非高爐煉鐵知識(shí)大全.

1、發(fā)展直接還原技術(shù)是實(shí)現(xiàn)鋼鐵清潔化生產(chǎn)的需要發(fā)展直接還原技術(shù)是實(shí)現(xiàn)鋼鐵清潔化生產(chǎn)的需要長流程：煉焦、燒結(jié)長流程：煉焦、燒結(jié)-高爐煉鐵高爐煉鐵-轉(zhuǎn)爐煉鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼 優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)成熟、效率高、產(chǎn)量大、生產(chǎn)成本低等。優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)成熟、效率高、產(chǎn)量大、生產(chǎn)成本低等。 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流程的7070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)過程以上，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)過程排放大量的粉塵及污染物質(zhì)也難以解決。排放大量的粉塵及污染物質(zhì)也難以解決。 短流程：直接還原鐵

2、、廢鋼短流程：直接還原鐵、廢鋼-電爐煉鋼電爐煉鋼 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。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，如果爐料中缺點(diǎn)：廢鋼含雜質(zhì)元素多，如果爐料中DRIDRI比例較低，將影響電爐鋼產(chǎn)品比例較低，將影響電爐鋼產(chǎn)品的質(zhì)量。的質(zhì)量。廢鋼資源優(yōu)勢 （1 1）、廢鋼鐵是再生資源，可無限循環(huán)利用。）、廢鋼鐵是再生資源，可無限循環(huán)利用。從鋼材從鋼材制品制品使用使用報(bào)廢報(bào)廢回爐煉鋼，每回爐煉鋼，每8-8-3030年一個(gè)輪回，無限循環(huán)使用年一個(gè)輪回，無限循環(huán)使用

3、（2 2）、廢鋼鐵是一種載能資源，用廢鋼鐵煉鋼）、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)能后再煉鋼可節(jié)能60%60%，節(jié)水，節(jié)水40%40% （3 3）廢鋼鐵是一種環(huán)保資源，廢鋼直接煉鋼比）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鐵礦石煉鐵煉鋼可減少排放廢氣86%86%，廢水，廢水76%76%和廢渣和廢渣97%97%，有利于清潔生產(chǎn)和排廢減量，有利于清潔生產(chǎn)和排廢減量固體碳豎式還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

4、、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直接還原過程中有408kg氧的轉(zhuǎn)移固體輸出量輸出量1052kg DRI（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固定碳豎式還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%CO

5、2）的廢氣顯熱0.481合計(jì)4.364提綱第一部分 鋼鐵生產(chǎn)及短流程煉鋼概論第二部分 直接還原理論與工藝第三部分 熔融還原理論與工藝第一部分 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)發(fā)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 英國貝賽麥） 代表國家：英國 中 國：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)發(fā)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 鑄錠初軋開坯 成品軋機(jī) 代表國家：德國（最早）、美國和前蘇 聯(lián)（稍后）什么是短流程（續(xù)）1.世界鋼鐵工業(yè)發(fā)展概況

6、（續(xù)）第二次革命 時(shí) 間：20世紀(jì)50年代至70年代 奧地利發(fā)明了純氧頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法 平爐：810小時(shí)爐鋼 氧氣轉(zhuǎn)爐：40分鐘爐鋼 與此同時(shí)，前蘇聯(lián)、瑞士發(fā)明了連續(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) 代表國家：日本、西德什么是短流程（續(xù)）1.世界鋼鐵工業(yè)發(fā)展概況（續(xù)）第二次革命（續(xù)） 代表國家：日本、西德 1973年日本鋼超1億噸，基本采用新流程 未及時(shí)抓住這一革命時(shí)機(jī)的國家為美國、 前蘇聯(lián)、中國 中國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)發(fā)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

7、國家：美國：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（BFBOF）；B：直接還原電爐（DREAF）；C：熔融還原轉(zhuǎn)爐（SRBOF）什么是短流程（續(xù)）2. 鋼鐵生產(chǎn)方法及流程（續(xù)）圖2. Sources of Metallic Feedstock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

8、煤氣675m30.926t0.411t0.431t0.389t0.823t鋼水1t輸出煤氣80m3廢鋼0.263t46m3氧氣26Wh（電）圖3. BFBOF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)）直接還原豎爐電爐氧化球團(tuán)264m3天然氣直接還原鐵0.926t0.806t Fe(91.7%Fe)鋼水1t廢鋼、鐵合金0.269t添加碳1kg25m3氧氣550kWh（電）圖4. 豎爐直接還原電爐流程示意圖1.266t110 KWh（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)）直接還原回轉(zhuǎn)窯電爐氧化球團(tuán)527kg煤直接還原鐵0

