非高爐煉鐵知識(shí)大全

開(kāi)展直接復(fù)原技術(shù)是實(shí)現(xiàn)鋼鐵清潔化生產(chǎn)的需要

長(zhǎng)流程：煉焦、燒結(jié)----高爐煉鐵----轉(zhuǎn)爐煉鋼優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)成熟、效率高、產(chǎn)量大、生產(chǎn)本錢(qián)低等。缺點(diǎn)：煉焦、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼等工序污染嚴(yán)重，對(duì)環(huán)境的污染占鋼鐵流程的70％以上，且焦?fàn)t在裝煤、出焦時(shí)的煤氣泄漏十分嚴(yán)重；而燒結(jié)過(guò)程排放大量的粉塵及污染物質(zhì)也難以解決。

短流程：直接復(fù)原鐵、廢鋼----電爐煉鋼優(yōu)點(diǎn)：高溫工序少、投資低、能耗低、運(yùn)輸量少、勞動(dòng)生產(chǎn)率高、建設(shè)周期短和有利于環(huán)境保護(hù)等。缺點(diǎn)：廢鋼含雜質(zhì)元素多，如果爐料中DRI比例較低，將影響電爐鋼產(chǎn)品的質(zhì)量。廢鋼資源優(yōu)勢(shì)〔1〕、廢鋼鐵是再生資源，可無(wú)限循環(huán)利用。從鋼材→制品→使用→報(bào)廢→回爐煉鋼，每8-30年一個(gè)輪回，無(wú)限循環(huán)使用〔2〕、廢鋼鐵是一種載能資源，用廢鋼鐵煉鋼可以大量節(jié)約能源。廢鋼直接煉鋼比礦石煉鐵后再煉鋼可節(jié)能60%，節(jié)水40%〔3〕廢鋼鐵是一種環(huán)保資源，廢鋼直接煉鋼比鐵礦石煉鐵煉鋼可減少排放廢氣86%，廢水76%和廢渣97%，有利于清潔生產(chǎn)和排廢減量固體碳豎式復(fù)原法的物料平衡原料輸入量還原劑輸入量鐵礦石1460kg(68.5%Fe、98.0%Fe2O3、29.5%O、2.0%脈石）煤227kg（90%C、10%灰份）脈石30kg、鐵1000kg、氧430kg灰份23kg、碳204kg、氧0kg直接還原過(guò)程中有408kg氧的轉(zhuǎn)移固體輸出量輸出量1052kgDRI（95%Fe、88%Fe0、7%Fe++、9%FeO、2%O、3%脈石）238kgCO、374kgCO2、23kg脈石脈石30kg、鐵1000kg、氧22kg灰份23kg、碳204kg、氧408kg目前噸鋼綜合能耗為0.6～0.8t標(biāo)煤，是理論需要量的2.6～

