冶金概論非高爐煉鐵法

冶金概論非高爐煉鐵法第一頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二一概述

(1)非高爐煉鐵法定義指除高爐煉鐵以外的其它還原鐵礦石的方法。

當(dāng)前非高爐煉鐵法可歸納為兩大類(lèi)：直接還原法和熔融還原法。

A.直接還原法：指在低于鐵礦石熔化溫度條件下把鐵礦石還原成海綿鐵的煉鐵生產(chǎn)過(guò)程。

直接還原所得的產(chǎn)品及其特點(diǎn)：產(chǎn)品為海綿鐵。這種海綿鐵未經(jīng)熔化仍保持礦石外形；多孔，在顯微鏡下觀察形似海綿；成分上含碳低、不含硅錳等元素，還保持了礦石中的脈石。海綿鐵不能大規(guī)模用于轉(zhuǎn)爐煉鋼，只適于代替廢鋼作為電爐煉鋼原料。

第二頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二B.熔融還原法：指一切不用高爐冶煉由鐵礦石冶煉成液態(tài)生鐵的方法。熔融還原產(chǎn)品特點(diǎn)：是一種與高爐鐵水相似的高碳鐵水，適于作氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼的原料。(2)非高爐煉鐵法的發(fā)展近年來(lái)非高爐煉鐵法發(fā)展比較快，其原因是：

A、不用焦炭煉鐵。高爐冶煉需要冶金焦，焦煤日漸短缺，價(jià)格高。非高爐煉鐵可以使用非焦煤和其它能源作燃料與還原劑。B、隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，廢鋼消耗量迅速增加，廢鋼供用量日漸緊張，非高爐生產(chǎn)的海綿鐵、粒鐵等是廢鋼的極好代用品。C、省去了煉焦設(shè)備，總的基建費(fèi)用比高爐煉鐵法少。第三頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二鋼鐵生產(chǎn)的傳統(tǒng)流程：由高爐煉鐵－轉(zhuǎn)爐煉鋼或廢鋼－電爐煉鋼。

新流程：熔融還原煉鐵－轉(zhuǎn)爐煉鋼或直接還原－電爐煉鋼。目前，在我國(guó)發(fā)展直接還原存在重大障礙。新流程存在的問(wèn)題：直接還原受到很多因素的限制，例如最成熟的直接還原法（豎爐及反應(yīng)罐）都使用天然氣作一次能源，自然界中天然氣普遍短缺，而用煤碳作能源生產(chǎn)的海綿鐵成本較高，產(chǎn)量低，生產(chǎn)效率也較低，還有很多技術(shù)問(wèn)題等待解決。應(yīng)用直接還原－電爐流程生產(chǎn)一噸成品鋼總計(jì)消耗電600～1000kW·h。此外，直接還原需要高品位的精礦。第四頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二

（3）非高爐煉鐵產(chǎn)品用途：A.作煉鋼原料。主要代替電爐廢鋼，也可用于轉(zhuǎn)爐；B.高爐原料；C.制成鐵粉。鐵粉可用于粉末冶金或用作電焊條的原料等。

（4）非高爐煉鐵的方法及分類(lèi)Ａ、按所得產(chǎn)品進(jìn)行分類(lèi)：直接還原法和熔融還原法兩大類(lèi)。Ｂ、按還原裝置進(jìn)行分類(lèi)：固定床法、回轉(zhuǎn)爐法、豎爐法和流化床法等。Ｃ、按還原劑進(jìn)行分類(lèi)：固體還原劑法、氣體還原劑法等。Ｄ、按生產(chǎn)方式分類(lèi)：預(yù)還原法、直接煉鋼法、熔融還原法、原子能煉鐵法等。第五頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二直接還原煉鐵法已有百余年的歷史，先后提出各種不同的工藝方法400余種，但是真正成為工業(yè)生產(chǎn)方法的只有少數(shù)幾種，而且是到20世紀(jì)60年代才有重大突破，這是因?yàn)椋海?）冶金焦的價(jià)格大幅度上漲，而石油、天然氣大量開(kāi)發(fā)使用，特別是高效率天然氣轉(zhuǎn)化法的應(yīng)用，提供了直接還原煉鐵法需要的還原煤氣，解決能源的來(lái)源和價(jià)格問(wèn)題。（2）電爐煉鋼迅速發(fā)展，超高功率新技術(shù)的應(yīng)用使電爐煉鋼得到高速發(fā)展，合格的廢鋼供應(yīng)不足，大大擴(kuò)展了直接還原鐵的需求。5.2直接還原法第六頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二