9、.879t0.806t Fe(91.7%Fe)鋼水1t廢鋼、鐵合金0.269t添加碳1kg25m3氧氣550kWh（電）圖5. 回轉(zhuǎn)窯直接還原電爐流程示意圖1.266t66 KWh（電）電極4kg25 KWh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)）電爐鋼水1t廢鋼、鐵合金添加碳8kg25m3氧氣550kWh（電）圖6. 廢鋼電爐流程示意圖1.063t電極4kg25 KWh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(493kWh熔化用電）圖7. 熔融還原(Elred法)轉(zhuǎn)爐流程示意圖1.23

10、7t燃料0.010t26 KWh電力熔融還原爐氧氣轉(zhuǎn)爐廢鋼0.263t35m3氧氣鐵(109kWh脫硫和輔助設(shè)備用電）137kWh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)）DREAF短流程與BFBOF長流程的比較： 噸鐵投資少 50% 操作成本低 37% 環(huán)境保護(hù)易實(shí)現(xiàn) 質(zhì)量好控制流流 程程噸鋼投資噸鋼投資能源消耗能源消耗運(yùn)輸量運(yùn)輸量生產(chǎn)成本生產(chǎn)成本環(huán)境保護(hù)環(huán)境保護(hù)質(zhì)量控制質(zhì)量控制生產(chǎn)規(guī)模生產(chǎn)規(guī)模建設(shè)周期建設(shè)周期長流程長流程100%100%100%100%短流程短流程約約50%約約50%約約70%約約63%易實(shí)現(xiàn)易實(shí)現(xiàn)好好靈活靈活短短什么是短流程（續(xù)）2. 鋼鐵生產(chǎn)

11、方法及流程（續(xù)）DREAF短流程與SRBOF長流程的比較： 冶金反應(yīng)過程合理 流程更短 質(zhì)量好控制 本質(zhì)意義： SRBOF：非焦煤煉鐵 DREAF：短流程鋼鐵生產(chǎn)過程中氧位的變化 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 3. 目前鋼鐵生產(chǎn)概況及主要產(chǎn)鋼國家生產(chǎn)概況什么是短流程（續(xù)）Fig 10. World Crude Steel Production Development by Process Route 什么是短流程（續(xù)）3. 目前鋼鐵生產(chǎn)概況及主要產(chǎn)鋼國家生產(chǎn)概況(續(xù)) 美 國：1.37億噸(1973)8000萬噸(目前) 日 本：1.193億噸(1

12、973) 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：5000萬噸(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、短流程煉鋼發(fā)展背景1.長流程自身的原因：流程長、投資大、成本高、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.市場應(yīng)變能力。三、發(fā)展短流程煉鋼的條件1.原料 廢鋼（scrap)： 直接還原鐵（DRI/HBI） 鐵水（HM）2.電力（400500Kw.h/t-鋼）3.發(fā)展DRI/HBI

13、的條件 資源優(yōu)質(zhì)鐵礦：TFe67%、S、P570) Fe2O3Fe3O4 Fe(570)鐵礦直接還原的基本原理（續(xù)）1.氣基還原（“間接還原”）原理（續(xù)）（3）CO和H2還原鐵氧化物平衡狀態(tài)圖 標(biāo)準(zhǔn)態(tài)（273K）下鐵還原需要的熱量反應(yīng)式發(fā)生熱量kJ/kgFeFe2O3+3CO=2Fe+3CO2234.4646.05Fe3O4+4CO=3Fe+4CO271.1825.12Fe0.95O+CO=0.95Fe+CO2301.4520.93Fe2O3+3H2=2Fe+3H2O-900.1646.05Fe3O4+4H2=3Fe+4H2O-908.5420.93Fe0.95O+H2=0.95Fe+H2O-

