率，降低能耗，同时提高设备的稳定性和可靠性。
2. 输送设备输送设备是热送直接还原铁工艺中连接各环节的重要设备，其性能直接影响着整个生产线的运行效率。
目前，常用的输送设备有皮带输送机、螺旋输送机、气力输送系统等。
在热送直接还原铁工艺中，气力输送系统因其具有较高的灵活性和连续性，得到了广泛应用。
未来，气力输送系统的研发重点在于提高其输送能力和稳定性，降低能耗和故障率。
3. 冷却设备冷却设备是热送直接还原铁工艺中用于降低高温铁水温度的设备，对于保证产品质量和设备安全具有重要意义。
目前，常用的冷却设备有水淬炉、风冷炉等。
随着技术的发展，新型的冷却设备如高效换热器等也逐渐应用于热送直接还原铁工艺中。
未来，冷却设备的研发重点在于提高其冷却效率和换热性能，降低能耗和环境污染。
四、结论热送直接还原铁关键设备的研究对于提高钢铁生产效率、降低成本和实现绿色生产具有重要意义。
本文对还原炉、输送设备和冷却设备等关键设备进行了研究，指出了其研究重点和发展方向。
用于低碳排放钢铁生产的直接还原铁技术研究近日，直接还原铁（DRI）的话题引起了很大关注，特别是在减少钢铁生产中二氧化碳排放的目标方面。
DRI是指在不熔化的情况下将氧化铁还原为金属铁。
未还原的矿石化合物依然不是理想的氧化物。
氧化铁原料（Fe203）以相同的形式进料和排出（球团进料，球团排出，块矿进料，块矿排出）。
热压块铁（HBI）是将DR1进行热压块（1,200T,650℃）,从而形成高密度枕型压块，主要是为了便于安全运输和处理，用于商业DRI生产Q在中东和北非等废钢缺乏地区，DRI/HBI主要用作电弧炉（EAF）炼钢的初级金属原料，而在北美和欧洲等废钢丰富地区，则作为补充原料。
另外，HBI还可以选择性地用于高炉和转炉生产。
1矿石基金属物料DRI/HBI是电弧炉中使用的矿石基金属物料（OBMS）的一种形式。
另一种常用的OBM是商业生铁，在高炉中生产的铁水，温度超过1,370o C o 生铁是铁水凝固而成。
相对于废钢和生铁而言，DRI/HBI在全铁、金属化、金属铁和脉石水平方面处于不利地位；但DRI/HBI在减少二氧化碳排放方面具有更大的潜力。
2竖炉DR1工艺重点是气基竖炉DRI/HBI工艺。
典型工艺流程如下：2.1热还原气体的产生①天然气重整（Midrex工艺的催化重整；Hy1III的蒸汽重整）。
②原位重整（EnergironHy1ZR工艺）。
③气化煤、焦炉煤气。
2.2铁矿石装料球团矿和块矿的筛分和包覆（石灰石、白云石、铝土矿或水泥）。
2.3竖炉的还原煤气在约1,000。
C引入，有时候混入氧气。
2.4处理DR1产品冷DRI、热DR1或HBI。
自2023年以来，铁矿石（球团）成本大幅上升，铁矿石（球团）成本一直占据了成本的主导地位。
在此之前，天然气成本是决定DRI工厂选址的关键因素。
不过，当天然气价格上涨到7~10美元/MMBTU时，DRI生产的吸引力就大不如前了。
3DRI和低二氧化碳钢生产目前，业界对DRI/EAF炼钢工艺非常关注，主要与在全球范围内减少钢铁生产的二氧化碳排放有关。
煤基直接还原铁工艺在中国的市场前景摘要：当前世界范围内直接还原铁技术得到蓬勃发展，我国目前在直接还原铁技术的研究、成套技术、商业化生产等方面大大落后于世界水平，煤基直接还原铁技术是我国发展直接还原铁的首选工艺，所以本文就此展开探讨。
关键词：第三代煤基直接还原铁；转底炉技术；含碳球团还原熔分；1．我国直接还原铁发展趋势直接还原铁（Direct Reduced Iron）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。
