高效低耗的新型直接還原工藝開發(fā)課件

1、northeastern universitynortheastern university1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開發(fā) 東北大學東北大學沈峰滿沈峰滿 2014.11.06 蘇州蘇州northeastern university高效低耗的新高效低耗的新型直接還原工型直接還原工藝開發(fā)藝開發(fā)報報 告告 內(nèi)內(nèi) 容容1. 開發(fā)開發(fā)非高爐煉鐵工藝的必要性非高爐煉鐵工藝的必要性2. psh工藝的開發(fā)工藝的開發(fā) 2.1 psh工藝原理工藝原理 2.2 psh工藝特點工藝特點 2.3 psh工藝的工藝的試驗例試驗例 2.4 psh工藝的工藝的適用性適用性3. 結(jié)語結(jié)語-psh

2、工藝與單料層操作比較工藝與單料層操作比較作為高爐煉鐵的作為高爐煉鐵的輔助手段輔助手段 作為制備高端產(chǎn)品的原料作為制備高端產(chǎn)品的原料 不需要不需要冶金焦煤以及冶金焦煤以及煉焦、燒結(jié)等工藝、環(huán)境負荷小煉焦、燒結(jié)等工藝、環(huán)境負荷小 因地制宜、因地制宜、機動靈活，流程短、投資較小、見效快機動靈活，流程短、投資較小、見效快 有利于處理量偏少的有利于處理量偏少的特殊礦、含鐵廢料特殊礦、含鐵廢料等等非高爐煉鐵工藝非高爐煉鐵工藝非高爐煉鐵工藝分類非高爐煉鐵工藝分類u熔融還原熔融還原 u直接還原直接還原1.1.開發(fā)開發(fā)非高爐煉鐵工藝的必要性非高爐煉鐵工藝的必要性northeastern university高效

3、低耗的新高效低耗的新型直接還原工型直接還原工藝開發(fā)藝開發(fā) 隧道窯（效率低、生產(chǎn)能力小、能耗高、污染大，但工藝成熟、隧道窯（效率低、生產(chǎn)能力小、能耗高、污染大，但工藝成熟、 簡單、還原鐵粉，金屬化率高）簡單、還原鐵粉，金屬化率高） 鏈篦機鏈篦機回轉(zhuǎn)窯（設(shè)備故障率高、對原料要求苛刻（球團強度，回轉(zhuǎn)窯（設(shè)備故障率高、對原料要求苛刻（球團強度， 煤種）、難以實現(xiàn)自動化、單機煤種）、難以實現(xiàn)自動化、單機20萬萬t/a，需兩步法，技術(shù)成熟），需兩步法，技術(shù)成熟） 轉(zhuǎn)底爐（能耗高、金屬化率低、強度低，但反應(yīng)速度轉(zhuǎn)底爐（能耗高、金屬化率低、強度低，但反應(yīng)速度快、適于快、適于 處理冶金廢棄粉塵）處理冶金廢棄粉塵

4、） 豎爐（規(guī)模大豎爐（規(guī)模大(250萬萬t/a)、效率高、技術(shù)成熟，但對原料及還原、效率高、技術(shù)成熟，但對原料及還原 氣體要求苛刻）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）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（高溫高料層）工藝關(guān)于直接還原工藝關(guān)于直接還原工藝3 psh工藝簡介工藝簡介2. psh工藝的開發(fā)工藝的開發(fā)northeastern university高效低耗的新高效低耗的新型直接還原工型直接還原工藝開發(fā)藝開發(fā)2.1 psh2.1 psh工藝（工藝（p paired aired s straight traight h

