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熔融还原炼铁

由于传统的高炉炼铁方式投资大、能耗高、流程长、污染严重,所以高炉的炼铁发展受到了很大的限制。为了克服高炉炼铁的种种缺点,人们研究开发了多种非高炉炼铁法,这些方法包括直接还原法和熔融还原法。

熔融还原炼铁基本信息

熔融还原炼铁原因

熔融还原成为当代钢铁工业前沿技术的原因是:

(1)熔融还原工艺不使用焦炭,不需建焦炉和化工设施,使用块矿和部分球团矿时可不建烧结设施,减少了较大污染源。为实现钢铁厂清洁生产、减少环境污染创造了条件。

(2)焦煤资源少,且分布不均匀,炼铁不用焦煤有利于钢铁工业可持续性发展

(3)熔融还原炼铁流程短,投资少,具有降低生产成本的潜力。

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熔融还原炼铁造价信息

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熔融还原炼铁COREX介绍

COREX熔融还原炼铁工艺,采用了成熟的气基竖炉法海绵铁生产技术和高炉炼铁技术。COREX工艺的预还原竖炉部分相当于高炉炉身中、上部,熔融气化炉部分相当于高炉的炉缸与炉腹部分并向上延伸。截去了高炉的炉身下部和炉腰部分,避免了高炉内影响料柱透液性、透气性和气流分布的软熔带的产生,为COREX工艺直接使用非炼焦煤炼铁创造了条件。

炉缸形成死料柱

COREX熔融气化炉中部以下有煤、半焦和海绵铁组成的料柱,下部有半焦和焦炭组成的死料柱。死料柱的存在,使熔化后的渣铁在高温区与焦炭的接触时间增加,铁水温度升高,铁、硅还原,渗碳、脱硫等反应有条件充分进行。分析料柱结构表明,炉缸的焦炭量随着固定床深度的增加而增加。和高炉死料柱的作用一样,死料柱在炉缸起到碳源作用,提供铁水碳饱和及降低渣中残余FeO所需要的碳。

炉尘回收,返入熔融气化炉

煤在熔融气化炉加热脱除挥发分的气化过程中,产生含碳粉尘,并被煤气带离气化炉。煤气经除尘,控制还原气含尘量在一定范围内。回收的炉尘在炉体适当位置返吹入熔融气化炉。这样,可以防止炉尘堆积,而且可通过调节吹氧量使炉尘燃烧产生的热量将炉顶温度控制在1100 ℃左右,使气相中的焦油、苯等高分子碳氢化合物分解为H2、CO。所以,炉尘回收系统也是COREX工艺的无污染操作。

粒度分布与煤气流控制

以炉料与煤气相向运动为基础的竖炉还原,保持料柱的一定空隙率,煤气流的低压降,可防止悬料,增加煤气流通量,矿石得到充分还原。为此,除严格控制矿石粒度和还原气的含尘量外,还要尽量减少矿石在加热还原过程中的碎裂现象。

环境污染小

由于COREX工艺用煤直接炼铁,基本不需要焦炭,避免了冶金工厂的主要污染部分(焦炉),工艺过程紧凑。尤其是没有了炼焦过程的焦煤装炉、出焦、炉门密封不严造成的煤气泄漏,使COREX熔融还原炼铁成为环境保护十分可取的炼铁工艺。

流程短、投资省、生产成本低

COREX熔融还原炼铁工艺,已有COREX C—1000、C—2000两套装置的9年和2年生产实践经验。与焦炉—烧结—高炉工艺流程相比,其工序少、流程短。COREX工艺从矿石到炼出铁水仅需10 h,而高炉工艺需要25 h。由于设备重量减少一半,投资费用少20 %,生产成本低10 %~25 % 。

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熔融还原炼铁简介

由于传统的高炉炼铁方式投资大、能耗高、流程长、污染严重,所以高炉的炼铁发展受到了很大的限制。为了克服高炉炼铁的种种缺点,人们研究开发了多种非高炉炼铁法,这些方法包括直接还原法和熔融还原法。开发的熔融还原炼铁工艺共有3O余种,但到目前为止,只有奥钢联开发的COREX、韩国POSCO和奥钢联联合开发的FINEX炼铁工艺发展到了工业化规模。

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熔融还原炼铁常见问题

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熔融还原炼铁工艺流程

是先把普通煤装入熔融气化炉,然后吹入氧使煤燃烧、分解,将发生的煤气作为还原煤气导入还原竖炉,接着在还原竖炉内将块矿石和矿石颗粒还原到金融化率为95%左右。浦项公司在将日产从1000t提高到2000t的规模扩大阶段中,为稳定熔融气化炉的操作,除了使用粉煤外,还使用了大约10%的焦炭,另外为确保还原煤气量,发现煤的挥发份存在着最佳值等,它受煤品位的制约。目前由于对煤种的选择和还原竖炉中金属化率的稳定化等采取了措施,焦炭的使用量可以减少到大约3%~5%。由于矿石几乎是在竖炉内完成还原,因此还原所需的煤气量大,熔融气化炉的煤单耗也高。结果用于系统外的能量也必然增大。印度京德勒钢铁公司Vijayanagar厂利用日产2000t的2座COREX设备发生的煤气来带动2台13MW的发电设备。另外,在南非的Saldanha钢铁公司还同时设置了直接还原铁生产法(MIDREX),能日产大约2500t的直接还原铁(DRI)。