直接还原法的主要优点有：（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。
2009年，世界上70%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。
而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）。
我国是个天然气匮乏，但煤炭储量丰富的国家，因此煤基直接还原铁技术是我国发展直接还原铁的首选工艺。
我国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，寻求解决废钢短缺的途径，实现资源的综合利用，使得非高炉炼铁工艺越来越得到重视。
尽管迄今为止还没有任何一种非高炉炼铁工艺能够超越高炉的高功率、大容量的绝对优势，但作为传统工艺的有益补充，非传统工艺仍然占据了一席之地。
我国DRI的生产还处于起步阶段，产量依旧很低，一直不足百万吨，只占我国铁产量的约0.15%，而且主要是用非主流的回转窑法生产的，在直接还原炼铁领域里与世界的差距特别大。
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。
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟复杂难选铁矿中直接还原技术简介2.1 直接还原技术简介直接还原是指铁矿石或含铁氧化物在低于熔化温度之下还原成固态金属产品的炼铁过程，其所得产品称为直接还原铁(DRI)。
直接还原铁具有成分稳定、有害杂质低、粒度均匀等多种优点，是最好的废钢替代品，也是冶炼优质钢和特种钢的必备原材料。
目前，世界上已应用和正在试验研究的直接还原工艺有40 多种，而应用于大规模生产的有20 多种。
直接还原工艺按其主体能源的不同，可分为气基直接还原和煤基直接还原。
国外直接还原铁生产主要以气基的竖炉直接还原工艺为主，而我国天然气资源相对缺乏，且优先用于石油化工和民用，使气基直接还原铁工艺受到限制但我国煤炭资源(尤其是非焦煤)却很丰富，这种能源结构决定了发展煤基直接还原铁工艺是我国的首选工艺。
煤基直接还原铁的工艺主要有回转窑、转底炉等技术。
回转窑曾是发展直接还原铁的主导工艺，但因其存在生产效率低、能耗髙、容易出现结圈结瘤等缺陷，严重制约了自身的发展。
转底炉(RHF)直接还原技术，是由轧钢用的环形加热炉演变而来的炼铁新工艺，最早是用来处理钢铁工业产生的含铁、含锌粉尘及废弃物，近10 余年移椬为冶炼设备，进而演变成为生产海绵铁(DRI)的设备。
转底炉的代表工艺有Fastmet, ITmk3、COMET 等。
其中mnk3 工艺被称为第三代炼铁法，该工艺是由日本神户制钢公司与美国米德兰公司联合开发出的煤基直接还原技术。
ITmk3 工艺流程为：直接将球团矿或者粉矿均匀地铺在炉底上，随着炉底的旋转，炉料依次经过预热段、还原段、控制还原段，通过控制转底炉使DRI 还原时轻度熔化，生成粒铁，同时脉石也熔化，形成渣铁初步分离，反应完毕后卸人砌有耐火材料的热运输罐内或快速冷却，整个过程需要10 ~50mino 如图1 所示。
《热送直接还原铁关键设备的研究》篇一一、引言随着全球对可持续发展和环境保护意识的增强，对绿色冶金技术和工艺的需求愈发突出。
其中，热送直接还原铁（DRI，Direct Reduced Iron）作为一种新兴的钢铁冶炼技术，凭借其资源利用效率高、环境污染小等优势，已成为现代钢铁生产中的关键技术之一。
本研究着重对热送直接还原铁关键设备的研究，以促进其生产效率的提升及节能减排的效果。
