1、2007年直接还原铁产量约占世界生铁产量年直接还原铁产量约占世界生铁产量10.5亿吨的亿吨的6.2%各直接还原工艺生产量的占比各直接还原工艺生产量的占比直直接接还还原原气气基基法法用天然气经裂化用天然气经裂化产出产出H2+CO气体气体作为还原剂作为还原剂,在竖在竖炉、罐式炉或流炉、罐式炉或流化床内将矿石中化床内将矿石中的氧化铁还原成的氧化铁还原成海绵铁。海绵铁。主要有主要有Midrex、HYL、FIOR法等。法等。煤煤基基法法用煤作还原剂用煤作还原剂,在在回转窑、隧道窑回转窑、隧道窑等设备内将铁矿等设备内将铁矿石中氧化铁还原石中氧化铁还原成海绵铁。成海绵铁。主要有主要有FASMET法等法等优点
2、优点1、流程短，直接还原、流程短，直接还原铁铁+电炉炼钢。电炉炼钢。2、不用焦碳，不受炼、不用焦碳，不受炼焦煤短缺的影响。焦煤短缺的影响。3、污染少，取消了焦、污染少，取消了焦炉、烧结等工序。炉、烧结等工序。4、S、P等有害杂质与等有害杂质与有色金属含量低，有利有色金属含量低，有利于电炉冶炼优质钢种。于电炉冶炼优质钢种。缺点缺点1、对原料要求较高。、对原料要求较高。2、气基要有天然气、气基要有天然气（CO+H2）。）。3、煤基要用灰熔点高、煤基要用灰熔点高、反应性好的煤。反应性好的煤。4、海绵铁的价格一般、海绵铁的价格一般比废钢价格要高。比废钢价格要高。竖炉法生产技竖炉法生产技术成熟、设备术成
3、熟、设备可靠、单位投可靠、单位投资少、生产率资少、生产率高（利用系数高（利用系数810t/m3d）、）、单炉产量大单炉产量大（达（达180万万t/a）、产品）、产品成本低等优点，成本低等优点，需天然气等作需天然气等作还原剂，受气还原剂，受气源和地区的限源和地区的限制。制。回转窑法目前回转窑法目前较多，单位投较多，单位投资高、生产率资高、生产率低（利用系数低（利用系数0.42t/m3d)、单炉产量低单炉产量低(1518万万t/a)、生产成本较高。生产成本较高。用煤作燃料和用煤作燃料和还原剂是优点。还原剂是优点。CO+H2 95 %850 900 以气流床粉煤气化为基础的直接还原炼铁过程以气流床粉
4、煤气化为基础的直接还原炼铁过程可在其工艺和设备无任何改可在其工艺和设备无任何改动情况下使用焦炉煤气、动情况下使用焦炉煤气、Corex熔融还原炉产生的煤熔融还原炉产生的煤气或者合成气，而其他技术气或者合成气，而其他技术大都需要对其基本配置进行大都需要对其基本配置进行重大改动重大改动。HYL - ZR是一种新型气基是一种新型气基自重整直接还原工艺。可以自重整直接还原工艺。可以利用煤制气、焦炉煤气利用煤制气、焦炉煤气(COG) 、Corex工艺产生的工艺产生的煤气、高炉煤气、氧气顶吹煤气、高炉煤气、氧气顶吹转炉煤气来还原铁矿石转炉煤气来还原铁矿石(球球团矿或球团矿团矿或球团矿/块矿的混合块矿的混合物
5、物) ，生产海绵铁。通过在，生产海绵铁。通过在自身还原段中生成还原气体自身还原段中生成还原气体(现场重整现场重整)实现最佳还原效实现最佳还原效率。率。竖炉设计日产竖炉设计日产5t(200kg/h) 比其他煤基炼铁方法减少排放比其他煤基炼铁方法减少排放CO240%、NOX86%、SO281%。还原煤气成分从德士古原始煤气成分点还原煤气成分从德士古原始煤气成分点(H2/CO=0.85)调整到调整到:Midrex 还原气成分点还原气成分点(H2/CO=1.21.7) HYI-还原气成分还原气成分(H2/CO 达到达到7.9)。工艺特点工艺特点:以煤粉为还原剂以煤粉为还原剂,摆脱摆脱了天然气地域分布不
6、了天然气地域分布不均的限制均的限制,对煤质的要对煤质的要求也不那么严格求也不那么严格,故其故其应用地域广泛应用地域广泛; 主要设备为环形转底主要设备为环形转底炉炉,该工艺设备简单该工艺设备简单,投投资省资省,能耗较低能耗较低; 对炉料的强度要求不对炉料的强度要求不高高; 炉料在转底炉内停留炉料在转底炉内停留时间短时间短(约约20 min) ,操操作容易作容易. 熔融还原：是指不用高炉冶炼液态生铁的工艺过程，包括熔融还原：是指不用高炉冶炼液态生铁的工艺过程，包括COREX、 FINEX 、HIsmelt等方法。目前世界共计七套生等方法。目前世界共计七套生产装置：其中产装置：其中COREX装置装置
