直接还原技术进展及其在中国的发展

近年来,全球直接还原铁(DRI/HBI)产量和需求逐年增加,表明直接还原技术是钢铁工业不可缺少的组成部分,有助于炼铁生产摆脱焦煤资源短缺的羁绊,降低钢铁生产能耗,提高钢铁产品质量和品质。气基竖炉生产规模不断增大,成为主要的生产工艺;竖炉直接还原铁热装热送技术的发展进一步降低了工序能耗。回转窑、隧道窑等工艺在特定地区迅速发展,但很难成为直接还原铁生产的主流。我国具备发展直接还原生产的资源条件和技术基础,煤制气—气基竖炉技术是可能的主要发展方向。     

钒钛专利

正专利名称:气基竖炉直接还原—电炉熔分钒钛磁铁矿的工艺专利申请号:201310216599.8专利公开号:CN103255255A申请日:2013-06-03公开日:2013-08-21申请人:中冶赛迪工程技术股份有限公司本发明公开了一种气基竖炉直接还原—电炉熔分钒钛磁铁矿的工艺,包括以下步骤:a.制成品球团;b.将成品钒钛矿球团作为原料装入直接还原竖炉内,并向竖炉内通入还原气,还原球团矿得到热态直接还原铁;c.将热态直接还原铁热送至熔分电炉     

沙特钢铁公司投产世界最大直接还原铁设备

世界最大的直接还原铁设备成功地在沙特钢铁公司投产,年产能176万t。这是该公司投入运转的第5座设备,采用米德雷克斯工艺,竖炉内径7．0m,是迄今最大的竖炉,小时产能约220t,全部供沙特钢铁公司自用。该设备所产直接还原铁是通过所谓的热送系统直接送至电炉,即热装料,加入电炉的直接还原铁温度高达650℃,电能消耗降最多20％。     

电炉炼钢原料及直接还原铁生产技术

中国电炉炼钢的铁源原料由废钢铁料、生铁块、热铁水、直接还原铁等组成。直接还原铁(DRI/HBI)是电炉冶炼纯净钢最佳的残留元素的稀释剂。直接还原是钢铁工业技术发展的重要方向,气基竖炉和煤基回转窑是成熟的直接还原工业化生产技术。中国直接还铁的生产仍处于起步时期,2008年产量约60万t,占世界总产量不足1.0%。直接还原铁在中国有广阔的发展前景,以国内铁矿资源为原料的氧化球团-煤制气-竖炉是中国发展直接还原铁的主要方向。     

粗煤气铁矿颗粒床高温除尘联产直接还原铁工艺及估算

在煤灰熔点高于直接还原铁还原温度200℃的条件下,以直接还原竖炉作为移动颗粒床除尘器为核心技术的3段连续除尘,以铁矿煤球团为直接还原铁原料和移动颗粒床除尘颗粒,粗煤气显热可以直接用于生产直接还原铁。粗煤气显热约占煤炭气化热值的13%,估算联产直接还原铁显热利用效率可达70%以上,与现有的粗煤气废锅发电比,综合热效率提高约2倍,直接还原铁能耗303kg（C）/t.Fe,可以实现温室气体近零排放,减排CO₂约1.7t/t.Fe。可以在不减少粗煤气化学热能（H₂+CO）,联产直接还原铁的同时解决粗煤气的高温除尘与净化问题。     

世界上第一座煤制气大型直接还原竖炉投产

世界上第一座以 COREX炼铁炉输出的煤气作还原剂的大型竖炉直接还原设备于 1 999年 6月 1 3日在南非萨丹那投入生产 ,用 4 0 %的精块矿和 6 0 ?RD球团 ,达到了每小时生产 DRI80 t,金属化率大于93%的能力 ,所生产的直接还原铁与 COREX铁水一起供该厂电炉炼钢使用。该 COREX生产的煤气94 %用于生产直接还原铁 ,其余用于钢厂内生产用热源。本项目的投产具有划时代的意义 ,使直接还原竖炉不再以完全依赖天然气 ,可以使用含 H2 低于 2 5%的煤制气生产海绵铁。世界上第一座煤制气大型直接还原竖炉投产@钱启文…     