二、热送直接还原铁工艺概述热送直接还原铁工艺主要是通过还原剂与含铁矿石进行反应，将铁从其氧化物中分离出来。
该过程需要在高温下进行，因此设备的性能和质量直接关系到工艺的效率和效果。
本部分简要介绍该工艺的基本原理、操作流程以及现有设备的特点。
三、关键设备的研究内容（一）还原炉研究还原炉是热送直接还原铁工艺的核心设备，其性能直接影响整个工艺的效率和效果。
研究内容主要包括：1. 结构优化：通过对炉体结构、进料系统、出料系统等进行优化设计，提高其热效率和物料利用率。
2. 材料选择：针对炉体各部位的工作环境及要求，选择合适的耐高温、耐腐蚀材料。
3. 控制系统：研究智能控制系统，实现对还原炉内温度、压力等参数的精确控制。
（二）气体输送系统研究气体输送系统是保证还原反应顺利进行的关键。
研究内容包括：1. 气体选择：根据不同的原料和反应条件，选择合适的气体作为还原剂。
2. 管道设计：研究管道的材质、布局等，确保气体能够顺畅、均匀地输送到反应区域。
3. 气体流量控制：研究气体流量的控制方法，确保反应过程中气体供应的稳定性和连续性。
（三）废气处理系统研究废气处理是热送直接还原铁工艺中必不可少的环节。
研究内容包括：1. 废气净化技术：研究各种废气净化技术，如静电除尘、吸收液净化等，确保排放达标。
2. 废气回收利用：研究废气中的热量和化学物质的回收利用方法，实现能源和资源的再利用。
四、研究方法与实验结果（一）研究方法本研究采用理论分析、模拟实验和现场试验相结合的方法进行。
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。
氢基直接还原铁技术随着全球钢铁工业的飞速发展，高炉炼铁等传统工艺在满足日益增长的铁需求时，也面临着环境污染和能源消耗的双重压力。
因此，寻找一种环保、高效的炼铁新技术成为了行业内的迫切需求。
氢基直接还原铁技术作为一种具有巨大潜力的新型炼铁方法，近年来受到了广泛关注。
本文将对氢基直接还原铁技术的原理、应用及发展前景进行深入探讨。
一、氢基直接还原铁技术原理氢基直接还原铁技术是一种利用氢气作为还原剂，将铁矿石中的氧化铁还原成金属铁的方法。
其基本原理是在高温条件下，氢气与铁矿石中的氧化铁发生还原反应，生成金属铁和水蒸气。
这一过程中，氢气起到了还原剂的作用，将氧化铁中的氧夺取，使其还原成金属铁。
与传统的碳还原法相比，氢基直接还原铁技术具有以下优势：1. 环保：氢气的燃烧产物仅为水蒸气，不会产生二氧化碳等温室气体，有利于减少钢铁行业的碳排放。
2. 能源效率高：氢气还原氧化铁的反应热效应较高，可以有效利用反应热，提高能源利用效率。
3. 原料适应性广：氢基直接还原铁技术可以处理各种品位的铁矿石，包括低品位矿石和矿渣等，有利于资源的综合利用。
二、氢基直接还原铁技术应用目前，氢基直接还原铁技术已经在全球范围内得到了广泛应用。
主要应用于以下几个方面：1. 钢铁生产：氢基直接还原铁技术可以作为一种独立的炼铁方法，用于生产金属铁。
其生产的金属铁具有纯度高、杂质少等优点，可以作为优质原料供应给钢铁企业。
2. 铁矿资源综合利用：对于一些低品位、难选冶的铁矿石，传统的选矿和冶炼方法往往难以有效利用。
而氢基直接还原铁技术可以处理这些矿石，将其还原成金属铁，从而实现资源的综合利用。
3. 废旧金属回收：氢基直接还原铁技术还可以用于废旧金属的回收。
通过将该技术与废旧金属处理工艺相结合，可以实现废旧金属的高效回收和再利用，有利于节约资源和保护环境。
三、氢基直接还原铁技术发展前景随着全球环保意识的日益增强和能源结构的转型，氢基直接还原铁技术的发展前景十分广阔。