第1代工艺 从20世纪20年代开始,主要是在60年代坚持试验。该工艺是在一个反应器中使用精矿和煤的一步法。如1924年德国霍施(Hoesch)钢铁公司提出的在转炉中使用碳和氧还原铁矿石,至今仍有现实意义。30年代后期丹麦F.L.Smit公司提出的Basset法,德国又开发的Sturzelbug法。50年代后,欧美各国研究开发的熔融还原法有瑞典的Dored法和EV(Eketorp-Vallak)法、意大利的Retored法、英国的CIP法等。这些方法都是一步法,因在试验中出现了一些当时难以解决的问题而宣告失败。其主要问题各不相同,有的是还原时由铁熔体排出的煤气在熔池上方二次燃烧供给热量,由于过程控制困难,二次燃烧时的高温和强腐蚀性FeO熔体对炉衬的严重侵蚀,使炉衬耐火材料消耗大;有的是强烈转动反应器,铁水直接装入耐火装置内,并在造渣前进行保护(旋转法和CIP法)试验,由于铁层和渣层之间只有少量的原料与热交换而被取消;还有的是精矿由对着反应器墙的转盘进行给料,在二次燃烧时,辐射前截断“精矿屏幕”以保护炉衬(E-V法),此法虽未成功但精矿同时传递熔池中由于二次燃烧产生的部分热量,在今天也是有意义的。

第2代工艺 有代表性的是瑞典在20世纪70年代开发的用电作热源的熔融还原法,如ELRED法、INRED法、PLASMAMELT法。克服了由二次燃烧空间到还原空间传递热量的困难,用终还原产生的废气进行矿石预还原,即“二步法”。但是由于FeO炉渣的侵蚀和热的需求,使终还原阶段消失,于是采用在电炉中靠电供热进行终还原。ELRED法、INRED法早已完成半工业试验,但未到达实际建厂阶段。虽然,电在瑞典是富裕的,但使用电能还原铁矿石,多数情况下是不经济的,因而未能推广。等离子熔融还原法。用于比炼铁价值高的不锈钢烟尘回收的工业生产,现在瑞典有一个用等离子枪工艺加工生产,年产7万t不锈钢(含Ni和Cr)的粉末冶炼厂。

第3代工艺 特点是放弃电能,立足于煤和氧气的“无焦炭工艺”而在大多数情况下仍然保留第2代工艺原有的预还原和熔态终还原的二步法。

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熔融还原炼铁文献

高炉及熔融还原炼铁用耐火材料厦门论文终稿 高炉及熔融还原炼铁用耐火材料厦门论文终稿

高炉及熔融还原炼铁用耐火材料厦门论文终稿

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页数: 12页

1 我国高炉及熔融还原炼铁用耐火材料的技术进步 柴俊兰 程庆先 中钢集团洛阳耐火材料研究院 耐火材料杂志社 摘要:对国内目前高炉炼铁系统如高炉、 热风炉、干熄焦设备等及熔融还原炼铁用耐火材料的 状况进行了概述,列举了我国几大钢铁公司如宝钢、武钢、鞍钢等炼铁用耐火材料的品种、性 能指标,指出了目前炼铁用耐火材料存在的问题, 就今后炼铁用耐火材料的研发重点提出了建 议。 一、炼铁技术进步 近几年, 国内 钢铁工业紧跟世界先进技术步伐,取得了较大的的技术进步,炼铁高炉朝着大型化、高 效化和长寿化发展,逐步采用富氧喷煤、高风温操作、高压炉顶等新的冶炼技术。新建高炉的一代炉龄朝 着 15~20年的目标发展, 采用了多种高炉长寿技术。 为适应这一发展, 高炉用耐火材料也有了较大的变化, 各种长寿命新型、高效耐火材料逐渐被开发应用。另外,熔融还原炼铁具有节能、减少环境污染、缩短工 艺流程、 生产灵活性