3.5倍固定碳豎式復(fù)原法的熱平衡熱需要量GJ/tFe還原度95%的1噸鐵（50%用C、50%用CO還原）3.1381000℃的1.086噸直接還原鐵和灰份的顯熱0.745800℃的612kg（50%CO、50%CO2）的廢氣顯熱0.481合計(jì)4.364復(fù)原需要的熱量相當(dāng)于0.107t標(biāo)煤，是長(zhǎng)流程需要量的1/5～1/7提綱第一局部鋼鐵生產(chǎn)及短流程煉鋼概論第二局部直接復(fù)原理論與工藝第三局部熔融復(fù)原理論與工藝第一局部鋼鐵生產(chǎn)及短流程煉鋼概論一、什么是短流程1.世界鋼鐵工業(yè)開(kāi)展概況起步階段時(shí)間：1865年前后工藝：空氣側(cè)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法〔1865年英國(guó)貝賽麥〕代表國(guó)家：英國(guó)中國(guó)：公元前2世紀(jì)采用類似側(cè)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法—李約瑟什么是短流程〔續(xù)〕1.世界鋼鐵工業(yè)開(kāi)展概況〔續(xù)〕第一次革命時(shí)間：19世紀(jì)末、20世紀(jì)50年代工藝流程：焦?fàn)t→燒結(jié)機(jī)→高爐→平爐→鑄錠→初軋開(kāi)坯→成品軋機(jī)代表國(guó)家：德國(guó)〔最早〕、美國(guó)和前蘇聯(lián)〔稍后〕什么是短流程〔續(xù)〕1.世界鋼鐵工業(yè)開(kāi)展概況〔續(xù)〕第二次革命時(shí)間：20世紀(jì)50年代至70年代●奧地利創(chuàng)造了純氧頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法平爐：8~10小時(shí)—爐鋼氧氣轉(zhuǎn)爐：40分鐘—爐鋼●與此同時(shí)，前蘇聯(lián)、瑞士創(chuàng)造了連續(xù)鑄鋼法工藝流程：大燒結(jié)機(jī)→大焦?fàn)t→大轉(zhuǎn)爐→大連鑄機(jī)→連軋機(jī)代表國(guó)家：日本、西德什么是短流程〔續(xù)〕1.世界鋼鐵工業(yè)開(kāi)展概況〔續(xù)〕第二次革命〔續(xù)〕代表國(guó)家：日本、西德1973年日本鋼超1億噸，根本采用新流程未及時(shí)抓住這一革命時(shí)機(jī)的國(guó)家為美國(guó)、前蘇聯(lián)、中國(guó)中國(guó)只有寶鋼具有第二次革命全流程。什么是短流程〔續(xù)〕1.世界鋼鐵工業(yè)開(kāi)展概況〔續(xù)〕第三次革命〔續(xù)〕時(shí)間：20世紀(jì)80年代—21世紀(jì)××年代工藝流程：廢鋼/DRI→電爐→連鑄→連軋代表國(guó)家：美國(guó)：36.8%(1990)、46.4%〔1997〕、50%〔2000〕歐洲：42.3%〔1997〕、59%(2010)什么是短流程〔續(xù)〕2.鋼鐵生產(chǎn)方法及流程三類方法圖1.三種鋼鐵冶煉方法示意圖A：高爐—轉(zhuǎn)爐〔BF—BOF〕；B：直接復(fù)原—電爐〔DR—EAF〕；C：熔融復(fù)原—轉(zhuǎn)爐〔SR—BOF〕什么是短流程〔續(xù)〕2.鋼鐵生產(chǎn)方法及流程〔續(xù)〕圖2.SourcesofMetallicFeedstock什么是短流程〔續(xù)〕2.鋼鐵生產(chǎn)方法及流程〔續(xù)〕五種流程焦?fàn)t燒結(jié)機(jī)球團(tuán)BOF高爐輸出煤氣110m3焦油30kg焦煤0.589t0.022t0.041t鐵礦石0.788t0.020t輸出煤氣675m30.926t0.411t0.431t0.389t0.823t鋼水1t輸出煤氣80m3廢鋼0.263t46m3氧氣26W?h〔電〕圖3.BF—BOF流程原料及能源流向圖什么是短流程〔續(xù)〕2.鋼鐵生產(chǎn)方法及流程〔續(xù)〕五種流程〔續(xù)〕直接復(fù)原豎爐電爐氧化球團(tuán)264m3天然氣直接復(fù)原鐵0.926t0.806tFe(91.7%Fe)鋼水1t廢鋼、鐵合金0.269t添加碳1kg25m3氧氣550kW?h〔電〕圖4.豎爐直接復(fù)原—電爐流程示意圖1.266t110KW?h〔電〕電極4kg什么是短流程〔續(xù)〕2.鋼鐵生產(chǎn)方法及流程〔續(xù)〕五種流程〔續(xù)〕直接復(fù)原回轉(zhuǎn)窯電爐氧化球團(tuán)527kg煤直接復(fù)原鐵0.879t0.806tFe(91.7%Fe)鋼水1t廢鋼、鐵合金0.269t添加碳1kg25m3氧氣550kW?h〔電〕圖5.回轉(zhuǎn)窯直接復(fù)原—電爐流程示意圖1.266t66KW?h〔電〕電極4kg25KW?h輔助設(shè)備用電什么是短流程〔續(xù)〕2.鋼鐵生產(chǎn)方法及流程〔續(xù)〕五種流程〔續(xù)〕電爐ˉˉˉˉˉˉ鋼水1t廢鋼、鐵合金添加碳8kg25m3氧氣550kW?h〔電〕圖6.廢鋼—電爐流程示意圖1.063t電極4kg25KW?h電(助熔)什么是短流程〔續(xù)〕2.鋼鐵生產(chǎn)方法及流程〔續(xù)〕五種流程〔續(xù)〕鋼水1t粉礦石灰石0.096t543kg煤(493kW?h熔化用電〕圖7.熔融復(fù)原(Elred法)—轉(zhuǎn)爐流程示意圖1.237t燃料0.010t26KW?h電力熔融復(fù)原爐氧氣轉(zhuǎn)爐廢鋼0.263t35m3氧氣鐵(109kW?h脫硫和輔助設(shè)備用電〕137kW?h制氧用電404m3氧氣什么是短流程〔續(xù)〕2.鋼鐵生產(chǎn)方法及流程〔續(xù)〕DR—EAF短流程與BF—BOF長(zhǎng)流程的比較：噸鐵投資少~50%操作本錢(qián)低~37%環(huán)境保護(hù)易實(shí)現(xiàn)質(zhì)量好控制流程噸鋼投資能源消耗運(yùn)輸量生產(chǎn)成本環(huán)境保護(hù)質(zhì)量控制生產(chǎn)規(guī)模建設(shè)周期長(zhǎng)流程100%100%100%100%短流程約50%約50%約70%約63%易實(shí)現(xiàn)好靈活短什么是短流程〔續(xù)〕2.鋼鐵生產(chǎn)方法及流程〔續(xù)〕DR—EAF短流程與SR—BOF長(zhǎng)流程的比較：冶金反響過(guò)程合理流程更短質(zhì)量好控制本質(zhì)意義：SR—BOF：非焦煤煉鐵DR—EAF：短流程鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中氧位的變化什么是短流程〔續(xù)〕2.鋼鐵生產(chǎn)方法及流程〔續(xù)〕2020年鋼鐵冶金流程預(yù)測(cè)