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。
《热送直接还原铁关键设备的研究》篇一一、引言随着钢铁工业的快速发展，对高效、环保、低成本的铁资源生产方式的需求日益增长。
热送直接还原铁技术作为一种新兴的炼铁技术，其以高效、节能、环保等优势逐渐受到业内的广泛关注。
其中，关键设备的研究和开发对推动此技术的发展起着至关重要的作用。
本文将就热送直接还原铁的关键设备进行研究和分析。
二、热送直接还原铁技术概述热送直接还原铁技术是一种将铁矿石在较低温度下进行还原，得到海绵铁的技术。
其工艺流程简单，能源消耗低，环境污染小，是未来钢铁工业发展的重要方向。
此技术的实施主要依赖于一系列关键设备，包括还原炉、热送系统、煤气发生装置等。
三、关键设备研究1. 还原炉还原炉是热送直接还原铁技术的核心设备，其性能的优劣直接影响到整个工艺的效率和产品质量。
目前，常用的还原炉有隧道窑式、回转窑式、流态化床式等。
这些还原炉的设计都应考虑高温耐腐蚀性、高效换热、易于维护等因素。
在炉体设计上，需要确保其能满足大容量、高效率、长周期运行的需求。
同时，还要注重其环保性能，如降低能耗、减少废气排放等。
2. 热送系统热送系统是连接还原炉和后续工艺的重要环节，其主要功能是将高温海绵铁快速、安全地输送到后续工艺环节。
热送系统的设计需要考虑到高温、高压、高速度等特殊环境因素，以及设备的安全性、稳定性和可靠性。
同时，还要考虑到系统的节能性，如减少热能损失、提高热能利用效率等。
3. 煤气发生装置煤气发生装置是热送直接还原铁工艺中用于产生还原气体的设备。
其性能的优劣直接影响到还原反应的进行和产品质量。
煤气发生装置的设计应考虑其产气量、气体成分、热值等因素，以确保其能满足还原反应的需求。
同时，还要考虑到设备的环保性能和安全性，如减少废气排放、防止气体泄漏等。
四、结论热送直接还原铁技术作为新兴的炼铁技术，其关键设备的研究和开发对于推动此技术的发展具有至关重要的作用。
本文对还原炉、热送系统和煤气发生装置等关键设备进行了研究和分析，认为在设备设计和制造过程中，应注重其性能的优化和提升，以满足工艺的需求。
电炉炼钢原料及直接还原铁生产技术摘要：本文介绍了我国电炉炼钢原料及直接还原铁生产技术的应用现状。
电炉炼钢主要依赖废钢和铁合金作为原料，通过石灰石和脱硫剂等辅助原料的配比和处理。
然而，废钢质量不稳定、供应有限，以及直接还原铁材料紧张等问题仍需解决。
气基竖炉技术和回转窑法技术等直接还原铁生产技术在电炉炼钢中得到广泛应用。
随着技术不断进步，这些技术将为钢铁工业的未来发展提供更多可能性。
关键词：电炉炼钢;直接还原铁技术;废钢铁材料;生产质量引言钢铁作为现代工业的基础材料之一，广泛应用于建筑、交通、机械制造等各个领域，对社会经济的发展起着至关重要的支撑作用。
而电炉炼钢和直接还原铁生产技术作为钢铁制造领域的两大关键工艺，自问世以来，不仅实现了对钢铁生产过程的深刻革新，更对传统高炉冶炼方式进行了有效的补充与完善。
1我国电炉炼钢的主要原料我国电炉炼钢的主要原料包括废钢和铁合金。
废钢是指回收的废旧钢材，例如废旧建筑结构、废旧汽车、废旧家电等，这些废旧钢材通过回收和处理后，成为电炉炼钢的重要原料。
废钢的使用不仅有助于资源的再利用和节约，还能有效降低炼钢过程中的能源消耗和环境污染。
铁合金是指含有一定铁元素并且与铁相容的合金，常见的有硅铁合金、锰铁合金、铬铁合金等。
这些铁合金可以调整炼钢过程中的钢水成分，提高钢的性能和品质[1]。
除了废钢和铁合金，电炉炼钢过程中还需要添加一定量的石灰石、脱硫剂等辅助原料，以确保钢水的质量和合金成分的准确控制。