14、464.7316.75鐵礦直接還原的基本原理（續(xù)）2.煤基還原（“直接還原”）原理（1）氧化物固體碳還原的兩個(gè)可能的反應(yīng) MO(s) + C(s) = M(s) + CO (a) 2MO(s) + C(s) = 2M(s) + CO2 (b) 由于高溫下（900）碳的氣化反應(yīng)CO2+2C=2CO速度極快，氣相中CO2實(shí)際上是極少的，所以后一反應(yīng)可能出現(xiàn)在較低溫度下。用固體炭還原氧化物實(shí)際氣相產(chǎn)物為CO，亦即按前一反應(yīng)進(jìn)行的。鐵礦直接還原的基本原理（續(xù)）2.煤基還原（“直接還原”）原理（續(xù)）（2）氧化物固體碳還原 的兩個(gè)可能的方式 A：方式一：碳的不完全燃燒 與氧化物的生成反應(yīng)組合 2 C(s)

15、 +O2 = 2 CO 2M(s) +O2 = 2MO(s) 2MO(s)+2C(s)=2M(s)+2CO 熱力學(xué)平衡圖見圖15。 鐵礦直接還原的基本原理（續(xù)）2.煤基還原（“直接還原”）原理（續(xù)）（2）氧化物固體碳還原 的兩個(gè)可能的方式 B：方式二：碳的氣化反應(yīng)與 氧化物的間接還原反應(yīng)組合 C(s) +CO2 = 2CO MO(s) +CO=M(s)+CO2 MO(s)+C(s)=M(s)+CO 熱力學(xué)平衡圖見圖16。 鐵礦直接還原的基本原理（續(xù)）2.煤基還原（“直接還原”）原理（續(xù)）（3）固體碳還原鐵氧化物的平衡圖 鐵礦直接還原的基本原理（續(xù)）2.煤基還原（“直接還原”）原理（續(xù)）（4）壓

16、力對(duì)固體碳還原鐵氧化物的影響 三、鐵礦直接還原工藝流程1.氣基Midrex工藝流程（圖19）Existing DRI Processes, Shaft三、鐵礦直接還原工藝流程2.煤基回轉(zhuǎn)窯SL/RN直接還原工藝流程（圖20）適合我國資源特點(diǎn)的直接還原技術(shù)適合我國資源特點(diǎn)的直接還原技術(shù)我國適合發(fā)展以鐵精礦球團(tuán)為原料的我國適合發(fā)展以鐵精礦球團(tuán)為原料的“煤基直接還原法煤基直接還原法”天然氣非常缺乏天然氣非常缺乏貧鐵礦占貧鐵礦占97%天然富塊礦極少天然富塊礦極少非焦煤占非焦煤占65.5%選礦選礦球團(tuán)球團(tuán)非焦煤為還原劑非焦煤為還原劑高品位高品位鐵精礦鐵精礦DRI煤煤基基球球團(tuán)團(tuán)直直接接還還原原發(fā)明思路發(fā)

17、明思路 復(fù)合粘結(jié)劑復(fù)合粘結(jié)劑分子結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計(jì)分子結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計(jì)化學(xué)吸附粘結(jié)化學(xué)吸附粘結(jié)自身放熱自身放熱催化還原催化還原球團(tuán)制備球團(tuán)制備技術(shù)技術(shù)變變兩步兩步高溫過程為高溫過程為一步一步高高溫過程生產(chǎn)直接還原鐵溫過程生產(chǎn)直接還原鐵快速還原快速還原熱工體系熱工體系小型試驗(yàn)小型試驗(yàn)（8890年，中南工大）年，中南工大）3.650m回轉(zhuǎn)窯工業(yè)生回轉(zhuǎn)窯工業(yè)生產(chǎn)（產(chǎn)（98年建成，魯中冶金年建成，魯中冶金礦山公司直接還原廠）礦山公司直接還原廠）0.3m回轉(zhuǎn)窯擴(kuò)大試驗(yàn)回轉(zhuǎn)窯擴(kuò)大試驗(yàn)（91年，中南工大）年，中南工大）1m間歇式間歇式回轉(zhuǎn)窯試驗(yàn)回轉(zhuǎn)窯試驗(yàn)（92年，中南工大）年，中南工大）2 30m回轉(zhuǎn)窯工業(yè)試回轉(zhuǎn)