3.目前鋼鐵生產(chǎn)概況及主要產(chǎn)鋼國(guó)家生產(chǎn)概況什么是短流程〔續(xù)〕Fig10.WorldCrudeSteelProductionDevelopmentbyProcessRoute什么是短流程〔續(xù)〕3.目前鋼鐵生產(chǎn)概況及主要產(chǎn)鋼國(guó)家生產(chǎn)概況(續(xù))美國(guó)：1.37億噸(1973)→8000萬(wàn)噸(目前)日本：1.193億噸(1973)→1億噸以下(目前)俄羅斯：1.6億噸(1988)→1億噸以下(目前)歐共體：2億噸(80年代)→1.6億噸以下(目前)中國(guó)：~5000萬(wàn)噸(80年代初)→1.14億噸(1997)→2.3億噸〔2003〕→2.6億噸〔2004〕→約5.0億噸〔2007〕二、短流程煉鋼開(kāi)展背景1.長(zhǎng)流程自身的原因：流程長(zhǎng)、投資大、本錢(qián)高、環(huán)境污染重。2.合理利用資源：廢鋼、復(fù)雜礦。3.能源：煉焦煤減少。4.鋼的品種和質(zhì)量。5.市場(chǎng)應(yīng)變能力。三、開(kāi)展短流程煉鋼的條件1.原料廢鋼〔scrap)：直接復(fù)原鐵〔DRI/HBI〕鐵水〔HM〕2.電力〔400~500Kw.h/t-鋼〕3.開(kāi)展DRI/HBI的條件資源—優(yōu)質(zhì)鐵礦：TFe>67%、S、P<0.01%能源—天然氣煤：S、揮發(fā)份、灰份、灰份熔點(diǎn)、反響性第二局部直接復(fù)原理論與工藝一、直接復(fù)原生產(chǎn)及技術(shù)現(xiàn)狀1.國(guó)外現(xiàn)狀技術(shù)現(xiàn)狀按復(fù)原劑分：?氣基?煤基MidrexHYLSACircoredFiorFINMET炭化鐵SN/RLFastmeltCometInmetcoCircoferCOREXItmk3區(qū)域1區(qū)域2區(qū)域4區(qū)域3塊礦/球團(tuán)粉礦固態(tài)液態(tài)煤煤氣圖11按復(fù)原劑和鐵礦石種類分直接復(fù)原工藝直接復(fù)原生產(chǎn)及技術(shù)現(xiàn)狀(續(xù))1.國(guó)外現(xiàn)狀(續(xù))技術(shù)現(xiàn)狀(續(xù))

按爐型分：

?豎爐

?回轉(zhuǎn)窯

?轉(zhuǎn)底爐

?流化床等直接復(fù)原生產(chǎn)及技術(shù)現(xiàn)狀(續(xù))1.國(guó)外現(xiàn)狀(續(xù))技術(shù)現(xiàn)狀(續(xù))

按含鐵料粒度分：

?塊礦/球團(tuán)