通过合理配比和处理这些原料，我国的电炉炼钢技术不断优化和创新，为钢铁行业的可持续发展做出了重要贡献。
2电炉炼钢原料应用现状电炉炼钢技术是一种利用电力作为能源、直接还原铁生产钢水的先进冶炼工艺。
相较于传统高炉冶炼方式，电炉炼钢具有能耗低、环境友好、低碳排放等优势，因此在近年来得到了广泛应用和不断发展。
2.1废钢铁料量较少、质量较差尽管废钢在电炉炼钢中是重要的原料，但目前我国面临废钢铁料量较少和质量参差不齐的问题。
炼钢中的直接还原技术及其应用随着钢铁行业的发展，炼钢技术也在不断的变革与创新。
直接还原技术作为一种新型炼钢技术，已经开始得到广泛的应用。
本文将从直接还原技术的基础和应用方面进行阐述，以期为读者提供更深入的了解。
一、直接还原技术的基础直接还原技术是使用还原剂将炉料中的氧化铁还原为金属铁的炼钢技术。
与传统的高炉技术相比，在直接还原技术中，直接使用还原剂还原炉料中的氧化铁，不需要通过高温和高压使其发生氧化还原反应。
这种技术具有明显的优点，主要表现在以下几个方面：1.制造成本低：由于直接还原技术不需要高压和高温，所需能源也更少，因此生产成本低于传统的高炉技术。
2.环保节能：使用直接还原技术炼钢可以减少CO2和NOx等大气污染物的排放，一定程度地保护了环境。
另外，由于直接还原技术对能源的需求更小，也有利于节能减排。
3.操作简便：在直接还原技术中，制造过程更加简单直接，操作也更加方便，更容易实现自动化和智能化。
以上3个方面是直接还原技术的主要优点。
相比于传统的高炉技术，直接还原技术在生产成本、环保和操作方便等方面都有更多的优势。
二、直接还原技术的应用1.直接还原工艺的应用直接还原技术的应用范围很广，从小型加工厂到大型钢铁制造企业都在使用该技术。
其中，直接还原工艺是一种常见的应用方式。
直接还原工艺主要包括三部分：还原反应、冶金物理化学过程和钢水净化过程。
还原反应过程是指在以还原剂为主体的还原反应中，将冶金炉中的氧化铁还原为冶金铁的化学反应过程。
冶金物理化学过程是指冶金炉内金属铁的脱硫、脱锰、脱孔及相应物理化学反应。
钢水净化过程是指将冶金炉内钢水经过捞渣、渣加剂、精炼等工艺处理后实现除杂，使钢水纯净。
直接还原工艺是炼钢企业中最常用的炼钢技术之一，它主要的应用优势在于高效、短周期、节能、环保等方面。
2.直接冶炼的应用直接冶炼是指将原料中的氧化铁直接还原至金属铁进行炼制的技术。
在直接冶炼过程中，仅使用还原剂，不需要其它辅助材料。
《热送直接还原铁关键设备的研究》篇一一、引言随着钢铁工业的快速发展，热送直接还原铁技术逐渐成为钢铁生产领域的重要技术之一。
该技术能够有效地降低生产成本，提高生产效率，并减少环境污染。
而关键设备作为热送直接还原铁技术的核心，其性能的优劣直接影响到整个生产过程的效率和产品质量。
因此，对热送直接还原铁关键设备的研究具有重要的现实意义和应用价值。
二、热送直接还原铁技术概述热送直接还原铁技术是一种将铁矿石通过还原剂（如煤、天然气等）在高温下进行还原反应，直接得到铁的技术。
该技术具有工艺简单、能耗低、环保等优点，被广泛应用于钢铁生产领域。
然而，该技术的实施需要依靠一系列关键设备，如还原炉、热风炉、烟气净化系统等。
三、关键设备的研究1. 还原炉还原炉是热送直接还原铁技术的核心设备之一，其作用是将铁矿石在高温下进行还原反应。
目前，常用的还原炉有竖炉、转底炉、回转窑等。
其中，转底炉具有结构简单、操作方便、热效率高等优点，是当前研究的热点。
针对转底炉的内部结构、热工性能、还原剂的选择等方面，需要进行深入研究，以提高其还原效率和产品质量。
2. 热风炉热风炉是提供高温热源的关键设备，其性能的优劣直接影响到整个生产过程的能耗和效率。