气基竖炉生产直接还原铁工艺的技术经济分析

介绍了焦炉煤气竖炉直接还原铁工艺,在分析气基竖炉生产直接还原铁技术的市场前景基础上,从成本、盈亏平衡、敏感性等方面对焦炉煤气竖炉直接还原铁工艺进行了技术经济分析,提出了降低生产成本的建议,即:廉价的原料气、能源介质,搞好综合利用,回收有用资源,选择合适的规模等。     

焦炉煤气竖炉法生产直接还原铁的煤气用量探讨

用焦炉煤气生产直接还原铁既可解决气源问题,又可高效利用焦炉煤气.目前我国还没有成熟的焦炉煤气竖炉法生产直接还原铁工艺,本文通过热力学分析,从还原剂和载热体两方面来探讨焦炉煤气竖炉法生产直接还原铁的煤气用量方案.     

用甲醇生产直接还原铁的可行性探讨

钢铁工业的调整离不开电炉炼钢的发展,而直接还原铁又是电炉炼钢发展的关键,气基竖炉生产直接还原铁在中国是短板,缺乏煤制气-竖炉技术和天然气资源。提出了一项新的还原工艺"一种利用甲醇裂解生产直接还原铁的设备及工艺",阐述了甲醇在新工艺中所体现的优点,并从使用国内煤制甲醇和进口甲醇两方面分析了甲醇作为还原剂的可行性。分析认为,从未来的发展趋势看,用甲醇生产直接还原铁的新工艺具有环保、节能、流程短等明显优势,不需要煤制气-竖炉复杂的衔接工艺,解决了还原剂的来源问题,是值得推广和发展的新思路。     

天然气部分氧化-气基竖炉流程的模拟研究

建立天然气部分氧化转化炉与气基竖炉联产直接还原铁流程的模型,进行热合成气与循环炉顶气混合进竖炉、冷合成气与循环炉顶气混合加热进竖炉两种工艺流程的稳态模拟对比。两个工艺相比,前者热损失小,但还原气中有效气体含量低;后者热损失大,但还原气中有效气体含量高,有利于竖炉内的还原反应。     

新铁源工艺的开发

1前言 本公司根据Midrex法给国营的米塔尔制铁所（1978年开始生产）制作直接还原铁设备起，就开始了还原铁成套设备的业务。该方法使用改质天然气得到的CO和H2，还原竖炉内的氧化铁球团和块状铁矿石来生产还原铁（DRI）。现在世界直接还原铁量的64％是用该方法生产的（图1）。本公司在1983年收购了Midrex公司，强化了还原铁设备的销售力。之后进行了以煤替代天然气生产还原铁工艺的开发。现在本公司成套设备的销售和新还原铁工艺的开发在世界上属领先地位。     

煤制气直接还原铁两段串联流程估算

为了降低直接还原铁能耗,根据试验数据研究了煤制气直接还原铁两段串联流程。串联流程中第一段竖炉用煤制气粗煤气余热和含碳球团冶炼直接还原铁,含碳球团以焦粉、半焦粉或无烟煤粉为还原剂,铁精矿、无机黏结剂混合后加压制作,电炉熔化直接还原、脱硫和生产水渣。串联流程中第二段竖炉以第一段净化后的炉顶煤气为第二段直接还原铁还原气,以氧化球团为原料。结果表明,煤制气直接还原铁两段串联流程估算能耗为394.8kg/t;与铁水比可比能耗为487.8kg/t,比高炉低41.2kg/t,生产过程中产生的污染物和温室气体排放低于高炉,接近天然气直接还原铁。     

煤气化竖炉生产直接还原铁在节能减排与低碳上的优势

非炼焦粉煤高压纯氧气化,并用CO_2为粉煤输送载体生产冶金还原气,再用竖炉生产直接还原铁的生产流程,在中国还原气的制造成本己低于天然气转化,可能是我国将来大规模生产直接还原铁主体流程。当部份竖煤气脱碳分离,脱碳气竖炉回用,CO_2用于气化炉,直接还原铁计算能耗444.69 kgce/t_(DRI)。SO_2、灰尘、NO_x以及水体有机物污染极少。对150万t/a直接还原铁厂能有效回用CO_2达28.47万t/a。     