?粉礦表1不同直接復(fù)原工藝的主要特點(diǎn)比較工藝原料還原劑還原設(shè)備溫度壓力成本(美元/噸)Arex球團(tuán)/塊礦煤氣豎爐中等低150Circofer粉礦碳流化床高中200Circred粉礦煤氣流化床低中190DayDRC球團(tuán)/塊礦碳回轉(zhuǎn)窯高常壓270Fastmet粉礦碳轉(zhuǎn)底爐非常高常壓175Finmet粉礦煤氣流化床中等高220HYLⅢ球團(tuán)/塊礦煤氣豎爐中等中190炭化鐵粉礦煤氣流化床低中230Inmetco粉礦碳轉(zhuǎn)底爐非常高常壓170MIDREX球團(tuán)/塊礦煤氣豎爐中等低180SL/RN球團(tuán)/塊礦碳回轉(zhuǎn)窯高常壓240表2世界上主要投入應(yīng)用的直接復(fù)原鐵生產(chǎn)方法方法名稱MidrexHYLⅠHYLⅢFIORSL/RNFastmetCorex發(fā)展階段商業(yè)生產(chǎn)中商業(yè)生產(chǎn)中商業(yè)生產(chǎn)中商業(yè)生產(chǎn)中商業(yè)生產(chǎn)中開(kāi)發(fā)中商業(yè)生產(chǎn)初期年產(chǎn)量(萬(wàn)噸)1600340230367230單座生產(chǎn)規(guī)模(t/d)25002000—1200500~10005060原料塊礦或球團(tuán)礦球團(tuán)礦塊礦或球團(tuán)礦0.04~10mm粉礦塊礦或球團(tuán)礦塊礦塊礦或球團(tuán)礦還原劑天然氣天然氣天然氣天然氣煤、焦炭粉煤一般煤成品DRI/HBIDRI熱DRIDRI/HBIDRIDRI/HBI鐵水還原爐型式豎爐豎爐(間歇)豎爐多層流化床回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)底爐豎爐溫度/℃800~900800800~900700~8001100~12001300800~900還原率/%92~968592~9493909595熔煉爐電爐電爐電爐電爐電爐鐵浴式煤氣發(fā)生爐熔煉兼用電爐廢氣處理60%~70%循環(huán)循環(huán)使用循環(huán)使用全量循環(huán)加壓剩余能量利用發(fā)電等成品特性/%TFe:93C:1.5脈石:3.6TFe:88C:2.2脈石:4.3TFe:—%C:1.5脈石:3.6TFe:92C:0.5脈石:5.2TFe:90~92C:0.08~0.2TFe:92C:1.5~5.5脈石:3.97鐵水1.國(guó)外現(xiàn)狀(續(xù))產(chǎn)量及分布

?總產(chǎn)量直接復(fù)原生產(chǎn)及技術(shù)現(xiàn)狀(續(xù))1.國(guó)外現(xiàn)狀(續(xù))產(chǎn)量及分布

?各類方法直接復(fù)原生產(chǎn)及技術(shù)現(xiàn)狀(續(xù))氣基91.6%Midrex63.4%HYL19.3%其它1.8%煤基8.4%SL/RN3.6%其它4.8%1.國(guó)外現(xiàn)狀(續(xù))產(chǎn)量及分布

?國(guó)家分布(2000年:萬(wàn)噸)

拉美：1318

中東：841

亞洲：972直接復(fù)原生產(chǎn)及技術(shù)現(xiàn)狀(續(xù))80%以上a.缺高質(zhì)廢鋼b.缺煉焦煤c.高品位鐵礦豐富d.天然氣豐富1.國(guó)外現(xiàn)狀(續(xù))產(chǎn)量及分布?國(guó)家分布(2000年:萬(wàn)噸)前蘇聯(lián)/東歐：290北美：1045非洲：841西歐：50〔廢鋼價(jià)格及數(shù)量的優(yōu)勢(shì)〕澳大利亞：480直接復(fù)原生產(chǎn)及技術(shù)現(xiàn)狀(續(xù))直接復(fù)原生產(chǎn)及技術(shù)現(xiàn)狀(續(xù))2.國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀天津、密云：回轉(zhuǎn)窯法河南：轉(zhuǎn)底爐法二、鐵礦直接復(fù)原的根本原理1.氣基復(fù)原〔“間接復(fù)原〞〕原理〔1〕天然氣的轉(zhuǎn)化〔蒸汽法〕CH4+H2O→CO+3H2CH4+CO2→2CO+2H2鐵礦直接復(fù)原的根本原理〔續(xù)〕1.氣基復(fù)原〔“間接復(fù)原〞〕原理〔續(xù)〕〔2〕CO和H2復(fù)原鐵氧化物的步驟Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe(>570℃)Fe2O3→Fe3O4→Fe(<570℃)鐵礦直接復(fù)原的根本原理〔續(xù)〕1.氣基復(fù)原〔“間接復(fù)原〞〕原理〔續(xù)〕〔3〕CO和H2復(fù)原鐵氧化物平衡狀態(tài)圖

