Fastmet非高爐煉鐵

1、我們畢業(yè)啦其實(shí)是答辯的標(biāo)題地方FASTMET技術(shù)主講人班級xxxxx03班11 背景2 FASTMET開發(fā)歷史3 FASTMET工藝原理4 FASTMET優(yōu)缺點(diǎn)目錄25 產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用分析6 總結(jié)01背景PART ONE31.1 FASTMET開發(fā)目的高爐/氧槍頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼流程是目前世界鋼鐵工業(yè)的主要生產(chǎn)方法，它存在以下問題：4 原料需預(yù)處理，如焦化和燒結(jié)； 投資成本高； 原料受限制； 高CO2排放和高能量消耗。另一方面，為電爐煉鋼提供原料的天然氣基直接還原流程如MIDREX流程正在擴(kuò)展，但廠址被限制在那些能經(jīng)濟(jì)地獲得天然氣的地區(qū)。在上述條件中，流程能使用較寬范圍的鐵礦和煤的要求在不斷增加。為滿

2、足這個條件，神戶制鋼和Midrex公司合作開發(fā)了FASTMET流程。1.1 FASTMET開發(fā)目的5 Fastmet工藝代替高爐過程，能夠大大降低了能耗，低了二氧化硫和二氧化硫的排放，同時也極大地減少了二氧化碳的排放。二氧化碳的排放量比高爐過程減少了35%。該工藝原材料使用的是鐵礦粉和普通鍋爐煤為，原料易得且儲量豐富，減少了煉焦過程進(jìn)一步降低了能耗，減少了污染物的排放?？梢韵幕厥赵倮美鴱U物，環(huán)境保護(hù)。同時該工藝是煤基還原不需要像MIDREX氣基還原法將廠區(qū)建設(shè)在天然氣豐富的地區(qū)，從而是該工藝可以在世界范圍內(nèi)使用。12341.2 FASTMET工藝特點(diǎn)6Fastmet工藝主要特點(diǎn)使用冷固結(jié)

3、含碳球團(tuán)， 取消了高溫氧化球團(tuán)生產(chǎn)環(huán)節(jié);采用內(nèi)配碳自還原， 只需外部升溫和傳熱;反應(yīng)溫度比傳統(tǒng)工藝高300600度;反應(yīng)速度快，試驗(yàn)中球團(tuán)在爐膛中的停留時間只有6-12min；生產(chǎn)效率高，試驗(yàn)中達(dá)到120kg/(hm2)( 92% 金屬化率) ;產(chǎn)品質(zhì)量差，全鐵含量低，脈石含量高、硫含量過高。02FASTMET開發(fā)歷史PART TWO72 FASTMET開發(fā)歷史8Midrex的前身Ross公司就發(fā)明了轉(zhuǎn)底爐含碳球團(tuán)直接還原法。神戶鋼鐵公司報價年產(chǎn)DRI 50萬t的轉(zhuǎn)底爐裝置，每套售價1億美元。Midrex公司將轉(zhuǎn)底爐法命名為FASTMET，用于煤基直接還原。世界上首次利用FASTMET工藝以含

4、鐵廢料為原料的商業(yè)化直接還原鐵廠，于2000年二季度在日本新日本制鐵株式會社廣火田廠投產(chǎn)。日本神戶制鋼株式會社和尼日利亞簽訂基本協(xié)議，日方將幫助AJAOKUTA鋼公司建設(shè)一座年產(chǎn)50萬t的FASTMET直接還原鐵工廠。建設(shè)2.5t/h示范裝置，經(jīng)過2年半試驗(yàn)后，認(rèn)為Fastmet技術(shù)成熟可靠、已達(dá)到商業(yè)化水平。03FASTMET工藝原理PART THREE93.1 FASTMET工藝流程10Fastmet工藝描述鐵精礦、還原劑(煤粉)和粘結(jié)劑經(jīng)混合機(jī)混勻后進(jìn)入造球機(jī)。造成的含碳球團(tuán)經(jīng)干燥機(jī)干燥后裝人轉(zhuǎn)底爐(1-2層)。隨著爐底的轉(zhuǎn)動，球團(tuán)在1250一1350高溫下迅速被加熱還原。還原好的球團(tuán)用

