高效低耗的新型直接還原工藝開發(fā)

高效低耗的新型直接還原工藝(gōngyì)開發(fā)

東北大學(xué)沈峰滿2014.11.06蘇州共二十三頁報(bào)告內(nèi)容1.

開發(fā)非高爐煉鐵(liàntiě)工藝的必要性2.PSH工藝的開發(fā)2.1PSH工藝原理2.2PSH工藝特點(diǎn)2.3PSH工藝的試驗(yàn)例

2.4PSH工藝的適用性3.結(jié)語--PSH工藝與單料層操作比較共二十三頁作為高爐煉鐵的輔助手段作為制備高端產(chǎn)品的原料不需要冶金焦煤以及煉焦、燒結(jié)(shāojié)等工藝、環(huán)境負(fù)荷小因地制宜、機(jī)動(dòng)靈活，流程短、投資較小、見效快有利于處理量偏少的特殊礦、含鐵廢料等非高爐煉鐵(liàntiě)工藝非高爐煉鐵工藝分類熔融還原直接還原1.開發(fā)非高爐煉鐵工藝的必要性共二十三頁●隧道窯（效率低、生產(chǎn)能力小、能耗(nénɡhào)高、污染大，但工藝成熟、簡(jiǎn)單、還原鐵粉，金屬化率高）●鏈篦機(jī)—回轉(zhuǎn)窯（設(shè)備故障率高、對(duì)原料要求苛刻（球團(tuán)強(qiáng)度，煤種）、難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、單機(jī)20萬t/a，需兩步法，技術(shù)成熟）●轉(zhuǎn)底爐（能耗高、金屬化率低、強(qiáng)度低，但反應(yīng)速度快、適于處理冶金廢棄粉塵）●豎爐（規(guī)模大(250萬t/a)、效率高、技術(shù)成熟，但對(duì)原料及還原氣體要求苛刻）●流化床（效率高（還原好），但氣體利用率低、能耗偏高）●

PSH（高溫高料層）工藝關(guān)于直接(zhíjiē)還原工藝3

PSH工藝簡(jiǎn)介2.PSH工藝的開發(fā)共二十三頁2.1PSH工藝(gōngyì)（PairedStraightHearth）原理氧化(yǎnghuà)室：CO+1/2O2→CO2+Heat還原室：C+Ore+Heat→DRI+COCO2COHeat再氧化（轉(zhuǎn)底爐）單料層操作●

金屬化率偏低●

碳耗較高CO/CO2=2.0共二十三頁為了克服(kèfú)以往直接還原工藝存在的問題：●金屬化率低●生產(chǎn)效率低●產(chǎn)品強(qiáng)度低有必要開發(fā)新工藝，使之達(dá)到：1)防止再氧化2)高生產(chǎn)效率3)高強(qiáng)度PSH工藝共二十三頁P(yáng)SH爐的側(cè)視圖俯視圖球團(tuán)運(yùn)動(dòng)(yùndòng)方向俯視圖氣體(qìtǐ)流動(dòng)方向PSH工藝示意圖共二十三頁輻射傳熱CO→CO2，燃料(ránliào)利用率加快球團(tuán)收縮加快反應(yīng)速度，提高生產(chǎn)率

（1）高溫(gāowēn)2.2PSH工藝特點(diǎn)共二十三頁P(yáng)SH工藝(gōngyì)氧化(yǎnghuà)性氣氛保護(hù)性氣氛防止DRI再氧化煤氣完全燃燒成CO2

提高生產(chǎn)效率可以使用煙煤（2）高料層共二十三頁TFeFeOSiO2CaOMgOAl2O3LOIH2O63.2626.996.680.150.120.20-1.457.22鐵礦(tiěkuànɡ)粉化學(xué)成分，mass%（-200mesh

）煤粉成分(chéngfèn)，mass%（-60mesh

）ProximateanalysisAshanalysisFixedCTotalCAshVMSiO2Al2O3Fe2O3MgOCaO61.3177.59.3826.0049.1429.9810.220.705.37