（3）廢鋼（多數(shù)是從社會(huì)收集的廢鋼）中往往含有某些對(duì)鋼性能不利的有色金屬，如銅、錫、砷、鉛等，無(wú)論用氧化熔煉或還原熔煉都無(wú)法去除它們。而隨著廢鋼的循環(huán)利用，它們?cè)阡撝械暮繒?huì)越積越多。因而需要加入直接還原鐵來(lái)稀釋它們。第七頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二

（4）選礦技術(shù)的提高，擴(kuò)大了直接還原煉鐵法的礦石資源。原來(lái)只能使用雜質(zhì)少且品位高的天然富礦，現(xiàn)在高品位鐵精礦粉制造的球團(tuán)礦，其脈石含量可以降低到不需要在還原生產(chǎn)中脫除，使直接還原技術(shù)簡(jiǎn)化，而且產(chǎn)量提高。第八頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二直接還原技術(shù)根據(jù)還原劑不同可分為氣基直接還原和煤基直接還原。直接還原鐵生產(chǎn)大多采用天然氣為能源，其產(chǎn)量占總產(chǎn)量的90%以上。氣基直接還原設(shè)備對(duì)環(huán)境污染小、耗水量少、噪音小、產(chǎn)生的CO2也比用煤作還原劑少得多，所以具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力和發(fā)展?jié)摿?。煤基直接還原法生產(chǎn)的直接還原鐵占總產(chǎn)量的比例小，產(chǎn)量逐年增長(zhǎng)，但增長(zhǎng)緩慢。第九頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二一氣基直接還原技術(shù)①M(fèi)idrex法

Midrex法是氣基直接還原鐵生產(chǎn)技術(shù)的主導(dǎo)工藝，該工藝由MidlandRoss公司開(kāi)發(fā)，目前已發(fā)展成為占直接還原鐵市場(chǎng)60％以上的主要方法，其工藝流程如圖1所示。還原氣使用天然氣經(jīng)催化裂化制取，裂化劑采用爐頂煤氣。球團(tuán)或塊礦在豎爐內(nèi)被天然氣還原，生成DRI。由于該工藝要求有充裕的天然氣，且生產(chǎn)指標(biāo)較高，因此在天然氣富裕的地區(qū)可適當(dāng)發(fā)展。第十頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二圖1Midrex法工藝流程第十一頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二在豎爐中爐料與煤氣逆向運(yùn)動(dòng)，下降的爐料逐步被煤氣加熱還原，傳熱、傳質(zhì)效率高。由于工藝較成熟，是當(dāng)前發(fā)展最快的一種直接還原生產(chǎn)海綿鐵的方法。它由供料系統(tǒng)、還原豎爐、煙氣處理、天然氣重整爐組成。還原反應(yīng)器系逆流移動(dòng)床—豎爐。它分成上下兩部分，上部進(jìn)行還原，下部進(jìn)行冷卻。氧化球團(tuán)礦自爐頂加入豎爐后，依次經(jīng)過(guò)預(yù)熱、還原及冷卻，還原得到海綿鐵，冷卻至50℃左右排出爐外。還原煤氣用天然氣及豎爐爐頂煤氣在換熱器經(jīng)催化劑裂化而得。

優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)率很高，能耗較低（約為7.88×105kJ/t；其產(chǎn)量約占直接還原法產(chǎn)量的55％以上。第十二頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二天然氣進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐內(nèi)，在鎳基觸媒的催化下，通過(guò)天然氣裂化反應(yīng)將其轉(zhuǎn)化成煤氣和氫氣。

CH4

＋H2O→CO＋3H2(天然氣裂化反應(yīng))