5、螺旋排料機(jī)排出。燃料(天然氣、油、煤)和預(yù)熱空氣通過燒嘴進(jìn)入爐內(nèi)燃燒(包括還原氣相產(chǎn)物CO的燃燒)，產(chǎn)生還原所需的足夠的高溫和熱量。燃燒廢氣逆向流動，最后從加料口處的排氣口排出，經(jīng)過二次燃燒、熱交換和洗滌除塵后從煙囪排出。鐵精礦鐵精礦還原劑還原劑粘結(jié)劑粘結(jié)劑燃料燃料熱空氣熱空氣3.1 FASTMET工藝流程11FASTMET 工藝流程圖工藝流程圖3.1 FASTMET工藝流程12高爐和高爐和FASFAST TMETMET流程流程比較比較3.2 FASTMET工藝的基本還原原理燃燒著的火焰的高溫經(jīng)爐壁通過輻射傳給料層表面球團(tuán) 含碳球團(tuán)中的鐵礦粉在高溫下被其中的碳及其揮發(fā)分揮發(fā)分還原13基本還原原

6、理FASTMET原理圖原理圖3.2 FASTMET工藝的基本還原原理14揮發(fā)分的熱解鐵氧化物被揮發(fā)分中 CO和 H2 以及其裂解產(chǎn)物 H2和還原鐵氧化物被碳還原含碳球團(tuán)的還原包括以下三部分:3.3 FASTMET關(guān)鍵詞之含碳球團(tuán)15含碳球團(tuán)指的是由含鐵、碳的粉料配以適當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)劑充分混合后，經(jīng)造球機(jī)造球或壓球機(jī)壓制而成的一種含碳的小球或冷壓塊。優(yōu)勢含碳球團(tuán)中金屬氧化物顆粒與碳顆粒緊密接觸還原動力學(xué)條件優(yōu)越還原速度快缺陷球團(tuán)強(qiáng)度差對生產(chǎn)裝置提出特珠要求配碳帶入的煤灰分和硫，造成 產(chǎn)品質(zhì)量下降YQ3.3 FASTMET關(guān)鍵詞之含碳球團(tuán)16冷固結(jié)含碳球團(tuán)是實(shí)現(xiàn)Fastmet 工藝的關(guān)鍵因素冷固結(jié)含碳球

7、團(tuán)具有與一般氧化球團(tuán)和塊礦不同的還原方式：是靠內(nèi)部碳進(jìn)行自身直接還原，無需外部提供還原劑。這里在還原過程中，氣相產(chǎn)物CO 將不斷排出， 形成一個氣圈環(huán)繞球團(tuán)， 因而使球團(tuán)可在氧化性氣氛下進(jìn)行還原反應(yīng)。此外，含碳球團(tuán)允許大大提高反應(yīng)溫度，而不致于軟化和熔化。采用冷固結(jié)含碳球團(tuán)實(shí)現(xiàn)了人們使用粉礦直接還原一步法工藝的追求。3.3 FASTMET關(guān)鍵詞之含碳球團(tuán)1701030204鐵精粉礦鋼廠廢料與粉狀還原劑(煤) 和粘結(jié)劑混合均勻后進(jìn)入造球機(jī)造球制成含碳球。將其送入一個干燥機(jī)加熱至約120，除去其中的水分。然后裝入轉(zhuǎn)底爐， 均勻地鋪放于旋轉(zhuǎn)的爐底上， 鋪料厚度為12個球團(tuán)直徑。隨著爐底的轉(zhuǎn)動， 球團(tuán)