18、窯工業(yè)試驗(yàn)（驗(yàn)（93年，攀鋼年，攀鋼410廠）廠）3.850m回轉(zhuǎn)窯工業(yè)生產(chǎn)回轉(zhuǎn)窯工業(yè)生產(chǎn)（2000年建成，北京密云冶年建成，北京密云冶金礦山公司直接還原廠）金礦山公司直接還原廠）1992年原冶金部年原冶金部組織專家評(píng)議組織專家評(píng)議1993年原冶金部年原冶金部組織專家鑒定組織專家鑒定研發(fā)過程研發(fā)過程630萬元萬元120萬元萬元6900萬元萬元8500萬元萬元投入投入投入投入投資投資投資投資（19882001年）年）膨潤土為粘結(jié)劑，膨潤土為粘結(jié)劑，需二步高溫過程生需二步高溫過程生產(chǎn)直接還原鐵產(chǎn)直接還原鐵多功能復(fù)合粘結(jié)劑分子設(shè)計(jì)與制備為實(shí)現(xiàn)一步高溫過程生產(chǎn)直接還原鐵奠定了基礎(chǔ)為實(shí)現(xiàn)一步高溫過程生產(chǎn)

19、直接還原鐵奠定了基礎(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)一關(guān)鍵技術(shù)一發(fā)明點(diǎn)發(fā)明點(diǎn)1發(fā)明了集粘結(jié)、放熱、催化功能于一體的復(fù)發(fā)明了集粘結(jié)、放熱、催化功能于一體的復(fù)合粘結(jié)劑，取代膨潤土合粘結(jié)劑，取代膨潤土難點(diǎn)難點(diǎn)（1）復(fù)合粘結(jié)劑的功能設(shè)計(jì)）復(fù)合粘結(jié)劑的功能設(shè)計(jì)化學(xué)吸附粘結(jié)提高球團(tuán)強(qiáng)度；化學(xué)吸附粘結(jié)提高球團(tuán)強(qiáng)度；自身放熱強(qiáng)化球團(tuán)固結(jié)及預(yù)熱；自身放熱強(qiáng)化球團(tuán)固結(jié)及預(yù)熱；催化還原提高還原速率；催化還原提高還原速率；提高產(chǎn)品鐵品位。提高產(chǎn)品鐵品位。 關(guān)鍵技術(shù)一關(guān)鍵技術(shù)一為實(shí)現(xiàn)一步高溫生產(chǎn)直接還原鐵，復(fù)合粘結(jié)劑為實(shí)現(xiàn)一步高溫生產(chǎn)直接還原鐵，復(fù)合粘結(jié)劑應(yīng)具有如下功能：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)）復(fù)合粘結(jié)劑的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

20、理想的粘結(jié)劑理想的粘結(jié)劑分子結(jié)構(gòu)模型分子結(jié)構(gòu)模型 X R n KX與鐵精礦表面發(fā)生強(qiáng)烈化學(xué)與鐵精礦表面發(fā)生強(qiáng)烈化學(xué) 吸咐作用的吸咐作用的極性基團(tuán)極性基團(tuán) K具有增強(qiáng)礦物表面親水性的具有增強(qiáng)礦物表面親水性的 親水基團(tuán)親水基團(tuán)R有機(jī)架鏈有機(jī)架鏈n聚合度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，采用結(jié)構(gòu)理論，采用HMO算法，進(jìn)行了新型粘結(jié)劑算法，進(jìn)行了新型粘結(jié)劑分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。關(guān)鍵技術(shù)一關(guān)鍵技術(shù)一膨潤土與鐵精礦顆粒表面為膨潤土與鐵精礦顆粒表面為物理吸咐物理吸咐，界面作用能，界面作用能很弱，球團(tuán)強(qiáng)度低。很弱，球團(tuán)強(qiáng)度低。關(guān)鍵技術(shù)一關(guān)

21、鍵技術(shù)一（3）復(fù)合粘結(jié)劑與鐵精礦的作用機(jī)理）復(fù)合粘結(jié)劑與鐵精礦的作用機(jī)理羧基（羧基（-COOH）酚羥基（酚羥基（C-OH）羥基（羥基（-OH）活性官能團(tuán)活性官能團(tuán)烴鏈烴鏈復(fù)合粘結(jié)劑與鐵精礦復(fù)合粘結(jié)劑與鐵精礦表面為強(qiáng)烈的表面為強(qiáng)烈的化學(xué)吸化學(xué)吸咐咐，親水性增強(qiáng)，球，親水性增強(qiáng)，球團(tuán)強(qiáng)度明顯提高。團(tuán)強(qiáng)度明顯提高。礦粒礦粒礦粒礦粒復(fù)合粘結(jié)劑成分復(fù)合粘結(jié)劑成分（%）關(guān)鍵技術(shù)一關(guān)鍵技術(shù)一(4) 復(fù)合粘結(jié)劑的制備復(fù)合粘結(jié)劑的制備復(fù)合粘結(jié)劑由有機(jī)高分子物質(zhì)與無機(jī)成分復(fù)合而成。復(fù)合粘結(jié)劑由有機(jī)高分子物質(zhì)與無機(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。其粘結(jié)成分從劣質(zhì)煤中用堿液抽提。R(COOH)n + n