目前，热风炉的研究主要集中在提高燃烧效率、降低能耗、减少污染物排放等方面。
通过采用先进的燃烧技术和优化燃烧过程，可以有效地提高热风炉的性能，降低能耗和污染物排放。
3. 烟气净化系统烟气净化系统是保护环境、降低污染的重要设备。
在热送直接还原铁过程中，会产生大量的烟气，其中含有大量的粉尘和有害气体。
烟气净化系统的作用是对这些烟气进行净化处理，减少对环境的污染。
目前，烟气净化技术主要包括静电除尘、布袋除尘、湿法除尘等。
针对不同的烟气成分和排放标准，需要选择合适的烟气净化技术，并进行优化设计，以提高净化效率和降低运行成本。
四、结论与展望通过对热送直接还原铁关键设备的研究，我们可以发现，这些设备在钢铁生产中发挥着至关重要的作用。
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（%）工艺/成分Tfe ηFe SiO2 Al2O3 CaO MgO C P SMidrex 91-93 92-95 2.0-5.5 0.5-1.5 0.2-1.6 0.3-1.1 0.7-2.5 0.07 0.01 -0.03工艺多用球团和块矿混合炉料。
球团粒度9-16mm占95%，球团冷压强度＞2450 N/球，块矿粒度10～35mm占85%；要有高软化温度和中等还原性；化学成分铁量要高，酸性脉石低（≯3%-5%），CaO＜2.5%，MgO＜1.0%，TiO＜0.15%，S＜0.008%。
为放宽对矿石含硫要求，Midrex法改用净化炉顶气作冷却气。
在冷却海绵铁的同时被热海绵铁脱硫，从冷却段排出后再作为裂化剂，可容许用含硫0.02%矿石。
现今Midrex法作业指标为：产品金属化率86%～96%，有效容积利用系数10 t /m³·d，能耗10.47GJ/t，电114kWh/t，水1.64m³/t。
Arex法是Midrex法的新改进，天然气被氧气（或空气）部分氧化后送入竖炉，利用新生热海绵铁催化裂化，省去了还原气重整炉。
改进后吨铁电耗可降低50Kwh。
（2）HYL（罐式）法与HYL-Ⅲ（竖炉）法。
HYL法由4座罐式反应炉和1座还原气重整炉构成。
该工艺作业稳定、设备可靠。
产品含碳2%左右，不易再氧化，不发生炉料粘结；只因还原气要反复冷却、加热，系统热效率低，能耗偏高，气体消耗为20.93GJ/t；1975年后再没建新厂。
对HYL罐式法作出改革，保留原还原制备工艺，但将还原气重整转化与气体加热合一；4个罐式反应炉改为连续式竖炉，称HYL-Ⅲ竖炉法。
该工艺采用高氢还原气，高还原温度（900-960℃）和0.4-0.6MPa高压作业。
改善还原动力学，加速还原发应；含硫气不通过重整炉，延长了催化剂和催化管使用寿命；还原和冷却作业分别控制，能对产品金属化率和含碳量进行大范围调节，产品平均金属化率9 0.9%、控制碳量1.5%-3.0%，质量稳定；配置CO2吸收塔，选择性地脱除还原气中H2O 和CO2，提高还原气利用率；重整炉产生高压蒸汽发电。
最低生产能耗为10.43-11.2 GJ/t，电耗90kWh/t。
HYL（罐式）法已逐渐被HYL-Ⅲ（竖炉）法取代，合计产量占世界总产量的25%左右。
该法的新改进是天然气进入反应器直接裂解，生产高碳（3.8%）DRI产品。
最近又推出HYL-Hytemp生产系统。
将热还原铁（650℃）气力输送到电炉车间，喷入电炉。
冶炼时间缩短，电极和耐火材料消耗降低，金属收率提高。
吨钢电耗降低112kW·h，电极消耗降低0.55kg，冶炼时间缩短16min，产率提高16%，吨钢成本可降低4.6美元。