煤基直接还原铁技术工艺分析

分析煤基直接还原铁工艺中隧道窑工艺和转底炉工艺的流程、特点,介绍自助研发的新型铁矿粉预热还原工艺。表明"煤制气—竖炉"工艺将是我国生产直接还原铁的优先选择途径。     

煤制气——气基竖炉联合工艺生产直接还原铁的技术经济性分析

本文简单叙述了还原铁在应用上的优势,并介绍了目前应用的几种直接还原铁的工艺技术方法,重点对适合我国国情的煤制气-竖炉直接还原联合工艺在煤制气技术方法进行了比较,得出,中国目前的能源结构适合发展以煤气化为气源的直接还原炼铁工艺。在能耗及排放方面,煤制气-竖炉直接还原联合工艺具有一定的优势,应该大力促进发展。     

低碳炼铁技术研究现状及展望

简述了国内外高炉低碳冶炼的最新进展,结合我国国情以及发达国家钢铁工业发展经验,提出我国钢铁工业的发展方向之一应为焦炉煤气深度净化与重整-竖炉氢基还原-直接还原铁电炉冶炼的新工艺.相较传统铁前-转炉长流程工艺,焦炉煤气深度净化与重整-竖炉氢基还原-直接还原铁电炉冶炼流程可实现CO2减排56.7％.     

直接还原铁生产技术的现状及展望

 分析了世界及中国直接还原铁的技术现状。直接还原工艺可以摆脱焦煤资源短缺的束缚,降低CO2排放,促进资源综合利用,且高品质的直接还原铁是生产洁净钢不可缺少的原材料,是钢铁工业发展不可缺少的组成部分。随着铁矿精选技术、煤制气技术的成熟,从及气基竖炉生产规模的不断增大,煤制气→竖炉将成为中国主要的直接还原生产工艺。高温高料层PSH工艺应当具有良好的应用前景。回转窑、隧道窑等工艺在特定地区可适当发展,但不会成为直接还原铁生产的主流。     

我国的铁矿资源和煤气化技术能够满足竖炉直接还原铁生产发展的需要

我国丰富的铁资源和选矿技术具有满足直接还原铁竖炉生产发展需求的潜力。正在中国运行的大批煤气化生产装置能否用于直接还原铁生产,关键问题是煤制合成气的投资、能耗、成本能否具有市场竞争力。以及现有煤气化工艺技术,如何与成熟的MIDREX、HYL,-III、PERED等竖炉直接还原技术合理地匹配,形成具有中国特点的煤制气生产直接还原铁的联合工艺。工业实践表明,目前最经济的煤制气工艺的设备是每千立方米有效气的投资及耗氧量最低,消耗蒸汽少,煤耗较低、环保成本低,反应器压力约1-1.5MPa的煤气化工艺。作者根据目前收集到的数据,初步比较判断,技术经济上最合理的方案是粉煤流化床煤气化工艺与竖炉直接还原工艺的组合。     

富氧煤气化直接还原竖炉新工艺研究

以固体气化煤为燃料，富氧加湿的高温鼓风为气化剂，制取合格的高质量煤气输入还原竖炉，含铁原料在竖炉内的高温煤气作用下转化为直接还原铁。本文介绍了这一工艺流程及其特点，并通过论证说明该工艺的关键技术成熟，工艺方案可行。     

直接还原铁生产概况及发展

介绍了近年国内外直接还原铁生产概况,分析了不同直接还原工艺的状况,认为Midrex是最主要的直接还原铁生产工艺,资源条件决定了煤基回转窑法仍将是我国直接还原铁生产的主要方法,但应重视气基竖炉还原工艺的开发研究工作.我国直接还原铁仍将有较大的市场需求.生产规模过小、工艺设备落后是限制我国直接还原生产发展主要原因.此外,应建立稳定畅通的原料供应渠道.