22、NaOHR(COONa)n + nH2O粘結(jié)成分粘結(jié)成分Cfixed其他元素含量其他元素含量42.2028.14SiO2Al2O3CaOMgOFe2O312.06.164.780.214.04PSK2ONa2O催化成分催化成分0.030.040.060.081.99粘結(jié)劑與鐵精礦表面作用粘結(jié)劑與鐵精礦表面作用效果對(duì)比效果對(duì)比 粘結(jié)劑粘結(jié)劑紅外光譜紅外光譜（吸附機(jī)理）（吸附機(jī)理）-電位的電位的零電點(diǎn)零電點(diǎn)接觸角接觸角潤濕熱潤濕熱（J/g）成球性成球性指數(shù)指數(shù)K膨潤土膨潤土物理吸附物理吸附pH=4.246 0.180.38復(fù)合復(fù)合粘結(jié)劑粘結(jié)劑化學(xué)吸附化學(xué)吸附pH=0.80 0.410.99兩種球團(tuán)

23、強(qiáng)度對(duì)比兩種球團(tuán)強(qiáng)度對(duì)比復(fù)合粘結(jié)劑球團(tuán)各項(xiàng)指標(biāo)明顯高于膨潤土球團(tuán)，復(fù)合粘結(jié)劑球團(tuán)各項(xiàng)指標(biāo)明顯高于膨潤土球團(tuán)，其中干球抗壓強(qiáng)度提高其中干球抗壓強(qiáng)度提高5倍倍復(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)二關(guān)鍵技術(shù)二復(fù)合粘結(jié)劑粘度復(fù)合粘結(jié)劑粘度大，難以在礦粒大，難以在礦粒表面鋪展表面鋪展發(fā)明點(diǎn)發(fā)明點(diǎn)2設(shè)計(jì)并研制了新型機(jī)械活化裝置設(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)劑在礦粒表面的均勻鋪展，實(shí)現(xiàn)了高粘性復(fù)合粘結(jié)劑在礦粒表面的均勻鋪展，提高了鐵精礦表面活性和球團(tuán)強(qiáng)度提高了鐵精礦表面活性和球團(tuán)強(qiáng)度機(jī)械活化裝置機(jī)械活化裝置難點(diǎn)難點(diǎn)（1 1）機(jī)械活化機(jī)理）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

24、礦顆粒表面機(jī)械活化作用使粘結(jié)劑膠團(tuán)在鐵精礦顆粒表面均勻鋪展均勻鋪展活化前活化前活化后活化后鋪展鋪展關(guān)鍵技術(shù)二關(guān)鍵技術(shù)二介質(zhì)介質(zhì)（2）機(jī)械活化預(yù)處理效果）機(jī)械活化預(yù)處理效果處理方式處理方式生球強(qiáng)度生球強(qiáng)度干球強(qiáng)度干球強(qiáng)度落下落下(次次/0.5m)抗壓抗壓(N/個(gè)個(gè))落下落下 (次次/1m)抗壓抗壓(N/個(gè)個(gè))不活化預(yù)處理不活化預(yù)處理4.813.53.2200活化預(yù)處理活化預(yù)處理6min15.816.44.8320關(guān)鍵技術(shù)二關(guān)鍵技術(shù)二鐵精礦的潤濕熱增大鐵精礦的潤濕熱增大2倍倍比表面積增加比表面積增加35%球團(tuán)強(qiáng)度顯著提高球團(tuán)強(qiáng)度顯著提高關(guān)鍵技術(shù)三關(guān)鍵技術(shù)三發(fā)明點(diǎn)發(fā)明點(diǎn)3高粘性物料球團(tuán)難高粘性物料球