標(biāo)準(zhǔn)態(tài)〔273K〕下鐵復(fù)原需要的熱量反應(yīng)式發(fā)生熱量kJ/kgFeFe2O3+3CO=2Fe+3CO2234.46±46.05Fe3O4+4CO=3Fe+4CO271.18±25.12Fe0.95O+CO=0.95Fe+CO2301.45±20.93Fe2O3+3H2=2Fe+3H2O-900.16±46.05Fe3O4+4H2=3Fe+4H2O-908.54±20.93Fe0.95O+H2=0.95Fe+H2O-464.73±16.75鐵礦直接復(fù)原的根本原理〔續(xù)〕2.煤基復(fù)原〔“直接復(fù)原〞〕原理〔1〕氧化物固體碳復(fù)原的兩個(gè)可能的反響MO(s)+C(s)=M(s)+CO(a)2MO(s)+C(s)=2M(s)+CO2(b)由于高溫下〔≥900℃〕碳的氣化反響CO2+2C=2CO速度極快，氣相中CO2實(shí)際上是極少的，所以后一反響可能出現(xiàn)在較低溫度下。用固體炭復(fù)原氧化物實(shí)際氣相產(chǎn)物為CO，亦即按前一反響進(jìn)行的。鐵礦直接復(fù)原的根本原理〔續(xù)〕2.煤基復(fù)原〔“直接復(fù)原〞〕原理〔續(xù)〕〔2〕氧化物固體碳復(fù)原的兩個(gè)可能的方式A：方式一：碳的不完全燃燒與氧化物的生成反響組合2C(s)+O2=2CO2M(s)+O2=2MO(s)———————————————————————2MO(s)+2C(s)=2M(s)+2CO熱力學(xué)平衡圖見(jiàn)圖15。鐵礦直接復(fù)原的根本原理〔續(xù)〕2.煤基復(fù)原〔“直接復(fù)原〞〕原理〔續(xù)〕〔2〕氧化物固體碳復(fù)原的兩個(gè)可能的方式B：方式二：碳的氣化反響與氧化物的間接復(fù)原反響組合C(s)+CO2=2COMO(s)+CO=M(s)+CO2———————————————————————MO(s)+C(s)=M(s)+CO熱力學(xué)平衡圖見(jiàn)圖16。鐵礦直接復(fù)原的根本原理〔續(xù)〕2.煤基復(fù)原〔“直接復(fù)原〞〕原理〔續(xù)〕〔3〕固體碳復(fù)原鐵氧化物的平衡圖

鐵礦直接復(fù)原的根本原理〔續(xù)〕2.煤基復(fù)原〔“直接復(fù)原〞〕原理〔續(xù)〕〔4〕壓力對(duì)固體碳復(fù)原鐵氧化物的影響

三、鐵礦直接復(fù)原工藝流程1.氣基Midrex工藝流程〔圖19〕ExistingDRIProcesses,Shaft三、鐵礦直接復(fù)原工藝流程2.煤基回轉(zhuǎn)窯ΦSL/RN直接復(fù)原工藝流程〔圖20〕適合我國(guó)資源特點(diǎn)的直接復(fù)原技術(shù)我國(guó)適合開(kāi)展以鐵精礦球團(tuán)為原料的“煤基直接復(fù)原法〞天然氣非常缺乏貧鐵礦占97%天然富塊礦極少非焦煤占65.5%選礦球團(tuán)非焦煤為復(fù)原劑高品位鐵精礦DRI煤基球團(tuán)直接復(fù)原創(chuàng)造思路

