高效低耗的新型直接還原工藝開(kāi)發(fā)

高效低耗的新型直接還原工藝(gōngyì)開(kāi)發(fā)

東北大學(xué)沈峰滿2014.11.06蘇州共二十三頁(yè)報(bào)告內(nèi)容1.

開(kāi)發(fā)非高爐煉鐵(liàntiě)工藝的必要性2.PSH工藝的開(kāi)發(fā)2.1PSH工藝原理2.2PSH工藝特點(diǎn)2.3PSH工藝的試驗(yàn)例

2.4PSH工藝的適用性3.結(jié)語(yǔ)--PSH工藝與單料層操作比較共二十三頁(yè)作為高爐煉鐵的輔助手段作為制備高端產(chǎn)品的原料不需要冶金焦煤以及煉焦、燒結(jié)(shāojié)等工藝、環(huán)境負(fù)荷小因地制宜、機(jī)動(dòng)靈活，流程短、投資較小、見(jiàn)效快有利于處理量偏少的特殊礦、含鐵廢料等非高爐煉鐵(liàntiě)工藝非高爐煉鐵工藝分類熔融還原直接還原1.開(kāi)發(fā)非高爐煉鐵工藝的必要性共二十三頁(yè)●隧道窯（效率低、生產(chǎn)能力小、能耗(nénɡhào)高、污染大，但工藝成熟、簡(jiǎn)單、還原鐵粉，金屬化率高）●鏈篦機(jī)—回轉(zhuǎn)窯（設(shè)備故障率高、對(duì)原料要求苛刻（球團(tuán)強(qiáng)度，煤種）、難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、單機(jī)20萬(wàn)t/a，需兩步法，技術(shù)成熟）●轉(zhuǎn)底爐（能耗高、金屬化率低、強(qiáng)度低，但反應(yīng)速度快、適于處理冶金廢棄粉塵）●豎爐（規(guī)模大(250萬(wàn)t/a)、效率高、技術(shù)成熟，但對(duì)原料及還原氣體要求苛刻）●流化床（效率高（還原好），但氣體利用率低、能耗偏高）●

PSH（高溫高料層）工藝關(guān)于直接(zhíjiē)還原工藝3

PSH工藝簡(jiǎn)介2.PSH工藝的開(kāi)發(fā)共二十三頁(yè)2.1PSH工藝(gōngyì)（PairedStraightHearth）原理氧化(yǎnghuà)室：CO+1/2O2→CO2+Heat還原室：C+Ore+Heat→DRI+COCO2COHeat再氧化（轉(zhuǎn)底爐）單料層操作●

金屬化率偏低●

碳耗較高CO/CO2=2.0共二十三頁(yè)為了克服(kèfú)以往直接還原工藝存在的問(wèn)題：●金屬化率低●生產(chǎn)效率低●產(chǎn)品強(qiáng)度低有必要開(kāi)發(fā)新工藝，使之達(dá)到：1)防止再氧化2)高生產(chǎn)效率3)高強(qiáng)度PSH工藝共二十三頁(yè)P(yáng)SH爐的側(cè)視圖俯視圖球團(tuán)運(yùn)動(dòng)(yùndòng)方向俯視圖氣體(qìtǐ)流動(dòng)方向PSH工藝示意圖共二十三頁(yè)輻射傳熱CO→CO2，燃料(ránliào)利用率加快球團(tuán)收縮加快反應(yīng)速度，提高生產(chǎn)率

（1）高溫(gāowēn)2.2PSH工藝特點(diǎn)共二十三頁(yè)P(yáng)SH工藝(gōngyì)氧化(yǎnghuà)性氣氛保護(hù)性氣氛防止DRI再氧化煤氣完全燃燒成CO2

提高生產(chǎn)效率可以使用煙煤（2）高料層共二十三頁(yè)TFeFeOSiO2CaOMgOAl2O3LOIH2O63.2626.996.680.150.120.20-1.457.22鐵礦(tiěkuànɡ)粉化學(xué)成分，mass%（-200mesh

）煤粉成分(chéngfèn)，mass%（-60mesh

）ProximateanalysisAshanalysisFixedCTotalCAshVMSiO2Al2O3Fe2O3MgOCaO61.3177.59.3826.0049.1429.9810.220.705.37