25、團(tuán)難以自動(dòng)分級(jí)，生球以自動(dòng)分級(jí)，生球強(qiáng)度差，產(chǎn)量低強(qiáng)度差，產(chǎn)量低發(fā)明了強(qiáng)制分級(jí)造球技術(shù)及裝置發(fā)明了強(qiáng)制分級(jí)造球技術(shù)及裝置解決了高粘性物料球團(tuán)在園盤造球機(jī)中的自動(dòng)解決了高粘性物料球團(tuán)在園盤造球機(jī)中的自動(dòng)分級(jí)問題，提高了生球強(qiáng)度和造球機(jī)產(chǎn)量分級(jí)問題，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)造球機(jī)難點(diǎn)難點(diǎn)n 為圓盤的轉(zhuǎn)速（為圓盤的轉(zhuǎn)速（r/ min）；）；R 為圓盤的半徑（為圓盤的半徑（m）；）；f 為物料與盤底的摩擦因數(shù)；為物料與盤底的摩擦因數(shù)；為圓盤的傾角為圓盤的傾角( () )；為球團(tuán)的脫離角為球團(tuán)的脫離角, ()。cos= Rn2/ 900 (sin- f cos)

26、（1）高粘性物料球團(tuán)運(yùn)動(dòng)規(guī)律）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生球具有不同的摩擦因數(shù)不同的摩擦因數(shù)f，因而具有不同的，因而具有不同的脫離角脫離角：關(guān)鍵技術(shù)三關(guān)鍵技術(shù)三高粘性物料球團(tuán)具有高粘性物料球團(tuán)具有很高的很高的摩擦因數(shù)摩擦因數(shù)f，從而，從而脫離脫離角角 小，很難自動(dòng)分級(jí)，大中粒徑生球進(jìn)入母球，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。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)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

27、分級(jí)8-16mm生球生球大大 中中小小大大中中小小大大大大 中中小小熱球入窯熱球入窯全窯高溫全窯高溫催化還原催化還原全窯高溫、快速還原的回轉(zhuǎn)窯熱工體系顯著提高了回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量，大幅降低了還原粉化率，顯著提高了回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量，大幅降低了還原粉化率，解決了回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈頻繁的難題解決了回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈頻繁的難題關(guān)鍵技術(shù)四關(guān)鍵技術(shù)四發(fā)明點(diǎn)發(fā)明點(diǎn)4傳統(tǒng)工藝為冷球入窯，傳統(tǒng)工藝為冷球入窯，升溫和還原慢、還原升溫和還原慢、還原粉化較嚴(yán)重、粉化較嚴(yán)重、結(jié)圈頻繁結(jié)圈頻繁回轉(zhuǎn)窯回轉(zhuǎn)窯鏈篦機(jī)鏈篦機(jī)難點(diǎn)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；氧化球團(tuán)冷球入窯，難以實(shí)現(xiàn)料層全窯高溫操作；本發(fā)明以熱球入窯，實(shí)現(xiàn)了全窯高溫（氣相和

28、料層本發(fā)明以熱球入窯，實(shí)現(xiàn)了全窯高溫（氣相和料層均均9000C）操作）操作回轉(zhuǎn)窯內(nèi)溫度分布回轉(zhuǎn)窯內(nèi)溫度分布出料端出料端進(jìn)料端進(jìn)料端關(guān)鍵技術(shù)五關(guān)鍵技術(shù)五發(fā)明點(diǎn)發(fā)明點(diǎn)5釩鈦磁鐵礦高爐冶煉釩鈦磁鐵礦高爐冶煉無法回收鈦無法回收鈦鈦鐵礦電爐法制取高鈦鐵礦電爐法制取高鈦渣電耗高，含鈦低鈦渣電耗高，含鈦低釩鈦鐵礦催化還原及高效分離技術(shù)發(fā)明了釩鈦磁鐵礦綜合利用新工藝發(fā)明了釩鈦磁鐵礦綜合利用新工藝開發(fā)了一條釩鈦鐵礦中鐵、釩、鈦有效分離與綜合開發(fā)了一條釩鈦鐵礦中鐵、釩、鈦有效分離與綜合回收的新途徑回收的新途徑 發(fā)明了鈦鐵礦制取富鈦料新工藝發(fā)明了鈦鐵礦制取富鈦料新工藝難點(diǎn)難點(diǎn)鈦鐵礦鈦鐵礦富鈦料鈦回收率富鈦料鈦回收率