復(fù)合粘結(jié)劑分子結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計(jì)化學(xué)吸附粘結(jié)自身放熱催化復(fù)原球團(tuán)制備技術(shù)變兩步高溫過(guò)程為一步高溫過(guò)程生產(chǎn)直接復(fù)原鐵快速?gòu)?fù)原熱工體系小型試驗(yàn)〔88~90年，中南工大〕φ3.6×50m回轉(zhuǎn)窯工業(yè)生產(chǎn)〔98年建成，魯中冶金礦山公司直接復(fù)原廠〕φ0.3m回轉(zhuǎn)窯擴(kuò)大試驗(yàn)〔91年，中南工大〕φ1m間歇式回轉(zhuǎn)窯試驗(yàn)〔92年，中南工大〕φ2×30m回轉(zhuǎn)窯工業(yè)試驗(yàn)〔93年，攀鋼410廠〕φ3.8×50m回轉(zhuǎn)窯工業(yè)生產(chǎn)〔2000年建成，北京密云冶金礦山公司直接復(fù)原廠〕1992年原冶金部組織專家評(píng)議1993年原冶金部組織專家鑒定研發(fā)過(guò)程630萬(wàn)元120萬(wàn)元6900萬(wàn)元8500萬(wàn)元投入投入投資投資〔1988—2001年〕膨潤(rùn)土為粘結(jié)劑，需二步高溫過(guò)程生產(chǎn)直接復(fù)原鐵多功能復(fù)合粘結(jié)劑分子設(shè)計(jì)與制備為實(shí)現(xiàn)一步高溫過(guò)程生產(chǎn)直接復(fù)原鐵奠定了根底關(guān)鍵技術(shù)一創(chuàng)造點(diǎn)1創(chuàng)造了集粘結(jié)、放熱、催化功能于一體的復(fù)合粘結(jié)劑，取代膨潤(rùn)土難點(diǎn)〔1〕復(fù)合粘結(jié)劑的功能設(shè)計(jì)①化學(xué)吸附粘結(jié)提高球團(tuán)強(qiáng)度；②自身放熱強(qiáng)化球團(tuán)固結(jié)及預(yù)熱；③催化復(fù)原提高復(fù)原速率；④提高產(chǎn)品鐵品位。關(guān)鍵技術(shù)一為實(shí)現(xiàn)一步高溫生產(chǎn)直接復(fù)原鐵，復(fù)合粘結(jié)劑應(yīng)具有如下功能：〔2〕復(fù)合粘結(jié)劑的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理想的粘結(jié)劑分子結(jié)構(gòu)模型X[R]nKX—與鐵精礦外表發(fā)生強(qiáng)烈化學(xué)吸咐作用的極性基團(tuán)K—具有增強(qiáng)礦物外表親水性的親水基團(tuán)R—有機(jī)架鏈n—聚合度首次從分子構(gòu)型、官能團(tuán)層次提出了粘結(jié)劑分子結(jié)構(gòu)理論，采用HMO算法，進(jìn)行了新型粘結(jié)劑分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。關(guān)鍵技術(shù)一膨潤(rùn)土與鐵精礦顆粒外表為物理吸咐，界面作用能很弱，球團(tuán)強(qiáng)度低。關(guān)鍵技術(shù)一〔3〕復(fù)合粘結(jié)劑與鐵精礦的作用機(jī)理羧基〔-COOH〕酚羥基〔C-OH〕羥基〔-OH〕活性官能團(tuán)烴鏈復(fù)合粘結(jié)劑與鐵精礦表面為強(qiáng)烈的化學(xué)吸咐，親水性增強(qiáng)，球團(tuán)強(qiáng)度明顯提高。礦粒礦粒復(fù)合粘結(jié)劑成分〔%〕關(guān)鍵技術(shù)一(4)復(fù)合粘結(jié)劑的制備復(fù)合粘結(jié)劑由有機(jī)高分子物質(zhì)與無(wú)機(jī)成分復(fù)合而成。其粘結(jié)成分從劣質(zhì)煤中用堿液抽提。R(COOH)n+nNaOH＝R(COONa)n+nH2O粘結(jié)成分Cfixed其他元素含量42.2028.14SiO2Al2O3CaOMgOFe2O312.06.164.780.214.04PSK2ONa2O催化成分0.030.040.060.081.99粘結(jié)劑與鐵精礦外表作用效果比照粘結(jié)劑紅外光譜（吸附機(jī)理）ξ-電位的零電點(diǎn)接觸角潤(rùn)濕熱（J/g）成球性指數(shù)K膨潤(rùn)土物理吸附pH=4.246°0.180.38復(fù)合粘結(jié)劑化學(xué)吸附pH=0.80°0.410.99兩種球團(tuán)強(qiáng)度比照復(fù)合粘結(jié)劑球團(tuán)各項(xiàng)指標(biāo)明顯高于膨潤(rùn)土球團(tuán)，其中干球抗壓強(qiáng)度提高5倍復(fù)合粘結(jié)劑的鋪展及高粘性混合料機(jī)械活化關(guān)鍵技術(shù)二復(fù)合粘結(jié)劑粘度大，難以在礦粒外表鋪展創(chuàng)造點(diǎn)2設(shè)計(jì)并研制了新型機(jī)械活化裝置實(shí)現(xiàn)了高粘性復(fù)合粘結(jié)劑在礦粒外表的均勻鋪展，提高了鐵精礦外表活性和球團(tuán)強(qiáng)度機(jī)械活化裝置難點(diǎn)〔1〕機(jī)械活化機(jī)理機(jī)械活化作用使粘結(jié)劑膠團(tuán)在鐵精礦顆粒外表均勻鋪展活化前活化后鋪展關(guān)鍵技術(shù)二介質(zhì)〔2〕機(jī)械活化預(yù)處理效果處理方式生球強(qiáng)度干球強(qiáng)度落下(次/0.5m)抗壓(N/個(gè))落下