還原氣入爐時(shí)溫度為750～900℃，送入距豎爐頂部2/3處的還原帶。爐料在爐內(nèi)停留約6小時(shí)，含鐵礦石被CO和H2還原，被還原的海綿鐵的金屬鐵含量在92%以上。然后海綿鐵進(jìn)入下部沒(méi)有磚襯的冷卻帶，用專(zhuān)門(mén)的冷卻氣或爐頂氣冷卻，冷卻到30℃時(shí)排出爐外，可保證海綿鐵在大氣中不再氧化，細(xì)碎的產(chǎn)品可壓制成塊存放，供電爐熔煉使用。直接還原后的廢氣中仍含有大量的CO和H2（約占70%），通過(guò)洗滌器從新返回到重整爐，然后進(jìn)入豎爐循環(huán)使用。反應(yīng)方程式為；

Fe2O3

＋3H2→2Fe＋3H2OFe2O3＋3CO→2Fe＋3CO2第十三頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二

Midrex法具有工藝成熟、操作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)率高、熱耗低、產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，因此在直接還原工藝中占統(tǒng)治地位。但是Midrex也存在一定的局限性，首先是它要求有豐富的天然氣資源作保障；其次Midrex的反應(yīng)溫度低，反應(yīng)速度較慢，爐料在還原帶大約停留6h，在整個(gè)爐內(nèi)停留時(shí)間在10h左右。

第十四頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二

另外Midrex法要求鐵礦石粒度適宜且均勻，粒度過(guò)大會(huì)影響CO和H2的擴(kuò)散使反應(yīng)速度降低；粒度過(guò)小，透氣性差，還原氣分布不均勻，一般小于5mm粉末的含量不能大于5％。同時(shí)對(duì)于鐵礦石的品位要求也高，這是直接還原生產(chǎn)海綿鐵的通病，對(duì)于礦石中的S和Ti的含量要求很?chē)?yán)。

第十五頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二

由于使用塊礦或球團(tuán)，生產(chǎn)能力相對(duì)較低，為了提高氣基豎爐流程的生產(chǎn)能力，Midrex最近在豎爐中吹入少量氧氣來(lái)提高還原氣體及爐料的溫度研究表明：將料溫從789℃提高到898℃，豎爐的生產(chǎn)能力提高了50％。第十六頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二②HYL法和HYL-III法

HYL法采用KELLOG蒸汽轉(zhuǎn)化制氣技術(shù)，其工藝流程如圖2所示。原料天然氣首先用活性炭脫硫，然后與過(guò)量水蒸汽混合，在85％下進(jìn)行催化裂化反應(yīng)。反應(yīng)罐組由4個(gè)反應(yīng)罐組成。罐頂設(shè)有裝料口，罐底設(shè)有卸料口。反應(yīng)罐之間有一套復(fù)雜的還原氣管路相連接。

第十七頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二圖2HYL法工藝流程第十八頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二

還原氣排出冷卻管后，首先經(jīng)過(guò)冷卻脫水，然后進(jìn)入還原氣預(yù)熱器進(jìn)行加熱。高溫還原氣通入主還原罐，將經(jīng)過(guò)預(yù)熱和預(yù)還原的礦石還原成海綿鐵。

HYL法使用塊礦爐料，以球團(tuán)礦和天然塊礦為佳。第十九頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二由于豎爐工藝原理被普遍接受，1979年，HYLSA將一套HYL法裝置改造成連續(xù)性豎爐，并定名為HYL-III。目前，HYL-III流程應(yīng)用范圍僅次于Midrex流程，是第二大直接還原煉鐵流程，其工藝流程如圖3所示。

HYL-Ⅲ工藝的基本原理是在固定床用還原氣體來(lái)還原鐵礦石。通過(guò)的還原氣碳?xì)浠衔?天然氣或焦?fàn)t煤氣)，是經(jīng)過(guò)不完全燃燒及還原反應(yīng)器內(nèi)金屬鐵的催化作用在現(xiàn)場(chǎng)重整而生成的。第二十頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二圖3HYL-III法工藝流程第二十一頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二該工藝流程包括以下特點(diǎn)：還原氣體的不完全燃燒；反應(yīng)爐還原區(qū)域底部的煤氣重整；反應(yīng)氣體成分可調(diào)。依據(jù)墨西哥HYL公司開(kāi)發(fā)的HYL—ZR技術(shù)，即煤氣自重整技術(shù)，HYL法可以直接將煤和水蒸汽制成的煤氣為氣源。這種方法為我國(guó)發(fā)展以煤為能源的氣基豎爐直接還原提供了條件，目前已有企業(yè)計(jì)劃建設(shè)煤制氣——豎爐直接還原鐵廠(鞍山海城東四型鋼公司)，規(guī)劃建設(shè)規(guī)模為60萬(wàn)tDRI／年。第二十二頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二二煤基直接還原技術(shù)