2.3PSH工藝試驗(yàn)例共二十三頁(yè)球團(tuán)尺寸：16~22mm球團(tuán)層數(shù)：4-5層料層總高度：75-80mm爐內(nèi)還原時(shí)間：45-55minC/O=1.2（全碳）坩堝預(yù)熱取料后空氣中自然(zìrán)冷卻試驗(yàn)(shìyàn)參數(shù)共二十三頁(yè)（1）料層的收縮(shōusuō)與傳熱共二十三頁(yè)（2）金屬化率45min：92.28%50min：93.63%55min：96.27%圖.還原(huányuán)時(shí)間對(duì)DRI金屬化率的影響PSH工藝(gōngyì)簡(jiǎn)介共二十三頁(yè)傳統(tǒng)方法：kgDRI/m2.h（產(chǎn)量(chǎnliàng)）科學(xué)方法：kgMFe/m2.h=kgDRI/m2.h×MFe/DRI（產(chǎn)質(zhì)量）（產(chǎn)量）（質(zhì)量）（3）生產(chǎn)(shēngchǎn)效率16~18mmMD>85%圖.料層高度和還原時(shí)間對(duì)生產(chǎn)效率的影響共二十三頁(yè)DRIGreenBall10mm（4）DRI強(qiáng)度(qiángdù)與密度PSH工藝(gōngyì)簡(jiǎn)介共二十三頁(yè)操作特點(diǎn)：高溫（1500℃

，C完全燃燒）高料層（5～6層球團(tuán)，下層還原可防止上層DRI再氧化(yǎnghuà)）生產(chǎn)特點(diǎn)：高金屬化率高生產(chǎn)效率高強(qiáng)度和密度高能源利用率

PSH工藝特點(diǎn)(tèdiǎn)匯總共二十三頁(yè)普通(pǔtōng)礦石爆裂(bàoliè)礦石特殊礦（高熔點(diǎn)）特殊礦（低熔點(diǎn)）2.4PSH工藝的適用性適用適用適用不適用共二十三頁(yè)No.項(xiàng)目單層球團(tuán)高溫高料層（PSH）1金屬化率一般小于75%大于90%2DRI密度與強(qiáng)度典型的“海綿”鐵，密度小于生球，強(qiáng)度低，不利于運(yùn)輸DRI收縮后密度大，強(qiáng)度高，有利于運(yùn)輸3燃料利用率燃料不能完全燃燒。若CO/CO2=2，燃燒發(fā)熱值17MJ/kg-C燃料完全燃燒。可使CO/CO2=0，燃燒發(fā)熱值32.8MJ/kg-C

4生產(chǎn)率生產(chǎn)率與金屬化率密切相關(guān)，金屬化率為75%時(shí)，RHF產(chǎn)質(zhì)率約26kgFe/m2/h(新日鐵君津)生產(chǎn)率高，金屬化率達(dá)85%以上，產(chǎn)質(zhì)率可達(dá)67.2kgFe/m2/h5設(shè)備構(gòu)造直線形式，構(gòu)造簡(jiǎn)單、易于制造與操作3.結(jié)語(yǔ)--PSH工藝與單料層操作(cāozuò)比較共二十三頁(yè)2014.11.06（蘇州）

謝謝(xièxie)！共二十三頁(yè)熔融(róngróng)還原預(yù)還原(huányuán)FeOxCO/CO2（1）預(yù)還原——熔融還原熔融還原→CO/CO2→預(yù)還原→FeOx→熔融還原……熔融還原工藝產(chǎn)能大共二十三頁(yè)（2）直接還原(huányuán)——熔化C+Ore+Heat→CO+DRI還原(huányuán)室CO2CO氧化室CO+1/2O2→CO2+Heat直接還原鐵水C+1/2O2=CO+Heat熔化C+O2→CO2+Heat共二十三頁(yè)理想狀態(tài)下，室溫(shìwēn)Fe2O3→1550℃鐵水，轉(zhuǎn)化率為100%圖1熔融(róngróng)還原碳耗圖2直接還原+熔化碳耗?M直接還原工藝能耗低共二十三頁(yè)內(nèi)容(nèiróng)總結(jié)高效低耗的新型直接還原工藝開(kāi)發(fā)。不需要冶金焦煤以及煉焦、燒結(jié)等工藝、環(huán)境負(fù)荷小。因地制宜、機(jī)動(dòng)靈活，流程