(次/1m)抗壓(N/個(gè))不活化預(yù)處理4.813.53.2200活化預(yù)處理6min15.816.44.8320關(guān)鍵技術(shù)二鐵精礦的潤(rùn)濕熱增大2倍比表面積增加35%球團(tuán)強(qiáng)度顯著提高●●●關(guān)鍵技術(shù)三創(chuàng)造點(diǎn)3高粘性物料球團(tuán)難以自動(dòng)分級(jí)，生球強(qiáng)度差，產(chǎn)量低創(chuàng)造了強(qiáng)制分級(jí)造球技術(shù)及裝置解決了高粘性物料球團(tuán)在園盤(pán)造球機(jī)中的自動(dòng)分級(jí)問(wèn)題，提高了生球強(qiáng)度和造球機(jī)產(chǎn)量高粘性物料球團(tuán)運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其強(qiáng)制分級(jí)造球機(jī)難點(diǎn)n為圓盤(pán)的轉(zhuǎn)速〔r/min〕；R為圓盤(pán)的半徑〔m〕；f為物料與盤(pán)底的摩擦因數(shù)；α為圓盤(pán)的傾角(°)；β為球團(tuán)的脫離角,(°)。cosβ=Rn2/900×(sinα-fcosα)〔1〕高粘性物料球團(tuán)運(yùn)動(dòng)規(guī)律生球在造球機(jī)內(nèi)自動(dòng)分級(jí)的條件為粒度大小不同的生球具有不同的摩擦因數(shù)f，因而具有不同的脫離角β：關(guān)鍵技術(shù)三高粘性物料球團(tuán)具有很高的摩擦因數(shù)f，從而脫離角β

小，很難自動(dòng)分級(jí)，大中粒徑生球進(jìn)入母球區(qū)，必須采取強(qiáng)制措施。強(qiáng)制分級(jí)造球技術(shù)應(yīng)用效果強(qiáng)制分級(jí)技術(shù)成球率提高17%，干球抗壓強(qiáng)度提高70%正常狀態(tài)高粘性料的異常狀態(tài)高粘性料強(qiáng)制分級(jí)8-16mm生球大中小大中小大大中小熱球入窯全窯高溫催化復(fù)原全窯高溫、快速?gòu)?fù)原的回轉(zhuǎn)窯熱工體系顯著提高了回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量，大幅降低了復(fù)原粉化率，解決了回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈頻繁的難題關(guān)鍵技術(shù)四創(chuàng)造點(diǎn)4傳統(tǒng)工藝為冷球入窯，升溫和復(fù)原慢、復(fù)原粉化較嚴(yán)重、結(jié)圈頻繁●●●回轉(zhuǎn)窯鏈篦機(jī)難點(diǎn)氧化球團(tuán)冷球入窯，難以實(shí)現(xiàn)料層全窯高溫操作；本創(chuàng)造以熱球入窯，實(shí)現(xiàn)了全窯高溫〔氣相和料層均＞9000C〕操作回轉(zhuǎn)窯內(nèi)溫度分布出料端進(jìn)料端關(guān)鍵技術(shù)五創(chuàng)造點(diǎn)5釩鈦磁鐵礦高爐冶煉無(wú)法回收鈦鈦鐵礦電爐法制取高鈦渣電耗高，含鈦低釩鈦鐵礦催化復(fù)原及高效別離技術(shù)創(chuàng)造了釩鈦磁鐵礦綜合利用新工藝●●開(kāi)發(fā)了一條釩鈦鐵礦中鐵、釩、鈦有效別離與綜合回收的新途徑創(chuàng)造了鈦鐵礦制取富鈦料新工藝難點(diǎn)鈦鐵礦富鈦料鈦回收率(%)9090富鈦料品位（％）8372能源和還原劑劣質(zhì)煤為還原劑電耗高，焦碳為還原劑本創(chuàng)造與高爐法效果比照〔釩鈦磁鐵礦利用〕礦種對(duì)比項(xiàng)目本發(fā)明高爐法釩鈦磁鐵礦鈦回收率（%）89鈦損失于爐渣鈦品位（%）62本創(chuàng)造與電爐法效果比照〔鈦鐵礦利用〕3、煤基微波復(fù)原根本原理Fe2O3+3C=2Fe+3CO(1)△H1700=455.6kJ/mol(2)△H1700=-840.2kJ/mol(3)△H1700=-384.6kJ/mol反響〔2〕放出的熱量足以補(bǔ)償反響〔1〕所需的熱量。其特點(diǎn)是碳最終可以完全轉(zhuǎn)化為CO2，煤氣的利用率在理論上可以到達(dá)100%。如何把反響〔2〕放出的熱量轉(zhuǎn)移到深復(fù)原階段熱能——電能——微波能3MicrowaveHeatingBasicFast,VolumetricheatingofmicrowaveabsorbingmaterialTheenergyconversionfromelectricitytomicrowaveisabout85%Theenergyconversionofmicrowavetoheatisabout90%Productiontimesarereducedby70-80%andcostsareloweredby35%BehaviorofMaterialsUnderMicrowaveRadiationMaterialHeatingRateMagnetite(Fe3O4)20oC/SecHematite(Fe2O3)170oC/MinCarbon100oC/SecMicrowaveHeatingCharacteristicofFe3O4