目前，世界煤基直接還原鐵采用的主流工藝是回轉(zhuǎn)窯。用于生產(chǎn)煉鋼原料的煤基回轉(zhuǎn)窯可分為①德國(guó)魯奇法(SL／RN)，②印度阿卡爾法(AccAR)，③德國(guó)克虜伯法(Krupp—Codir)，④印度西爾法(Sil1)，⑤英國(guó)戴維法(DRC)，⑥印度梯第爾法(TDR)。第二十三頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二代表性方法：回轉(zhuǎn)窯法。主要產(chǎn)品：海綿鐵。

固體還原劑法所使用的燃料：固體煤粉

回轉(zhuǎn)窯煉鐵工藝過(guò)程如圖4所示。回轉(zhuǎn)窯煉鐵工作原理：將固體還原劑（煤）、鐵礦石和熔劑（石灰石或白云石）混勻后，由窯尾加入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，由于窯體有1-4°的傾斜度，并以一定的速度旋轉(zhuǎn)，爐料則由窯尾向窯頭運(yùn)動(dòng)。窯頭裝有燒嘴，噴入燃料（煤粉、煤氣或重油）燃燒，燃燒廢氣則由窯尾排除，爐氣與爐料逆向運(yùn)動(dòng)，逐漸把固體爐料加熱，達(dá)到800℃時(shí)，開(kāi)始固體碳還原，放出的CO在空間氧化區(qū)被氧化，并提供還原反應(yīng)需要的熱量。第二十四頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二圖4回轉(zhuǎn)窯煉鐵過(guò)程示意圖1-氧化區(qū)；2-中性區(qū)；3-還原區(qū)；4-窯頭；5-熔化帶；6-粒鐵帶；7-還原帶；8-預(yù)熱帶；9-窯尾；10-海綿鐵法；11-粒鐵法；12-液鐵法第二十五頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二窯體稍有傾斜（4%的斜度），窯中裝有耐火襯，在窯頭、窯中、窯尾設(shè)有耐火材料擋圈以增加爐料停留時(shí)間。煤燃燒所需要的空氣通過(guò)風(fēng)管沿軸向吹入窯中，風(fēng)管安裝在沿窯長(zhǎng)方向的不同部位。煤不但是還原劑，同時(shí)還提供所需要的熱量。沿窯長(zhǎng)方向分兩個(gè)區(qū)：預(yù)熱區(qū)-煤燃燒將原料的混合物加熱至還原溫度；還原區(qū)-煤進(jìn)一步燃燒為生產(chǎn)海綿鐵提供熱量。通過(guò)控制向窯內(nèi)吹入的空氣量和噴煤量，可以有效控制窯內(nèi)的反應(yīng)。直接還原法煤基回轉(zhuǎn)窯中應(yīng)用最廣泛，而且最具有代表性的一種方法就是SL/RN法。SL/RN是由美國(guó)、德國(guó)、加拿大的4家創(chuàng)立此法的各公司名字的字首縮與而成的。圖5為SL/RN法工藝流程。第二十六頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二圖5SL/RN法工藝流程第二十七頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二原料（鐵礦石、煤粒、熔劑）從窯尾加入圓形回轉(zhuǎn)窯中。窯緩慢旋轉(zhuǎn)使礦和煤在被加熱和還原的同時(shí)向出料端移動(dòng)。窯頭外設(shè)有燒嘴燃燒燃料。形成的廢氣則由窯尾排出。爐料與爐氣呈逆向運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，爐料在預(yù)熱段被加熱，使水分蒸發(fā)和石灰石分解。第二十八頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二