2.3PSH工藝試驗(yàn)例共二十三頁球團(tuán)尺寸：16~22mm球團(tuán)層數(shù)：4-5層料層總高度：75-80mm爐內(nèi)還原時(shí)間：45-55minC/O=1.2（全碳）坩堝預(yù)熱取料后空氣中自然(zìrán)冷卻試驗(yàn)(shìyàn)參數(shù)共二十三頁（1）料層的收縮(shōusuō)與傳熱共二十三頁（2）金屬化率45min：92.28%50min：93.63%55min：96.27%圖.還原(huányuán)時(shí)間對(duì)DRI金屬化率的影響PSH工藝(gōngyì)簡(jiǎn)介共二十三頁傳統(tǒng)方法：kgDRI/m2.h（產(chǎn)量(chǎnliàng)）科學(xué)方法：kgMFe/m2.h=kgDRI/m2.h×MFe/DRI（產(chǎn)質(zhì)量）（產(chǎn)量）（質(zhì)量）（3）生產(chǎn)(shēngchǎn)效率16~18mmMD>85%圖.料層高度和還原時(shí)間對(duì)生產(chǎn)效率的影響共二十三頁DRIGreenBall10mm（4）DRI強(qiáng)度(qiángdù)與密度PSH工藝(gōngyì)簡(jiǎn)介共二十三頁操作特點(diǎn)：高溫（1500℃

，C完全燃燒）高料層（5～6層球團(tuán)，下層還原可防止上層DRI再氧化(yǎnghuà)）生產(chǎn)特點(diǎn)：高金屬化率高生產(chǎn)效率高強(qiáng)度和密度高能源利用率

PSH工藝特點(diǎn)(tèdiǎn)匯總共二十三頁普通(pǔtōng)礦石爆裂(bàoliè)礦石特殊礦（高熔點(diǎn)）特殊礦（低熔點(diǎn)）2.4PSH工藝的適用性適用適用適用不適用共二十三頁No.項(xiàng)目單層球團(tuán)高溫高料層（PSH）1金屬化率一般小于75%大于90%2DRI密度與強(qiáng)度典型的“海綿”鐵，密度小于生球，強(qiáng)度低，不利于運(yùn)輸DRI收縮后密度大，強(qiáng)度高，有利于運(yùn)輸3燃料利用率燃料不能完全燃燒。若CO/CO2=2，燃燒發(fā)熱值17MJ/kg-C燃料完全燃燒?？墒笴O/CO2=0，燃燒發(fā)熱值32.8MJ/kg-C

4生產(chǎn)率生產(chǎn)率與金屬化率密切相關(guān)，金屬化率為75%時(shí)，RHF產(chǎn)質(zhì)率約26kgFe/m2/h(新日鐵君津)生產(chǎn)率高，金屬化率達(dá)85%以上，產(chǎn)質(zhì)率可達(dá)67.2kgFe/m2/h5設(shè)備構(gòu)造直線形式，構(gòu)造簡(jiǎn)單、易于制造與操作3.結(jié)語--PSH工藝與單料層操作(cāozuò)比較共二十三頁2014.11.06（蘇州）

謝謝(xièxie)！共二十三頁熔融(róngróng)還原預(yù)還原(huányuán)FeOxCO/CO2（1）預(yù)還原——熔融還原熔融還原→CO/CO2→預(yù)還原→FeOx→熔融還原……熔融還原工藝產(chǎn)能大共二十三頁（2）直接還原(huányuán)——熔化C+Ore+Heat→CO+DRI還原(huányuán)室CO2CO氧化室CO+1/2O2→CO2+Heat直接還原鐵水C+1/2O2=CO+Heat熔化C+O2→CO2+Heat共二十三頁理想狀態(tài)下，室溫(shìwēn)Fe2O3→1550℃鐵水，轉(zhuǎn)化率為100%圖1熔融(róngróng)還原碳耗圖2直接還原+熔化碳耗?M直接還原工藝能耗低共二十三頁內(nèi)容(nèiróng)總結(jié)高效低耗的新型直接還原工藝開發(fā)。不需要冶金焦煤以及煉焦、燒結(jié)等工藝、環(huán)境負(fù)荷小。因地制宜、機(jī)動(dòng)靈活，流程