MicrowaveCanMeet

AllTechnicalChallenges

inSteelmakingHeatTransferinPelletCO/H2RichinPelletwithIronOxide/CoalMixture--CO/H2generationinsituCO/H2RegenerationfromCO2/H2OinPelletTemperatureControlMICROWAVEHEATINGOFIRONOXIDEANDCOALMIXTUREGREENBALLINSIDEOUTSIDECOrich,HighTemperatureMICROWAVELowTemperatureNewMicrowave/EAFSteelmakingTechnology.IronoreLimeCoalBinderGreenBallMicrowaveEAFFurnaceSTEELExpectedBenefitsEliminatepelletsintering,coking,BlastFurnace,andBOFsteelmakingIdealMassandHeatTransferMechanismGreatenergysaving,atleast30-40%DramaticallyreducetheemissionofCO2,SOx,NOx,VOCs,fineparticulates,andairtoxicsSubstantiallyreducewasteandemissioncontrolcostsConsiderablyreducesteelproductioncostsReductionDegreevsReactionTime020406080100120050010001500Time(S)ReductionDegree(%)conventionalheatingupto1273Kmicrowavecombined,microwavestartfrom0s,conventionalheatupto773Kmicrowavecombined,microwavestartfrom400s,conventionalheatupto773KMW/EAFFurnaceMW/EAFSteelmakingMW/EAFSteelandSlagSteelsProducedbySeries#1MW/EAFSteelmakingTestsSteelSampleFeSiAlPSCMV-713-ST97.341.651.01<0.010.03<0.2MV-714-ST98.540.180.19<0.010.14<0.2MV-718-ST98.84<0.01<0.01<0.010.192.32MV-719-ST98.650.42<0.01<0.01<0.011.34MV-1025-ST99.300.390.32<0.01<0.01<0.2OUTOKUMPUCOPPERFLASHFURNACE第三局部熔融復(fù)原原理與工藝一、熔融復(fù)原技術(shù)現(xiàn)狀1.共報(bào)導(dǎo)30多種方法，工業(yè)應(yīng)用只有COREX法，各主要方法的特點(diǎn)見(jiàn)表22.問(wèn)題①尚未形成一個(gè)定型的生產(chǎn)工藝；②能耗較高，且需輔助能量〔氧或電〕；③產(chǎn)品質(zhì)量不好，脫硫不穩(wěn)定；④設(shè)備壽命不高。熔融復(fù)原技術(shù)現(xiàn)狀〔續(xù)〕3.分類：一步法：一個(gè)反響器完成鐵礦石高溫復(fù)原和渣鐵別離過(guò)程。二步法：第一個(gè)反響器完成鐵料的預(yù)還原，第二個(gè)反響器完成終復(fù)原和渣鐵別離，并產(chǎn)生復(fù)原氣體。二、熔融復(fù)原根本原理