800℃后，煤中的固體碳開(kāi)始還原鐵礦石中的氧化鐵，直到獲得海綿鐵或鐵料，而碳則轉(zhuǎn)變成CO氣體，CO在氧化區(qū)被燃燒成CO2，放出熱量以滿足還原反應(yīng)的要求，產(chǎn)品排出窯后進(jìn)入回轉(zhuǎn)冷卻筒冷卻得到海綿鐵或粒鐵，也可熱送電爐直接煉鋼?；剞D(zhuǎn)窯內(nèi)反應(yīng)溫度應(yīng)控制在1100℃以下，經(jīng)8～10h完成還原反應(yīng)后出窯?；剞D(zhuǎn)窯所產(chǎn)生的廢氣從進(jìn)料端吸走，高溫廢氣可余熱利用。第二十九頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二若爐料在回轉(zhuǎn)窯中經(jīng)過(guò)預(yù)熱和還原后，再進(jìn)一步提高溫度（1250℃）進(jìn)入粒鐵帶，金屬鐵與爐渣開(kāi)始軟化，在半熔化狀態(tài)下金屬鐵由小顆粒堆集成卵狀粒鐵，爐料出爐后經(jīng)水淬冷卻后很容易用磁選或重選把粒鐵與脈石分開(kāi)，這就是回轉(zhuǎn)窯粒鐵法。此法由于作業(yè)率低、產(chǎn)量小、耐火材料消耗高等重在缺點(diǎn)，近年來(lái)逐漸被淘汰。但此法適應(yīng)性大，是惟一能直接冶煉SO2含量高的貧鐵礦的方法。

第三十頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二因此,按照爐料出爐溫度，回轉(zhuǎn)窯除生產(chǎn)海綿鐵外，還可生產(chǎn)粒鐵和液態(tài)鐵。

最大優(yōu)點(diǎn)：可直接用煤作燃料。

缺點(diǎn)：爐內(nèi)溫度要求嚴(yán)格控制，否則會(huì)引起局部過(guò)熱，使礦石軟融并粘結(jié)在爐墻上，破壞正常生產(chǎn)。發(fā)展新工藝：轉(zhuǎn)底爐煉鐵。第三十一頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二三轉(zhuǎn)底爐工藝

轉(zhuǎn)底爐由于反應(yīng)速度快、原料適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)近年來(lái)得到了快速發(fā)展。轉(zhuǎn)底爐工藝有許多種，包括Fastmet、ITmk3、Inmeto、Comet、DRyIron等。

第三十二頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二1Fastmet法和Fastmelt法該法是由美國(guó)Midrex直接還原公司與日本神戶制鋼于20世紀(jì)60年代開(kāi)發(fā)的。目的是為了處理鋼廠內(nèi)部的含鐵粉塵和鐵屑等。經(jīng)過(guò)多年的半工業(yè)試驗(yàn)和深入的可行性研究，現(xiàn)已完成工藝操作參數(shù)和裝置設(shè)計(jì)的最佳化。首家商業(yè)化Fastmet廠于2000年在新日鐵公司廣佃廠投產(chǎn)，可處理含鐵粉塵和鐵屑20萬(wàn)t／a。另外，日本還有兩家Fastmet工廠，分別為20萬(wàn)t/a和1.6萬(wàn)t/a。日本神戶鋼鐵公司和三井金屬工業(yè)公司合資用Fastmet工藝在美國(guó)建造一座年產(chǎn)90萬(wàn)t海綿鐵的工廠。在美國(guó)埃爾伍德建立了2.5萬(wàn)t/a的金屬回收廠，回收鎳粉塵，效果良好。圖6為其工藝流程圖。第三十三頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二圖6Fastmet法工藝流程第三十四頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二

Fastmet法技術(shù)特點(diǎn)：

(1)用轉(zhuǎn)底爐運(yùn)載爐料并在高溫敞焰下加熱實(shí)現(xiàn)快速還原；

(2)選用原料廣泛，對(duì)爐料強(qiáng)度要求不高；

(3)煤作還原劑擺脫了對(duì)天然氣的依賴；

(4)轉(zhuǎn)底爐需要的熱量可由天然氣、丙烷或燃油燃燒提供，也可考慮用粉煤作燃料；

(5)還原過(guò)程時(shí)間很短，僅僅6～12min，設(shè)備的起動(dòng)與停止、產(chǎn)量的調(diào)整都可比較簡(jiǎn)單地進(jìn)行。第三十五頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二