7、5套；套；FINEX装置装置1套；套；HIsmelt装装置置1套；在建套；在建COREX装置装置3套，其中印度套，其中印度2套，中国套，中国1套；熔套；熔融还原装置的生产能力融还原装置的生产能力1100万吨。万吨。 COREX 是奥钢联开发的一种用煤和球团矿(块矿) 生产铁水的新炼铁工艺,也是目前唯一产业化的熔融还原炼铁工艺,它生产的铁水质量能与高炉铁水相当,和高炉工艺相比,它不仅能使用非炼焦煤直接炼铁,而且工艺流程短、投资省、生产成本低、污染少。 C2000 目前作业率大于94 % ,使用85 %球团矿和15 %块矿时,煤耗可达950 kg/ t (包括4 %焦炭) ,氧耗580 m3 /
8、t ,铁水硫的质量分数低于0. 02 % , 硅的质量分数0. 4 %016 %。熔融还原装置统计表熔融还原装置统计表COREX 3000 熔融还原炼铁工艺熔融还原炼铁工艺 物料平衡物料平衡 收入项收入项 / kg/ kg支出项支出项 / kg/ kg焦煤焦煤 947.00 947.00 生铁生铁 10001000O O2 2803.39803.39炉渣炉渣334.36334.36N N2 2 37.50 37.50 煤气煤气 2047.592047.59熔剂熔剂 335.00 335.00 水水 135.79135.79矿石矿石 1438.50 1438.50 炉尘炉尘 43.6543.65
9、总计总计 3561.39 3561.39 总计总计 3561.393561.39系统热平衡系统热平衡热收入项热收入项热量热量/kJ/kJ百分数百分数/%/%热支出项热支出项热量热量/kJ/kJ百分数百分数/%/%成渣热 190160.221.31氧化物的分解与脱硫 6831029.0546.99碳素氧化热 1243134585.51碳酸盐分解热 497258.123.42H2氧化热 182689712.57水蒸汽带走热 69755.460.48CH4生成热 88741.570.61游离水蒸发热 133389.640.92水分分解吸热 627057.164.31铁水带走热 11730008.07
10、炉渣带走热 588473.64.05煤分解热 11693368.04炉尘带走热 54610.930.38煤气带走热 1693433.911.65热损失 1699800.6111.69合计14537144 10014537144 100COREX C3000主要设计指标主要设计指标COREX C3000主要设计指标主要设计指标COREX 3000 熔融还原炼铁工艺熔融还原炼铁工艺与高炉炼铁工艺能耗比较与高炉炼铁工艺能耗比较 高炉炼铁工艺的最大优点是热效率高。 对COREX3000熔融还原炼铁工艺进行物料平衡和热平衡计算,并与综合燃料比为548.15 kg/t (煤比为140 kg/t )的高炉热
11、平衡计算结果比较,COERX的吨铁热量消耗远高于高炉的热耗。 COERX的吨铁热耗为14537144 kJ/t 高炉的吨铁热耗为11404207 kJ/t COERX比高炉多耗热比高炉多耗热3132937 kJ/t ,相当于高炉总相当于高炉总热收入的热收入的27.5%。COREX 3000 熔融还原炼铁工艺熔融还原炼铁工艺与高炉炼铁工艺能耗比较与高炉炼铁工艺能耗比较 生产实践表明,COREX 生产的铁水质量与高炉相当,在环境保护方面有巨大优势。 它存在的主要问题在于要求使用粒径640 mm 的块煤及少量焦炭,吨铁氧耗较高,但它产出大量有价值的中热值煤气。 COREX 工艺和相同产能的焦炉+ 烧
12、结+ 高炉工艺相比,二者的煤耗之比为:1. 1 0. 62 t/ t ;氧耗之比为:540 (50 + 热风) m3 / t ;而能源输出量之比为:15 4 GJ / t 。COREX 3000 熔融还原炼铁工艺熔融还原炼铁工艺与高炉炼铁工艺能耗比较与高炉炼铁工艺能耗比较 COREX 输出煤气的成分和数量与此工艺所用煤的种类和成分有关 ,通常煤气的吨铁发生量约为1800 m3 ,发热量为7500 kJ / m3 ,绝热点火温度为1780 ,接近于天然气的1940 ,略高于高炉煤气的1450 。据浦项产业科学研究院资料, 直接使用粉矿作原料,FINEX的成本比高炉低15%。另据沙钢和毕梦林、薛传
