鋼鐵冶金概論-非高爐煉鐵

11三月2024鋼鐵冶金概論-------非高爐煉鐵主要內(nèi)容一、概述二、非高爐煉鐵的特點三、非高爐煉鐵分類四、直接還原法五、熔融還原法六、非高爐煉鐵技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)2一、概述1.概念非高爐煉鐵法是高爐法之外，不用焦炭煉鐵的各種工藝方法的統(tǒng)稱。2.發(fā)展史1770年第一個直接還原法專利誕生→1857年提出完整的近代直接還原（Chenot）構(gòu)思→1873建成第一座非高爐裝置→上世紀(jì)20年代電爐（礦熱爐）煉鐵→70年代具備一定規(guī)?！谟种匦鲁蔀檠芯繜狳c3二、非高爐煉鐵的特點1.不使用焦炭，焦煤僅占煤總儲量5%，且現(xiàn)行技術(shù)只能開采30-40%，高爐法面臨缺乏焦煤的困境；2.反應(yīng)溫度與還原程度關(guān)系與高爐法明顯不同；3.非高爐法鋼鐵廠投資少、周期短、靈活性強、適應(yīng)性強；4.目前規(guī)模較小、方法多、未形成強勢流程，處于完善研究及發(fā)展中。4非高爐與高爐工藝溫度與還原度關(guān)系比較高爐流程：礦石A在高爐內(nèi)升溫、還原、熔化為鐵水B→[C]已達到飽和→在煉鋼過程脫C→再去除多余氧成為成品鋼液；非高爐流程：礦石被升溫、還原為海綿鐵→在電爐中熔化還原未還原部分→得到成品鋼液5鋼鐵生產(chǎn)過程產(chǎn)品中氧量、碳量的變化傳統(tǒng)方法生產(chǎn)工藝中冶金反應(yīng)重復(fù)，高爐煉鐵過程將鐵、氧分離的同時還會使C、Si、Mn等元素進入鐵水，必須精煉，精煉后再次脫氧，因此，工藝復(fù)雜，造成能源與原材料的消耗；非高爐方法具備了一步法的特征，減少了因高溫冶煉對設(shè)備和耐火材料等方面的一系列困難。6三、非高爐煉鐵分類1.按還原裝置分類：固定床法回轉(zhuǎn)窯法豎爐法流化床法2.按還原劑分類：固體還原劑氣體還原劑3.按生產(chǎn)方式分類：預(yù)還原法直接煉鋼法熔融還原法原子能煉鐵法7四、直接還原法1.概念：以氣體燃料、液體燃料或非焦煤為能源，在鐵礦石（或鐵團塊）呈固態(tài)的軟化溫度以下進行還原獲得金屬鐵的方法。由于還原溫度低，產(chǎn)品呈多孔低密度海綿狀結(jié)構(gòu)，含碳低、未排除脈石雜質(zhì)的金屬鐵產(chǎn)品，稱直接還原鐵（DRI），或稱海綿鐵。82.使用固體還原劑舉例(SL-RN法)工藝過程:次煙煤+粗選鐵砂→多層爐內(nèi)不完全燃燒800℃→煤干餾鐵砂預(yù)還原→從回轉(zhuǎn)窯尾加入→加熱950-1000℃→鐵砂被還原至金屬化率90%→料人水冷筒冷卻至120℃→磁選機分選→海綿鐵送煉鋼車間93.使用氣體還原劑舉例(Midrex法)工藝過程:天然氣+凈化爐頂氣(300-400℃)→混合室→重整爐(Ni催化劑)→900-950℃反應(yīng):CH4+H2O=CO+3H2CH4+CO2=2CO+2H2還原氣→豎爐(爐料爐頂加入)→停留6h→冷卻帶N2冷卻至100℃→爐料排出10五、熔融還原法1.概念：以非焦煤為能源，在高溫熔融狀態(tài)下進行鐵氧化物還原，渣鐵能完全分離，得到類似高爐的含碳鐵水，其目的在于不使用焦炭。112.一步法-Dored法工藝介紹一步法：是在一個反應(yīng)器中完成礦石還原熔煉的全過程；優(yōu)缺點：工藝流程短，設(shè)備簡單，實際應(yīng)用中存在能耗高及高FeO渣嚴(yán)重侵蝕爐襯的難題，至今尚未得到解決。123.二步法-KR法(COREX法)工藝介紹二步法：將熔融還原過程分為固相預(yù)還原及熔態(tài)終還原并分別在兩個反應(yīng)器中完成；優(yōu)點：改善了能量利用，降低了渣中FeO濃度。13六、非高爐煉鐵技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)1.單位容積利用系數(shù)：每立方米反應(yīng)器有效容積每天的產(chǎn)品量，即η=Q/Vu，t/（