非高炉炼铁 学习要点

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。

第四章非高炉炼铁,第五章铁水预处理非高炉炼铁非高炉炼铁法：是指除高炉炼铁以外的其它还原铁矿石的方法。

可归纳为两大类：直接还原法；熔融还原法。

⑴ 直接还原法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%),矿石中的脉石成分既不能熔化造渣脱除，也不能被还原，因而直接还原铁中几乎保留了铁矿石中的全部脉石杂质，实际生产中仍需要用电炉精炼成钢。

⑵ 熔融还原法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。

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；② 非高炉生产的海绵铁可代替日益紧张的废钢；③ 省去了炼焦设备，总的基建费用比高炉炼铁法少。

非高炉所得还原铁的用途可分为以下三类：① 炼钢原料② 高炉原料③ 铁粉可用于粉末冶金或用作电焊条的原料等。

4.1 直接还原法⑴ 使用固体还原剂法主要设备：回转窑主要产品：海绵铁工作原理：固体还原剂(煤) 、铁矿石、溶剂混匀，由窑尾加入，窑体有1~4%的倾斜度并以一定速度旋转，炉料由窑尾向摇头运动。

窑头装有烧嘴，喷入燃料(煤粉、煤气或重油)燃烧，废气由窑尾排除，炉料与炉气逆向运动，逐渐把固体炉料加热，达到800℃时，开始固体碳还原，放出的CO 在氧化区被氧化，提供还原需要的热量。

回转窑炼铁过程示意1―氧化区；2―中性区；3―还原区；4―窑头；5―熔化带；6―粒铁带；7―还原带；8―预热带；9―窑尾；10―海绵铁法；11―粒铁法；12―液铁法炉料配加的煤炭量必须超过还原反应需要热量，以保持料层中的还原气氛。

按照炉料出炉温度，回转窑除生产海绵铁外，还可生产粒铁和液态铁。

最大的优点：可以直接使用储量丰富的煤作燃料缺点：是炉内温度要求严格控制，否则会引起局部过热。

使矿石软融并粘结在炉墙上，破坏正常生产。

⑵ 用气体还原剂直接还原法冶金还原煤气：铁矿石直接还原使用的气体还原剂。

非高炉炼铁法简介非高炉炼铁法以不用焦煤为主要特征，按其工艺特征、产品类型及用途分为直接还原法和熔融还原法两大类。

直接还原法以气体、液体燃料及非焦煤为能源，在铁矿石或含铁团块呈固态的软化温度下进行还原获得直接还原铁（DRI）或海绵铁，其产品低密度多孔呈海绵状结构，含碳低，未排除脉石杂质。

熔融还原法则以非焦煤为能源，产品类似高炉的铁水。

目前，非高炉炼铁法以直接还原工艺为主，该方法对铁原料要求高，TFe>66%,酸性脉石含量（SiO2+Al23）<5.5%(但不宜过低)，一般S含量<0.03%，P<0.02%,其它有害元素尽可能低，各种工艺对原料粒度要求不一。

铁原料和煤灰分的软化温度决定了直接还原工艺的作业温度。

在燃料方面，当前各种工艺中，以使用天然气为主，能量利用率高、生产率高，但我国天然气资源缺乏。

国内直接还原厂以使用非焦煤（褐煤、烟煤、无烟煤）为主，现在世界各国也以发展煤基直接还原为主。

直接还原工艺的主要方法有：1. 回转窑直接还原法：回转窑结构是一个可转动的筒形高温反应器。

含铁原料与还原煤从窑尾连续加入，排料端设置主燃烧喷嘴和还原煤喷入装置，沿窑身长度方向装有若干供风管或燃料喷嘴，随窑体转动，固体物料在翻滚移动过程中，被高温气流加热，进行物料的干燥、预热、碳酸盐的分解、铁氧化物还原及渗碳反应从而得到DRI。

比较有代表的是SL-RN 法、DRC法、Krupp-Codir法等。

2. 竖炉直接还原法：竖炉法目前占直接还原铁产量的90%左右，其中以Midrex和MYL为主，工艺成熟，占直接还原工艺的主导地位。

竖炉的反应条件与高炉上部间接还原区相似，不出现熔化现象的还原冶炼过程，使用单一矿石料，没有造渣过程。

以前竖炉的燃料和还原剂是天然气，近年出现了煤制气以及使用焦炉煤气竖炉直接还原工艺，这扩大了竖炉工艺的使用范围，但目前煤基竖炉工艺还不成熟，生产成本偏高，工艺还需进一步完善。

3. 罐式直接还原法：以HYL为代表，用H2、CO或其混合气将装于移动或固定容器内的铁团还原成DRI的方法。