13、钊的考察报告, 预计同一地点的FINEX生产成本要比高炉低20%左右。重庆钢铁设计院按中国条件对1500高炉和FINEX的单位铁水制造成本进行详细分析, 并得出以下两组数据:1、按历年回归价计算, FINEX吨铁成本为843.5元, 高炉吨铁成本为963.1元, 吨铁成本约低12.4%。2、按2004年1季度价格计算,FINEX 吨铁成本为1203.5元, 高炉吨铁成本为1390.4元, 吨铁成本约低13.4%。几份资料都说明吨铁成本比高炉约低12.4%20%。据有关设计院测算, 当建设两座C2000的COREX装置和一座MIDREX竖炉时, 可年产铁水130万吨,DRI80万吨, 每吨铁载体
14、的平均生产成本为919元, 不仅低于废钢(国产的和进口的)价值, 且含杂质少, 对提高电炉钢的质量十分有利。 据重庆钢铁设计院资料, 对年产铁水105万吨规模的炼铁系统进行投资比较, 高炉系统为103500万元,FINEX系统为120860万元, 高炉投资较低, 仅为的FINEX的86%, 而FINEX系统投资偏高的原因在于技术费用高。 据韩国产业科技研究院资料, FINEX系统的投资低, 仅为高炉系统70%。 据分析重庆院资料主要受技术费用高的影响, 据说包括部分设备在内的技术费用高达46.5%, 浦项资料可能是按预还原料不压块采用空气输送的方案测算, 现在需要热压块输送, 就要增加费用。国
15、内行业投资还没有比较标准。目前就单独建设HIsmelt工厂的投资与同产量高炉相比较还是高, 只有和烧结、焦化等设备联合计算才可以体现总体投资低, 但是考虑到设备的国产化, HIsmelt装置应该低于现代化高炉的投资。C2000及及Midrex800熔融还原熔融还原/直接还直接还原炼铁流程原炼铁流程萨尔达纳萨尔达纳Corex C2000每吨铁水输出热值为每吨铁水输出热值为7350 kJ /m3 的煤气的煤气(CO +H2 65%) 2000 m3 左右左右,经过脱经过脱CO2 处理后才能送入处理后才能送入Midrex竖炉作还原气竖炉作还原气,一般经一般经过处理后的热煤气中过处理后的热煤气中CO
16、含量为含量为65% , H2 为为20%。生产直接还原铁时球团矿和。生产直接还原铁时球团矿和块矿比为块矿比为42 58,Midrex竖炉的设备利用率为竖炉的设备利用率为90% ,年产量约为年产量约为75万万t,直接还原直接还原铁的金属化率铁的金属化率92% ,含碳含碳1. 6%。撒丹那钢厂撒丹那钢厂C2000及及Midrex800熔融熔融还原还原/直接还原联合炼铁工艺的效果直接还原联合炼铁工艺的效果南非SALDANHA钢厂项目工艺流程韩宝钢铁公司韩宝钢铁公司第三炼钢联合厂第三炼钢联合厂生产流程生产流程低焦比高炉炼铁新工艺低焦比高炉炼铁新工艺回收处理含锌铅钢厂粉尘的回收处理含锌铅钢厂粉尘的OXY
17、-CUP炉炉(小高炉小高炉)链蓖机一回转窑生产氧化球团工艺链蓖机一回转窑生产氧化球团工艺隧道窑固体碳还原铁粉工艺流程隧道窑固体碳还原铁粉工艺流程一种低焦比高炉炼铁新工艺流程示意一种低焦比高炉炼铁新工艺流程示意一种低焦比高炉炼铁新工艺流程示意一种低焦比高炉炼铁新工艺流程示意 中国发明专利200810033923. 1 提出了一种低焦比高炉炼铁新工艺将粉煤气化形成高温热煤气喷入高炉以煤代焦。 其主要特点是,将干粉煤在气化炉内进行加压气化,产生的热煤气用净化脱除CO2 后的冷高炉煤气激冷到9501 050 ,然后喷入高炉炉身中部软熔带根部上面,使高炉炉料在到达软熔带时金属化率达到90 %95 % ,这样可将大型高炉的焦比降低到200 kg/ t 以下。一种低焦比高炉炼铁新工艺流程示意一种低焦比高炉炼铁新工艺流程示意 本方法避开了高炉炉腹煤气量指数的限制,在低于炉料流态化流速下可通过提高还原气流速强化直接还原过程,使炉身达到接近MIDREX的高生产率,炉缸采用全氧喷煤强化熔炼,具有氧气化铁炉的效率,生产率可望比传统高炉高出30 %50 %。链蓖机一回转窑生产氧化球团工艺瑞典瑞典Hoganas 公司隧道窑公司隧道窑固体碳固体碳还原铁粉还原铁粉工艺流程工艺流程
