《非高爐煉鐵》PPT課件.ppt

1,鋼鐵冶金概論 -非高爐煉鐵,主講:冶金工程系 陳 韌,2,主要內(nèi)容,一、概 述 二、非高爐煉鐵的特點 三、非高爐煉鐵分類 四、直接還原法 五、熔融還原法 六、非高爐煉鐵技術經(jīng)濟指標,3,一、概 述,1.概 念 非高爐煉鐵法是高爐法之外，不用焦炭煉鐵的各種工藝方法的統(tǒng)稱。 2.發(fā)展史 1770年第一個直接還原法專利誕生1857年提出完整的近代直接還原（Chenot）構思1873建成第一座非高爐裝置上世紀20年代電爐（礦熱爐）煉鐵70年代具備一定規(guī)模近期又重新成為研究熱點,4,二、非高爐煉鐵的特點,1.不使用焦炭，焦煤僅占煤總儲量5%，且現(xiàn)行技術只能開采30-40%，高爐法面臨缺乏焦煤的困境； 2.反應溫度與還原程度關系與高爐法明顯不同； 3.非高爐法鋼鐵廠投資少、周期短、靈活性強、適應性強； 4.目前規(guī)模較小、方法多、未形成強勢流程， 處于完善研究及發(fā)展中。,5,非高爐與高爐工藝溫度與還原度關系比較,高爐流程： 礦石A在高爐內(nèi)升溫、還原、熔化為鐵水BC已達到飽和在煉鋼過程脫C再去除多余氧成為成品鋼液； 非高爐流程： 礦石被升溫、還原為海綿鐵在電爐中熔化還原未還原部分得到成品鋼液,6,鋼鐵生產(chǎn)過程產(chǎn)品中氧量、碳量的變化,傳統(tǒng)方法生產(chǎn)工藝中冶金反應重復，高爐煉鐵過程將鐵、氧分離的同時還會使C、Si、Mn等元素進入鐵水，必須精煉，精煉后再次脫氧，因此，工藝復雜，造成能源與原材料的消耗； 非高爐方法具備了一步法的特征，減少了因高溫冶煉對設備和耐火材料等方面的一系列困難。,7,三、非高爐煉鐵分類,1.按還原裝置分類：,固定床法,回轉(zhuǎn)窯法,豎爐法,流化床法,2.按還原劑分類：,固體還原劑,氣體還原劑,3.按生產(chǎn)方式分類：,預還原法,直接煉鋼法,熔融還原法,原子能煉鐵法,8,四、直接還原法,1.概 念： 以氣體燃料、液體燃料或非焦煤為能源，在鐵礦石（或鐵團塊）呈固態(tài)的軟化溫度以下進行還原獲得金屬鐵的方法。 由于還原溫度低，產(chǎn)品呈多孔低密度海綿狀結(jié)構，含碳低、未排除脈石雜質(zhì)的金屬鐵產(chǎn)品，稱直接還原鐵（DRI），或稱海綿鐵。,9,2.使用固體還原劑舉例(SL-RN法),工藝過程: 次煙煤+粗選鐵砂多層爐內(nèi)不完全燃燒800煤干餾鐵砂預還原從回轉(zhuǎn)窯尾加入加熱950-1000 鐵砂被還原至金屬化率90% 料人水冷筒冷卻至120 磁選機分選海綿鐵送煉鋼車間,10,3.使用氣體還原劑舉例(Midrex法),工藝過程: 天然氣+凈化爐頂氣(300-400)混合室重整爐(Ni催化劑) 900-950 反應: CH4+H2O=CO+3H2 CH4+CO2=2CO+2H2 還原氣豎爐(爐料爐頂加入) 停留6h 冷卻帶N2冷卻至100 爐料排出,11,五、熔融還原法,1.概 念： 以非焦煤為能源，在高溫熔融狀態(tài)下進行鐵氧化物還原，渣鐵能完全分離，得到類似高爐的含碳鐵水，其目的在于不使用焦炭。,12,2.一步法-Dored法工藝介紹,一步法： 是在一個反應器中完成礦石還原熔煉的全過程； 優(yōu)缺點： 工藝流程短，設備簡單，實際應用中存在能耗高及高FeO渣嚴重侵蝕爐襯的難題，至今尚未得到解決。,13,3.二步法-KR法(COREX法)工藝介紹,二步法： 將熔融還原過程分為固相預還原及熔態(tài)終還原并分別在兩個反應器中完成； 優(yōu)點： 改善了能量利用，降低了渣中FeO濃度。,14,六、非高爐煉鐵技術經(jīng)濟指標,1.單位容積利用系數(shù)： 每立方米反應器有效容積每天的產(chǎn)品量，即 =Q/Vu， t/（m3.d） 2.單位容積出鐵率： 每立方米反應器每天生產(chǎn)產(chǎn)品中金屬鐵量，即 Fe=. m， tFe/（m3.d） m-金屬化率，%,15,3.煤氣利用率： 參與還原反應的氣體與還原反應生成氣體之比，即 g=（CO2+H2O）/（CO+H2+CO2+H2O），% 4.產(chǎn)品金屬化率： 所得產(chǎn)品中金屬鐵量