5、 hearthearth）原理）原理氧化室：氧化室：co+1/2 o2co2+heat 還原室：還原室：c+ore+heatdri+ co co2coheat再氧化再氧化（轉(zhuǎn)底爐）（轉(zhuǎn)底爐）單料層操作單料層操作 金屬化率偏低金屬化率偏低 碳耗較高碳耗較高co/co2=2.0為了克服以往直接還原工藝存在的問題：為了克服以往直接還原工藝存在的問題： 金屬化率低金屬化率低 生產(chǎn)效率低生產(chǎn)效率低 產(chǎn)品強度低產(chǎn)品強度低有必要開發(fā)新工藝，使之達到：有必要開發(fā)新工藝，使之達到： 1) 防止再氧化防止再氧化 2) 高生產(chǎn)效率高生產(chǎn)效率 3) 高強度高強度psh工藝工藝psh爐的爐的側(cè)視圖側(cè)視圖俯視圖俯視圖球團

6、運動方向球團運動方向俯視圖俯視圖氣體流動方向氣體流動方向pshpsh工藝示意圖工藝示意圖northeastern university高效低耗的新高效低耗的新型直接還原工型直接還原工藝開發(fā)藝開發(fā)輻射傳熱輻射傳熱coco2，燃料利用率，燃料利用率加快球團收縮加快球團收縮加快反應(yīng)速度，提高生產(chǎn)率加快反應(yīng)速度，提高生產(chǎn)率 （1）高溫）高溫2.2 psh工藝特點工藝特點psh工藝工藝氧化性氣氛氧化性氣氛保護性氣氛保護性氣氛防止防止dri再氧化再氧化 煤氣完全燃燒成煤氣完全燃燒成co2 提高生產(chǎn)效率提高生產(chǎn)效率可以使用煙煤可以使用煙煤（2）高料層）高料層northeastern university高效

7、低耗的新高效低耗的新型直接還原工型直接還原工藝開發(fā)藝開發(fā)tfefeosio2caomgoal2o3loih2o63.2626.996.680.150.120.20-1.457.22鐵礦粉化學成分鐵礦粉化學成分，mass%（ -200mesh ）煤粉成分煤粉成分，mass%（ -60mesh ）proximate analysisash analysisfixed ctotal cashvmsio2al2o3fe2o3mgocao61.3177.59.3826.0049.1429.9810.220.705.37 2.3 psh工藝試驗例工藝試驗例球團尺寸：球團尺寸：1622mm球團層數(shù)：球團層數(shù)

8、：4-5層層料層總高度：料層總高度：75-80mm爐內(nèi)還原時間：爐內(nèi)還原時間：45-55minc/o=1.2（全碳）（全碳）坩堝預熱坩堝預熱取料后空氣中自然冷卻取料后空氣中自然冷卻試驗參數(shù)試驗參數(shù)01020304050040080012001600 temperature / ctime / min furnace 1st layer 2nd layer 3rd layer 4th layer 5th layer（1）料層的收縮與傳熱）料層的收縮與傳熱（2）金屬化率）金屬化率455055406080100 金屬化率，%還原時間，min size: 20-22mm45min：92.28%50mi

9、n：93.63%55min：96.27% 圖圖. 還原時間對還原時間對dri金屬化率的影響金屬化率的影響psh工藝簡介工藝簡介 傳統(tǒng)方法：傳統(tǒng)方法：kg dri/m2.h （產(chǎn)量）（產(chǎn)量） 科學方法：科學方法：kg mfe/m2.h= kg dri/m2.hmfe/dri （產(chǎn)質(zhì)量）（產(chǎn)質(zhì)量） （產(chǎn)量）（產(chǎn)量） （質(zhì)量）（質(zhì)量）（3 3）生產(chǎn)效率）生產(chǎn)效率1618mmmd85%01020304050607080020406080 productivity, kg-mfe/m2.hreducing time, min 1 layer 2 layers 3 layers 4 layers 5 la