8、被加熱至12501350，并迅速還原成海綿鐵， 還原過程一般持續(xù)為612min。海綿鐵通過一個出料螺旋連續(xù)排出爐外，溫度約為1000。FASTMET工藝使用含冷固碳球團(tuán)作為原料3.4 FASTMET關(guān)鍵詞之轉(zhuǎn)底爐18由軋鋼使用的環(huán)形加熱爐演變而來，是一個平坦的、內(nèi)有耐火材料襯的可以轉(zhuǎn)動的環(huán)形高溫窯爐。其燒嘴位于爐膛上部，所用燃料可以是天然氣、燃油、煤粉等。轉(zhuǎn)底爐結(jié)構(gòu)展開圖轉(zhuǎn)底爐結(jié)構(gòu)展開圖轉(zhuǎn)底爐(RHF)3.4 FASTMET關(guān)鍵詞之轉(zhuǎn)底爐19爐內(nèi)的工藝過程球團(tuán)等爐料從裝入?yún)^(qū)裝入爐內(nèi)后隨著爐床前進(jìn)，首先在加熱區(qū)被加熱到1000以上，然后進(jìn)入溫度更高的還原區(qū)，氧化鋅和氧化鐵通過球團(tuán)等鐵料中所含的碳

9、進(jìn)行還原反應(yīng)。在還原區(qū)，鋅以氣態(tài)形式分離出來而被脫除。燃燒及反應(yīng)所生成的氣體沿著與爐床前進(jìn)的相反方向流入廢氣系統(tǒng)中。被還原的球團(tuán)等在爐內(nèi)稍微冷卻后通過排出裝置排到爐外。轉(zhuǎn)底爐還原示意圖轉(zhuǎn)底爐還原示意圖04FASTMET工藝優(yōu)缺點(diǎn)PART FOUR204 FASTMET工藝優(yōu)缺點(diǎn)21FASTMET的優(yōu)點(diǎn)工藝簡單，操作方便，能夠使用各種品質(zhì)的鐵礦石，生產(chǎn)出高質(zhì)量的鐵粒。采用內(nèi)配碳自還原，只需外部升溫和傳熱，反應(yīng)速度快，完成全部反應(yīng)過程僅需10 min左右。燃料利用率高，可節(jié)省能源，使二氧化碳排放量減小，大幅度降低環(huán)保投資。爐內(nèi)耐火材料損耗減輕，從而降低生產(chǎn)成本。鐵粒便于運(yùn)輸并且在煉鋼過程中容易熔化

10、，可提高成品率等。建造成本低，與燒結(jié)+高爐工藝流程相比，成本低20%。4 FASTMET工藝優(yōu)缺點(diǎn)22FASTMET的主要缺點(diǎn)火焰區(qū)的高溫?zé)崃靠枯椛鋫鳠嶂荒苓_(dá)到料層的表面，這使得在爐底上只能鋪23層球團(tuán)，影響其生產(chǎn)率的提高。用含碳球團(tuán)作為直接還原的原料，其中煤的灰分殘留在金屬化球團(tuán)內(nèi)，這就要求作為還原劑的煤粉灰分不能太高，一般要求還原劑固定碳高于50%，灰分小于10%，硫低于1% (干基)。由于采用敞焰加熱，還原的鐵可能被再氧只有抑制這一現(xiàn)象才能獲得較高的金屬化化率05FASTMET產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用分析PART FIVE235.1國內(nèi)外工業(yè)化轉(zhuǎn)底爐運(yùn)行狀況24 (1)神戶鋼鐵公司加古川廠Fastm

