非高炉冶炼技术的发展现状与展望.pdf

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1、第3期矿产综合利用No．32014年6月MultipurposeUtilizationofMineralResourcesJun．2014非高炉冶炼技术的发展现状与展望何桂珍，都兴红，曲赫威，张正，娄太平(东北大学材料与冶金学院，辽宁沈阳110189)摘要：非高炉冶炼技术是钢铁工业发展的前沿技术之一。目前直接还原已成为世界炼铁工业不可或缺的组成部分，熔融还原实现工业化生产的环境优越性也已经得以公认。本文综述了近几年国内非高炉冶炼技术的现状，尤其对该工艺在钒钛磁铁矿冶炼过程中的研发状况进行了分析，评价了非高炉冶炼技术在钒钛磁铁矿综合利用中

2、的前景。关键词：非高炉炼铁；直接还原；熔融还原；钒钛磁铁矿doi：10．3969／j．issn．2014．1000-6532．03．001中图分类号：TD989；TF55文献标志码：A文章编号：1000—6532(2014)03—0001—07我国的钒钛磁铁矿的加工利用，大多采用传统燃料为能源和还原剂，在铁矿石软化温度以下，不熔的烧结一高炉一转炉流程，主要用于V和Fe的回收。化即将矿石中的氧化铁还原获得固态直接还原铁随着焦炭资源的日渐枯竭，高炉生产也面临着危机，(DRI、HBI、HDRI)的生产工艺。按还原剂可分为气因此非高炉冶炼技术的

3、发展已经迫在眉睫。非高炉体还原剂法和固体还原剂法，按炉型可分为竖炉法、炼铁技术的优点在于摆脱了焦煤资源短缺对钢铁工固定床法、回转窑法和流态化床法四种。熔融还原业发展的羁绊、适应Et益提高的环境保护要求、降低是指非高炉炼铁方法中采用焦煤冶炼液态热铁水的钢铁生产能耗、改善钢铁产品结构和提高质量和品一种工艺过程，普遍采用两步法：即将整个熔炼过程质、解决了废钢短缺及质量不断恶化的问题并实现分为固态预还原和熔态终还原两步，分别在两个反了资源的综合利用。按其产品形态，非高炉炼铁可应器内完成。分为直接还原和熔融还原两部分。其中直接还原的1．1直接还原

4、炼铁工艺重要特点是还原过程相对容易控制，可用来有选择近年来涌现出几种具有代表性的直接还原工性地还原矿石中的某些元素，从而使另一些元素继艺，如气基竖炉、流化床装置、煤基转底炉、回转窑、续保持氧化状态。这一特点非常适用于铁品位偏低隧道窑工艺，流化床工艺，可省去焦炭，直接利用粉且伴生、共生元素较多的多元共生矿，而钒钛磁铁矿矿，传质和传热的效率高，但是流化床在工业应用方正是典型的多元共生矿，所以将直接还原法应用于面仍然受到粘结失流问题的限制，继续化生产尚无钒钛磁铁矿，不仅有利于铁、钒和钛的资源综合回收法实现n]。回转窑和隧道窑单炉处理能力小，还

5、利用，而且还可以选择性地回收铬、钴、镍、钪等重要原时间长，生产率低。相比来说，转底炉直接还原技有价元素，具有广阔的实际应用前景。术由于对原料适用性强、能耗低而备受青睐J。其中竖炉法具体包括MIDREX法和HYL—III法；流1非高炉冶炼技术研究的现状化床法具体包括FIOR法、碳化铁法和FNMET法；非高炉炼铁分为直接还原炼铁工艺和熔融还原转底炉法具体包括FASTMET法、IMK3法。炼铁工艺两种。直接还原炼铁使用煤、气体或液态MIDREX法是目前最完善的直接还原工艺，是成熟收稿日期：2013—08—13；改回日期：2013—10—14基

6、金项目：国家重大基础研究发展计划项目(2007CB613503)；攀枝花市科技攻关项目(2011CY-G-9)作者简介：何桂珍(1988一)，女，在读硕士研究生，主要从事冶金资源综合利用、无机非金属材料研究。·2·矿产综合利用的气基工业生产方法，它主要应用于生产石油和天统高炉相比具有一定先进性，为煤制气生产直接还然气的国家。由于我国缺少天然气和石油，炉料必原铁的工程化提供了参考方案。须造块，建设费用很高，所以并不适合我国。(2)流化床法1．1．1气基直接还原流化床法由于采用粉状原料，铁矿粉单体颗粒气基还原冶炼工艺以气体(天然气)作为还原

7、在高温还原气流中进行还原，粉块不必造块，还原速剂的直接还原冶炼工艺。其主要优点是：操作容易、度快，在还原机理上是气基法中最合理的工艺方法，能耗低、效率高，是DRI生产中最重要的方法。该因而在直接还原开发和发展的过程中备受关注。东工艺仅应用在南美、中东等天然气资源较为丰富的北大学储满生和方觉在2002年进行了循环流化床国家和地区。按照工艺设备来分，主要有三种类型：铁矿石直接还原过程动力学分析1o]。2012年莱芜竖炉法，流化床法和反应罐法。钢铁集团公司技术中心联合中国科学院过程工程研(1)竖炉法究所进行了铁矿粉直接还原防止粘结的实验研竖炉

8、直接还原法是指在竖炉中煤气与炉料逆向究。西安建筑科技大学也在2012年提出了模拟运动，炉料在下降的过程中逐步被上升的煤气加热流化床气基直接还原赤铁矿粉的实验研究¨。和还原，反应传质和传热效率较高。竖炉法以(