另外，Midrex公司與日本神戶制鋼還開(kāi)發(fā)出Fastmelt法和ITmk3法，F(xiàn)astmelt法與Fastmet法基本一致，只是在后續(xù)添加一個(gè)熔爐來(lái)生產(chǎn)高質(zhì)量的液態(tài)鐵水。

Fastmelt法與Fastmet法不同點(diǎn)如圖7所示。

第三十六頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二圖7Fastmelt法與Fastmet法區(qū)別第三十七頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二2ITmk3法

該法的研究和改進(jìn)工作由KobeSteelLtd于1996年開(kāi)始進(jìn)行。

ITmk3技術(shù)也通過(guò)轉(zhuǎn)底爐，利用低廉的粉礦和噴吹的煤粉生產(chǎn)出粒鐵，還原時(shí)間短，僅需10min。在RHF內(nèi)生產(chǎn)與爐渣分離的粒鐵，與爐渣一起排出的粒鐵，用磁選機(jī)等分選機(jī)選出粒鐵。生產(chǎn)的粒鐵具有高爐生鐵同等品質(zhì)。圖8為ITmk3標(biāo)準(zhǔn)流程。

第三十八頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二圖8ITmk3工藝流程第三十九頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二此工藝流程及設(shè)備配置十分類(lèi)似于Fastmet工藝。有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

(1)還原和渣鐵分離同時(shí)進(jìn)行；

(2)不需要過(guò)高的加熱溫度；

(3)不存在FeO對(duì)耐火材料的侵蝕；

(4)爐渣可以很徹底地從金屬中分離出；

(5)粉礦和低品位礦都能使用。但處理低品位礦時(shí)，生產(chǎn)每噸鐵的能耗增加了。特別指出，ITmk3法生產(chǎn)的粒鐵并不是高溫的鐵水，而是粒狀的固體鐵，適宜于輸送。所以ITmk3裝置可以放在礦山附近。在礦山附近生產(chǎn)粒鐵再輸送到消費(fèi)地，與輸送礦石和煤炭相比較，需要輸送的重量大約減少一半，降低消耗在運(yùn)輸上的能量與成本。第四十頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二

ITmK3工藝現(xiàn)已通過(guò)美國(guó)的梅薩比粒鐵中間試驗(yàn)廠的裝置連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)。神戶鋼鐵正在許多產(chǎn)煤國(guó)家如美國(guó)、澳大利亞和印度熱銷(xiāo)該技術(shù)。目前神戶鋼鐵正與印度Chowgule集團(tuán)就在果阿地區(qū)合資建廠事宜包括ITmk3技術(shù)進(jìn)行商討。新建廠在2007底開(kāi)工，2009年投產(chǎn)，年產(chǎn)能為50萬(wàn)t。烏克蘭InguletskyGOK現(xiàn)在正在進(jìn)行ITmk3項(xiàng)目商業(yè)化運(yùn)作。第四十一頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二3Drylron法

MaumeeR&B公司的專(zhuān)利技術(shù)已命名為DryIron法，它克服了通常煤基還原帶來(lái)的粉化、脈石含量高、硫高、金屬化率低等缺點(diǎn)。

MR&E公司在美國(guó)俄亥俄州匹茲堡的試驗(yàn)廠進(jìn)行的大量工業(yè)試驗(yàn)表明，該工藝不僅可用鐵精礦粉為原料生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定的海綿鐵或熱壓塊鐵，而且同樣適用于鋼鐵廠各類(lèi)含鐵廢棄物的回收利用。

Drylron法簡(jiǎn)化了原料準(zhǔn)備，用壓塊代替造球，不需要將原料磨得很細(xì)和加入較多水分，含碳鐵氧化物壓塊后不經(jīng)干燥直接入爐焙燒。第四十二頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二

其工藝優(yōu)點(diǎn)如下：

(1)用鐵精礦粉生產(chǎn)海綿鐵(DRI)或熱壓塊鐵(HBD)作原料。其產(chǎn)品質(zhì)純凈，脈石與硫等雜質(zhì)含量很低。而且與廢鋼相比，其質(zhì)量均勻穩(wěn)定，波動(dòng)小，對(duì)于煉鋼生產(chǎn)極為有利。