11、et轉(zhuǎn)底爐日本神戶鋼鐵公司將把加古川廠的Fastmet示范設(shè)備用于含鐵固體廢料的回收。Fastmet將回收高爐和煉鋼的富鋅含鐵粉塵，用廢油作主要燃料。他們將對其進(jìn)行改造，使它能處理高爐和煉鋼粉塵，并更新煤氣凈化單元以回收富鋅粉塵。神戶鋼鐵公司加古川的Fastmet爐作為示范爐生產(chǎn)時，處理的含鐵含鋅粉塵來自鋼廠，轉(zhuǎn)底爐還原溫度為1300一1350,還原時間為12min。DRI金屬化率(MFe/TFe)超過了90%，脫鋅率超過90%;回收粉塵中鋅含量為44. 70%。5.1國內(nèi)外工業(yè)化轉(zhuǎn)底爐運(yùn)行狀況25 (2)新日鐵廣火田廠1號Fastmet爐新日鐵廣火田廠1號Fastmet爐從2000年4月開始

12、連續(xù)運(yùn)行，至2000年7月，完成設(shè)備性能測試并開始正常商業(yè)運(yùn)行，之后于 2000年8月，設(shè)備作業(yè)率曾達(dá)到90%以上。該爐子在生產(chǎn)率為10kg/(m2h)時,DRI金屬化率達(dá)91. 9%,脫鋅率為94. 0%;轉(zhuǎn)底爐布袋過濾器回收的粉塵含鋅量約為63.4%(其中78. 9%是氧化鋅)，鐵含量小于1%，是煉鋅廠很寶貴的原料。5.1國內(nèi)外工業(yè)化轉(zhuǎn)底爐運(yùn)行狀況26 (3)日照鋼鐵的轉(zhuǎn)底爐日照鋼鐵有2座國內(nèi)自行研發(fā)設(shè)計的的轉(zhuǎn)底爐，于2010年5月投產(chǎn)，產(chǎn)能20萬t/ a。投產(chǎn)后，原料壓球系統(tǒng)、螺旋排料機(jī)和煙氣系統(tǒng)存在的問題相繼暴露出來。經(jīng)過不斷改進(jìn)，2011年5月爐子作業(yè)率和DRI金屬化率分別達(dá)到90%

13、和80%左右。生產(chǎn)的DRI已作為冷卻劑用于轉(zhuǎn)爐(約20 30kg/t），因用量較少，所以DRI質(zhì)量對煉鋼消耗、轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)成本和鋼水質(zhì)量的影響不是很明顯。轉(zhuǎn)底爐回收的含鋅粉塵中，氧化鋅含量呈下降趨勢,降低了其商業(yè)利用價值。5.2 FASTMET產(chǎn)品品質(zhì)27Fastmet 工藝的直接還原鐵質(zhì)量與目前世界上標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的質(zhì)量存在較大差距，除非使用灰分很低的煤或焦粉，一般情況下Fastmet 直接還原鐵的脈石含量要高出標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品3% 一4 % ， 從而使TFe 降低3% 一4% 。此外， 還原劑及鐵精礦帶入的硫大部分留在球團(tuán)內(nèi)， 使產(chǎn)品硫含量嚴(yán)重超標(biāo)。產(chǎn)品質(zhì)量5.2FASTMET產(chǎn)品品質(zhì)281脈石含量每增加1% 會使熔化耗能增加2. 9 % 電弧爐熔化耗能要比標(biāo)準(zhǔn)直接還原鐵高10% 左右 脈石含量高會使煉鋼渣量增加， 從而使鐵損上升， 并影響電弧爐產(chǎn)量。脈石含量高使電弧爐熔化直接還原鐵所需的能量升高。計算結(jié)果表明，如果以噸鋼液為單位， 則有：脈石含量的影響235.2FASTMET產(chǎn)品品質(zhì)29FASTMET工藝的主要操作指標(biāo)及產(chǎn)品質(zhì)量見表1，25.2FASTMET產(chǎn)品品質(zhì)30FASMET工藝的主要操作指標(biāo)及產(chǎn)品質(zhì)量見表1，206總結(jié)PART SIX316 總結(jié)32FASTMET的發(fā)展前景Fastmet工藝使用冷固結(jié)含碳球團(tuán)，采用轉(zhuǎn)底爐的生產(chǎn)方式生產(chǎn)直接還原鐵， 具有直接使用粉礦、反應(yīng)溫度高、反應(yīng)