29、(%)9090富鈦料品位（）富鈦料品位（）8372能源和還原劑能源和還原劑劣質(zhì)煤為還原劑劣質(zhì)煤為還原劑電耗高，焦碳為還原劑電耗高，焦碳為還原劑本發(fā)明與高爐法效果對(duì)比（釩鈦磁鐵礦利用）本發(fā)明與高爐法效果對(duì)比（釩鈦磁鐵礦利用）礦種礦種對(duì)比項(xiàng)目對(duì)比項(xiàng)目本發(fā)明本發(fā)明高爐法高爐法釩鈦磁鐵礦釩鈦磁鐵礦鈦回收率（鈦回收率（%）89鈦損失于爐渣鈦損失于爐渣鈦品位（鈦品位（%）62本發(fā)明與電爐法效果對(duì)比（鈦鐵礦利用）本發(fā)明與電爐法效果對(duì)比（鈦鐵礦利用）3、煤基微波還原基本原理Fe2O3+3C=2Fe+3CO (1) H1700=455.6kJ/mol22CO3O23CO32232CO3Fe2O23C3OFe(2

30、) H1700=-840.2kJ/mol (3) H1700=-384.6kJ/mol 反應(yīng)（2）放出的熱量足以補(bǔ)償反應(yīng)（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達(dá)到100%。如何把反應(yīng)（2）放出的熱量轉(zhuǎn)移到深還原階段熱能電能微波能3 Microwave Heating BasicFast, Volumetric heating of microwave absorbing material The energy conversion from electricity to microwave is about 85%The energy conversio

31、n of microwave to heat is about 90%Production times are reduced by 70-80% and costs are lowered by 35%Behavior of Materials Under Behavior of Materials Under Microwave RadiationMicrowave RadiationMaterialHeating RateMagnetite (Fe3O4)20C/SecHematite (Fe2O3)170C/MinCarbon100C/SecMicrowave Heating Char

32、acteristic of Fe3O4 Microwave Can MeetAll Technical Challengesin SteelmakingHeat Transfer in PelletCO/H2 Rich in Pellet with Iron Oxide/Coal Mixture - CO/H2 generation in situCO/H2 Regeneration from CO2/H2O in PelletTemperature ControlMICROWAVE HEATING OF IRON OXIDE AND COAL MIXTURE GREEN BALLINSIDE

33、OUTSIDECO rich, High TemperatureMICROWAVELowTemperatureNew Microwave/EAF Steelmaking Technology.Iron oreLimeCoalBinderGreen BallMicrowaveEAFFurnaceSTEELExpected BenefitsEliminate pellet sintering, coking, Blast Furnace, and BOF steelmakingIdeal Mass and Heat Transfer MechanismGreat energy saving, at

34、 least 30-40%Dramatically reduce the emission of CO2, SOx, NOx, VOCs, fine particulates, and air toxicsSubstantially reduce waste and emission control costsConsiderably reduce steel production costsReduction Degree vs Reaction Time020406080100120050010001500Time(S)Reduction Degree(%)conventional hea

35、ting upto 1273Kmicrowave combined,microwave start from0s, conventional heat upto 773K microwave combined,microwave start from400s, conventional heatup to 773KMW/EAF FurnaceMW/EAF SteelmakingMW/EAF Steel and SlagSteels Produced by Series #1 MW/EAF Steelmaking TestsSteel SampleFeSiAlPSCMV-713-ST97.341

36、.651.010.010.030.2MV-714-ST98.540.180.190.010.140.2MV-718-ST98.840.010.010.010.192.32MV-719-ST98.650.420.010.010.011.34MV-1025-ST99.300.390.320.010.01 0.2第三部分 熔融還原原理與工藝一、熔融還原技術(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)見表22.問題 尚未形成一個(gè)定型的生產(chǎn)工藝； 能耗較高，且需輔助能量（氧或電）； 產(chǎn)品質(zhì)量不好，脫硫不穩(wěn)定； 設(shè)備壽命不高。熔融還原技術(shù)現(xiàn)狀（續(xù)）3.分類：一步法：一個(gè)反應(yīng)器完成鐵礦石高溫還原 和渣鐵分離過程。二步法：第一個(gè)反應(yīng)器完成鐵料的預(yù)還 原，第二個(gè)反應(yīng)器完成終還原和