(2)回收電爐除塵灰與軋鋼鐵鱗，雜質(zhì)金屬去除率高。雜質(zhì)中的金屬元素：鉛、鋅、鎘等被有效去除。

第四十三頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二

(3)回收傳統(tǒng)鋼鐵廠廢棄物。傳統(tǒng)鋼鐵廠廢棄物包括轉(zhuǎn)爐除塵灰、軋鋼鐵鱗、熱軋污泥、連鑄氧化鐵皮及高爐粉塵與污泥。這些物質(zhì)總體來(lái)說(shuō)碳含量很高，與電爐除塵灰相比，鋅含量較低，而鉛、鎘等含量極少。處理后，其產(chǎn)品金屬化率高，Zn、Pb含量大幅度降低。

(4)MR&E公司的低NOx控制專(zhuān)利技術(shù)處理尾氣，從而使其對(duì)環(huán)境的污染降至最低限度。第四十四頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二4Comet法

1997年4月，比利時(shí)冶金研究中心(CRM)提出的Comet(coal-basedmetallization)工藝。與其它轉(zhuǎn)底爐直接還原工藝[如Inmetco和Fastmet]的區(qū)別在于完全取消了造球工藝，直接將烘干后的粉狀氧化鐵料和還原劑多層相間地布在轉(zhuǎn)底爐床上即一層還原劑、一層礦石布料。通過(guò)安裝在爐子出口處的篩分機(jī)，很容易將直接還原鐵與富余的煤粉、石灰、煤的灰分和硫化鈣分離。生產(chǎn)的海綿鐵硫含量低于0.05％，脈石含量約為5％。第四十五頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二該種的方式海綿鐵特別適合于用作電弧爐原料。Comet工藝的爐溫高，生產(chǎn)出直接還原鐵易于運(yùn)輸和儲(chǔ)存。試驗(yàn)室研究表明，Comet工藝生產(chǎn)的海綿鐵金屬化率可達(dá)90％，生產(chǎn)率低的損失可由不安裝造塊設(shè)備來(lái)補(bǔ)償而硫含量?jī)H為0.04％～0.05％，解決了產(chǎn)品硫含量過(guò)高的問(wèn)題。由于傳熱條件不如Inmetco和Fastmet工藝，物料將在爐內(nèi)停留更長(zhǎng)時(shí)間，影響產(chǎn)量。

Comet法至今難于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。盧森堡PaulWurth公司已獲得將此工藝用于商業(yè)性開(kāi)發(fā)的許可證，后續(xù)的工業(yè)化研究正在進(jìn)行。第四十六頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二

5.3熔融還原法

（1）熔融還原法

熔融還原法：鐵礦石在高溫熔融狀態(tài)下用還原劑（碳）把鐵氧化物還原成金屬鐵。其產(chǎn)品為：液態(tài)生鐵（屬于高碳生鐵）。鐵水可用于轉(zhuǎn)爐煉鋼。

（2）熔融還原用的原料、能源

非煉焦煤代替昂貴的焦炭、石油或天然氣，并可直接用粉礦或塊礦進(jìn)行還原。（3）存在的主要問(wèn)題

主要存在的問(wèn)題：

A、尚未形成一個(gè)定型的生產(chǎn)工藝流程。

B、產(chǎn)品質(zhì)量差，S、Si不能有效控制。

C、能耗高，設(shè)備壽命短。第四十七頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二

（4）熔融還原工藝

A、一步法主要特點(diǎn)：用一個(gè)反應(yīng)器中完成鐵礦石的高溫還原及渣鐵熔化，還原生成的CO排出反應(yīng)器，再加以回收利用。存在的問(wèn)題：要求在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)同時(shí)創(chuàng)造還原和氧化氣氛，即既能用固體碳充分還原氧化鐵，又能使生成的CO充分燃燒成CO2的氣氛。這在目前的技術(shù)條件下是難以辦到的，因此，一步法工藝在實(shí)踐中均未獲得成功，技術(shù)難題有待于今后進(jìn)一步解決。第四十八頁(yè)，共五十四頁(yè)，編輯于2023年，星期二

B、二步法二步法是用兩種還原方法串聯(lián)的。第一步作業(yè)是加熱鐵礦石并將鐵礦石預(yù)還原，最常用的是懸浮態(tài)和回轉(zhuǎn)窯；第二步是