鋼鐵冶金概論-------非高爐煉鐵

1、鋼鐵冶金概論 -非高爐煉鐵主講:冶金工程系 陳 韌1主要內(nèi)容一、概 述二、非高爐煉鐵的特點(diǎn)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(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)2一、概 述1.1.概概 念念 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。2.2.發(fā)展史發(fā)展史 1770年第一個(gè)直接還原法專利誕生 1 8 5 7 年 提 出 完 整 的 近 代 直 接 還 原（Chenot）構(gòu)思1873建成第一座非高爐裝置上世紀(jì)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(diǎn)3二、非高爐煉鐵的特點(diǎn)1.不使用焦炭，焦煤僅占煤總儲(chǔ)量5%，且現(xiàn)行技術(shù)只能開采30-40%，高爐法面臨缺

2、乏焦煤的困境；2.反應(yīng)溫度與還原程度關(guān)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(qiáng)、適應(yīng)性強(qiáng)；4.目前規(guī)模較小、方法多、未形成強(qiáng)勢(shì)流程， 處于完善研究及發(fā)展中。4非高爐與高爐工藝溫度與還原度關(guān)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(dá)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5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(yīng)重復(fù)，高爐煉鐵過程將鐵、氧分離的同時(shí)還會(huì)使C、Si、Mn等元素進(jìn)入鐵水，必須精煉，精煉后再次脫氧，因此，工藝復(fù)雜，造成能源與原材料的消耗； 非

3、高爐方法具備了一步法的特征，減少了因高溫冶煉對(duì)設(shè)備和耐火材料等方面的一系列困難。6三、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(yù)還原法直接煉鋼法熔融還原法原子能煉鐵法7四、直接還原法1.1.概概 念：念： 以氣體燃料、液體燃料或非焦煤為能源，在鐵礦石（或鐵團(tuán)塊）呈固態(tài)的軟化溫度以下進(jìn)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(gòu)，含碳低、未排除脈石雜質(zhì)的金屬鐵產(chǎn)品，稱直接還原鐵直接還原鐵（DRI），或稱海海綿鐵綿鐵。82.使用固體還原劑舉例(SL-RN法)工藝過程工藝過程: : 次煙煤+粗選

4、鐵砂多層爐內(nèi)不完全燃燒800煤干餾鐵砂預(yù)還原從回轉(zhuǎn)窯尾加 入 加 熱 9 5 0 -1000 鐵砂被還原至金屬化率90% 料人水冷筒冷卻至120 磁選機(jī)分選海綿鐵送煉鋼車間93.使用氣體還原劑舉例(Midrex法)工藝過程工藝過程: :天然氣天然氣+ +凈化爐頂氣凈化爐頂氣(300-(300-400)400)混合室混合室重整爐重整爐(Ni(Ni催化劑催化劑) ) 900-950 900-950 反應(yīng)反應(yīng): :CHCH4 4+H+H2 2O=CO+3HO=CO+3H2 2CHCH4 4+CO+CO2 2=2CO+2H=2CO+2H2 2還原氣還原氣豎爐豎爐( (爐料爐頂加入爐料爐頂加入) ) 停

5、留停留6h 6h 冷卻帶冷卻帶N N2 2冷卻冷卻至至100 100 爐料排出爐料排出10五、熔融還原法1.1.概概 念：念： 以非焦煤為能源，在高溫熔融狀態(tài)下進(jìn)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。112.一步法-Dored法工藝介紹一步法： 是在一個(gè)反應(yīng)器中完成礦石還原熔煉的全過程；優(yōu)缺點(diǎn)： 工藝流程短，設(shè)備簡(jiǎn)單，實(shí)際應(yīng)用中存在能耗高及高FeO渣嚴(yán)重侵蝕爐襯的難題，至今尚未得到解決。123.二步法-KR法(COREX法)工藝介紹二步法： 將 熔 融 還 原過程分為固相預(yù)還原及熔態(tài)終還原并分別在兩個(gè)反應(yīng)器中完成；優(yōu)點(diǎn)： 改 善 了 能 量利用，降低了渣中FeO濃度。13六、非高爐煉鐵技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)1.單位容積利用系數(shù)：每立方米反應(yīng)器有效容積每天的產(chǎn)品量，即=Q/Vu， t/（m3.d）2.2.單位容積出鐵率：?jiǎn)挝蝗莘e出鐵率：每立方米反應(yīng)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，%143.3.煤氣利用率：煤氣利用率：參與還原反應(yīng)的氣體與還原反應(yīng)生成氣體之比，即g=（CO2+H2O）/（CO+H2+CO2+H2O），%4.4.產(chǎn)品金屬化率：產(chǎn)品金屬化率：所得產(chǎn)品中金屬