不锈钢冶炼渣铁浴熔融还原动力学实验研究 不锈钢冶炼渣铁浴熔融还原动力学实验研究

不锈钢冶炼渣铁浴熔融还原动力学实验研究

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页数: 未知

通过10 kg级小型不锈钢冶炼渣熔融还原试验,研究了不锈钢废渣在1 500~1 650℃温度范围内的熔融还原动力学行为,认为还原反应体现在两个阶段:反应初期不锈钢废渣熔解为反应的控速环节;而反应后期界面处的化学反应演变为反应的控速环节。从整体熔融还原试验上看,不同阶段对炉渣组成有着不同的要求:反应初期需要降低熔渣熔点,能有效促进形成液态渣,以提高不锈钢渣的熔解速度;反应后期需合理调节炉渣流动性以加速熔融还原反应。故可以通过炉渣参数优化以求在保证终渣的残铬达到较高回收的前提下尽可能提高熔融还原的速率。

电熔融还原法简介

电熔融还原法(ELRED process)是一种熔融还原炼铁工艺。原名ELRED法,由瑞典Stora Kop-parperg公司和Asea公司开发,后与德国Lurgi公司合作 。

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非高炉炼铁简介

非高炉炼铁是指高炉炼铁之外的炼铁方法。包括直接还原炼铁,熔融还原炼铁,粒铁法,生铁水泥法和电炉炼铁等方法 。

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熔融还原法简史

熔融还原的开发在于寻求一种代替常规高炉炼铁的新工艺,它的研究开发经历了3代。第1代工艺 从20世纪20年代开始,主要是在60年代坚持试验。该工艺是在一个反应器中使用精矿和煤的一步法。如1924年德国霍施(Hoesch)钢铁公司提出的在转炉中使用碳和氧还原铁矿石,至今仍有现实意义。30年代后期丹麦F. L. Smit公司提出的Bas-set法,德国又开发的Sturzelbug法。50年代后,欧美各国研究开发的熔融还原法有瑞典的Dored法和E-V (Eketorp-Vallak)法、意大利的Retored法、英国的CIP法等。这些方法都是一步法,因在试验中出现了一些当时难以解决的问题而宣告失败。其主要问题各不相同,有的是还原时由铁熔体排出的煤气在熔池上方二次燃烧供给热量,由于过程控制困难,二次燃烧时的高温和强腐蚀性FeO熔体对炉衬的严重侵蚀,使炉衬耐火材料消耗大;有的是强烈转动反应器,铁水直接装入耐火装置内,并在造渣前进行保护(旋转法和CIP法)试验,由于铁层和渣层之间只有少量的原料与热交换而被取消;还有的是精矿由对着反应器墙的转盘进行给料,在二次燃烧时,辐射前截断“精矿屏幕”以保护炉衬(E-V法),此法虽未成功但精矿同时传递熔池中由于二次燃烧产生的部分热量,在今天也是有意义的。

第2代工艺 有代表性的是瑞典在20世纪70年代开发的用电作热源的熔融还原法,如ELRED法、INRED法、PLASMAMELT法。克服了由二次燃烧空间到还原空间传递热量的困难,用终还原产生的废气进行矿石预还原,即“二步法”。但是由于FeO炉渣的侵蚀和热的需求,使终还原阶段消失,于是采用在电炉中靠电供热进行终还原。ELRED法、INRED法早已完成半工业试验,但未到达实际建厂阶段。虽然,电在瑞典是富裕的,但使用电能还原铁矿石,多数情况下是不经济的,因而未能推广。等离子熔融还原法。用于比炼铁价值高的不锈钢烟尘回收的工业生产,瑞典有一个用等离子枪工艺加工生产,年产7万t不锈钢(含Ni和Cr)的粉末冶炼厂。

第3代工艺 特点是放弃电能,立足于煤和氧气的“无焦炭工艺”而在大多数情况下仍然保留第2代工艺原有的预还原和熔态终还原的二步法。

近30年来主要工业发达国家研究开发的熔融还原炼铁方法有20多种,80年代以来重点开发的主要方法有COREX法、DIOS法、HI熔融还原法(HISmelt法)等。COREX法是惟一已产业化和商业化的炼铁法。此法具有很高的预还原度和很低二次燃烧率,工艺难度较少,80年代中期开发成功,1989年第一套年产30万t的COREX装置在南非正式投产。韩国于1995年底一套60万t的设备投产,国际上另有5套正在建设中,总生产能力500万t。奥钢联正在设计C-3000型设备,年产110万t,增加了高热值的废气用于直接还原生产海绵铁和终还原炉中喷吹部分矿粉的装置。此法比高炉铁水成本降低20%左右,其原有缺点如能耗较高,生产率不高等已有改善。DIOS法已完成工业试验,HI熔融还原法,已进入工业性试验。两法的特点都是低预还原度和高二次燃烧率。流化床还原粉矿工艺较复杂,预还原度又小,铁熔终还原负担重,二次燃烧率高则氧化度高,温度高。渣线耐火材料侵蚀严重,工艺难度大,工业试验的经济技术指标都不够好。住友熔融还原法、川崎熔融还原法、MIP法、COIN法和CIG法只进行了半工业性试验或单体试验;此外美国的AISI法开发进展缓慢,无明显优点,与前苏联的PJV法均为一步法。

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