2．2 气基流化工艺（1）F1NMEF工艺该工艺使用<12mm粒度矿粉（脉石<3%，低硅高铁），在流化床上干燥，被加热到100℃，送入反应器结构顶端的闭锁料斗系统中，加压1.1MPa后，通过4个串联液化床反应器，铁粉在重力作用下从上方反应器向下流动，与作为还原剂的重整天然气逆向而行。
产品含铁92%，金属化率92%~95%，含碳0.5%~3.0%，以FeC形式存在。
现世界上已有三套这种装置，1999年奥钢联建第一套，第二套在西澳BNP公司，能力250万吨/年，埃及建的第三套，年能力115万吨。
该工艺的优点成本低、质量好。
（1）Circored和Circofer工艺两种工艺核心设备都包括一座循环液化床和一座普通流休床。
Circored是用天然气为能源，Circofer以煤为能源。
铁精矿粉是经过预热后（约900℃）进入循环流化床参加反应，使动力学条件得到改善，在4个大气压条件下，铁矿与氢在630℃时可被还原（在气体环路中加入部分氢）。
2．3转底炉法将铁矿粉、钢铁厂含铁粉尘、煤粉和粘结剂按一定比例混合，压制成含碳球团矿，送入烘干机内进行烘干，脱除水份。
将干燥的含碳球团均匀地铺在转底炉上（只铺一层），在高温1200～1400℃下球团矿内氧化铁与碳反应，放出CO，在炉膛内燃烧成CO2，并形成高温废气（在1000℃以上）。
一般反应只要20分钟左右。
将废气收引出预热煤气（400℃）和助燃空气（900℃），低温废气从蓄热室和换热器引出，再去烘干生球团。
这时废气温度在100℃左右。
从节能角度看，能源利用效率较高。
转底炉的高温气体由燃烧器来提供（使用煤气加热）。
转底炉可以处理含Zn、Pb高粉尘，可以避免配入烧结矿中后，在高炉冶炼过程中Z n、Pb的富集造成的负面影响。
目前的山西翼城，河南巩义已有外径为16.3米的转底炉，年产量在7万吨，金属化率达85%，每吨铁投资为182元。
2．4开发利用焦炉煤气，对含碳球团在竖炉内进行直接还原。
焦炉煤气含55%左右的氢。
在化学反应中，氢对氧化铁的还原率是最高的。
目前，首钢准备开展这方面的工作。
焦炉煤气要进行裂解，提高H2的含量，并要预热到930～950℃，在参与还原反应，反应后气体要脱除CO2，再循环利用。
用氢作还原剂存在的主要技术问题：▪H2还原铁的其它氧化物都是吸热反应，需要充足的热。
在满足还原和供热的煤气的最佳H2含量为32.05%。
▪富氢预还原会导致物料的粉结。
采取分段供应富氢和非富氢供气制度。
3．直接还原铁发展现状3．1 全世界直接还原铁发展比较快，2003年产量为4960万吨，2004年为5460万吨，2005年约为6000万吨。
年增长率在10%以上。
在直接还原铁生产工艺中，气基直接还原占92%。
表1 各种直接还原铁生产所占比例单位：%年MIDREX HYLⅢHYLⅠFinmet 其他煤基其他气基2003 64.60 18.40 1.30 5.20 10.20 0.402004 64.10 18.90 1.90 2.90 12.10 0.102004年委内瑞拉产量783万吨，印度937万吨，墨西哥654万吨，伊朗641万吨，俄罗斯314万吨，沙特341万吨，特立尼达和多哥236万吨，中国为43万吨。
3．2 中国情况2005年中国生产直接还原铁为约50吨，而生产能为比产量要高出20%。
主要是技术、原料、成本等因素影响。
全国现有30多个直接还原铁企业，其总生产能力约60万吨。
总体上讲，规模小，生产成本高，缺少高品质的原料。
多数企业用隧道窑反应罐法，生产工艺落后，能耗高，环境污染严重。
（1）天津直按还原铁厂生产实践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。