10、yers圖圖. 料層高度和還原時間對生產(chǎn)效率的影響料層高度和還原時間對生產(chǎn)效率的影響drigreen ball10mm（4 4）dridri強度與密度強度與密度psh工藝簡介工藝簡介northeastern university高效低耗的新高效低耗的新型直接還原工型直接還原工藝開發(fā)藝開發(fā) 操作特點：操作特點：高溫（高溫（1500 ，c完全燃燒完全燃燒） 高料層（高料層（ 56層球團，下層還原可層球團，下層還原可防止防止 上層上層dri再氧化再氧化） 生產(chǎn)特點：生產(chǎn)特點：高金屬化率高金屬化率 高生產(chǎn)效率高生產(chǎn)效率 高強度和密度高強度和密度 高能源利用率高能源利用率 psh工藝特點匯總工藝特點匯總

11、northeastern university高效低耗的新高效低耗的新型直接還原工型直接還原工藝開發(fā)藝開發(fā)普通礦石普通礦石爆裂礦石爆裂礦石特殊礦（高熔點）特殊礦（高熔點）特殊礦（低熔點）特殊礦（低熔點）2.4 psh2.4 psh工藝的適用性工藝的適用性適用適用適用適用適用適用不適用不適用northeastern university高效低耗的新高效低耗的新型直接還原工型直接還原工藝開發(fā)藝開發(fā)no.項目項目單層球團單層球團高溫高料層（高溫高料層（psh）1金屬化率金屬化率 一般小于一般小于75%大于大于90%2dri密度與強度密度與強度典型的典型的“海綿海綿”鐵，密度小于生鐵，密度小于生球，強

12、度低，不利于運輸球，強度低，不利于運輸dri收縮后密度大，強度高，有收縮后密度大，強度高，有利于運輸利于運輸3燃料利用率燃料利用率 燃料不能完全燃燒。若燃料不能完全燃燒。若co/co2= 2，燃燒發(fā)熱值燃燒發(fā)熱值17mj/kg-c燃料完全燃燒?？墒谷剂贤耆紵??？墒筩o/co2 =0，燃燒發(fā)熱值燃燒發(fā)熱值32.8mj/kg-c 4生產(chǎn)率生產(chǎn)率 生產(chǎn)率與金屬化率密切相關(guān)，金生產(chǎn)率與金屬化率密切相關(guān)，金屬化率為屬化率為75%時，時，rhf產(chǎn)質(zhì)率約產(chǎn)質(zhì)率約26 kg fe/m2/h(新日鐵君津新日鐵君津)生產(chǎn)率高，生產(chǎn)率高，金屬化率達金屬化率達85%以上，以上，產(chǎn)質(zhì)率可達產(chǎn)質(zhì)率可達67.2kgfe/

13、m2/h5設(shè)備構(gòu)造設(shè)備構(gòu)造直線形式，構(gòu)造簡單、易于制造直線形式，構(gòu)造簡單、易于制造與操作與操作3. 3. 結(jié)語結(jié)語-psh-psh工藝與單料層操作比較工藝與單料層操作比較northeastern university高效低耗的新高效低耗的新型直接還原工型直接還原工藝開發(fā)藝開發(fā)2014.11.06（蘇州）（蘇州） 謝謝！謝謝！northeastern university高效低耗的新高效低耗的新型直接還原工型直接還原工藝開發(fā)藝開發(fā)熔融還原熔融還原預還原預還原feoxco/co2（1）預還原）預還原熔融還原熔融還原熔融還原熔融還原co/co2預還原預還原feox熔融還原熔融還原熔融還原工藝產(chǎn)能大熔融還原工藝產(chǎn)能大northeastern university高效低耗的新高效低耗的新型直接還原工型直接還原工藝開發(fā)藝開發(fā)（2）直接還原）直接還原熔化熔化c+ore+heatco+dri 還原室還原室co2co氧化室氧化室co+1/2 o2 co2+heat直接還原直接還原鐵水鐵水c+1/2o2=co+heat熔化熔化c+o2 co2+heatnortheastern university高效低耗的新高效低耗的新型直接還原工型直接還原工藝開發(fā)藝開發(fā)02040608010040060080010001200常溫fe2o3生產(chǎn)1550鐵水熔融還原尾氣co2為2