氣基直接還原煉鐵工藝的匯報(bào)材料之一課件

氣基直接還原煉鐵工藝的匯報(bào)材料之一-----煉鐵工藝未來的發(fā)展趨勢2016年01月2014年9月中晉太行—?jiǎng)?chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的靈魂氣基直接還原煉鐵工藝的匯報(bào)材料之一2014年9月中晉太行—?jiǎng)?chuàng)煉鐵工藝的分類高爐工藝非高爐煉鐵熔融還原直接還原COREXFINEXHismelt其它（DIOS等）氣基直接還原煤基直接還原MidrexHYLFinmet等回轉(zhuǎn)窯隧道窯轉(zhuǎn)底爐等一、煉鐵工藝分類煉鐵工藝的分類高爐工藝非高爐煉鐵熔融還原直接還原COREXFOreYardCoalYardFineoreLumpyorePelletMiscellaneousSinterSinterPlantBFBurntLimeCokebreezeCokeSurgeBinCrusherBlendingBinCMCPPCIByProductPlantCOGPigIron,SlagBFGCDQ&QuenchingTowerPJTPJT1.高爐工藝流程OreCoalFineoreLumpyorePellet鐵水與爐渣

塊礦/球團(tuán)/熔劑熱旋風(fēng)除塵器爐頂煤氣洗滌塔輸出煤氣還原豎爐熱還原氣煤冷煤氣粉塵洗滌塔氧氣熔融氣化爐

2.COREX熔融還原煉鐵工藝流程示意圖鐵水與爐渣塊礦/球團(tuán)/熔劑熱旋風(fēng)洗滌塔輸出煤氣還原豎爐熱還2014年9月中晉太行—?jiǎng)?chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的靈魂寶鋼COREXC3000順利出鐵！COREXC3000鐵水鑄塊！COREXC3000鐵水裝罐！2014年9月中晉太行—?jiǎng)?chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的靈魂寶鋼COREX3.氣基直接還原3.氣基直接還原2014年9月中晉太行—?jiǎng)?chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的靈魂2014年9月中晉太行—?jiǎng)?chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的靈魂二、氣基直接還原是鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢1.鋼鐵工業(yè)是工業(yè)生產(chǎn)中主要的溫室氣體排放者之一

傳統(tǒng)的鋼鐵行業(yè)其CO2的排放處于工業(yè)類中的第三位，是溫室氣體CO2的主要貢獻(xiàn)者之一；因此，國際鋼協(xié)承諾將采用新的煉鐵工藝、保證更高的能源利用率。24%其它5%紙漿、造紙、印刷5%食品和煙草5%機(jī)械7%有色金屬15%鋼鐵18%水泥23%化工、石油化工工業(yè)類21%二、氣基直接還原是鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢1.鋼鐵工業(yè)是鋼鐵工業(yè)的分工序能耗

傳統(tǒng)鋼鐵生產(chǎn)流程中的CO2排放源分布

2.傳統(tǒng)的煉鐵系統(tǒng)的能耗與CO2分別占到鋼鐵工業(yè)的67%、70%左右鋼鐵工業(yè)的分工序能耗傳統(tǒng)鋼鐵生產(chǎn)流程中的CO2排放源分布

高爐反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是熱效率高、技術(shù)完善，設(shè)備已大型化、長壽化，在今后相當(dāng)長時(shí)期內(nèi)，高爐流程在我國將繼續(xù)是主要產(chǎn)鐵設(shè)備，繼續(xù)占統(tǒng)治地位，我國已完全掌握現(xiàn)代先進(jìn)高爐技術(shù)。但是其缺陷也是非常明顯：⑴高爐冶煉離不開焦炭，優(yōu)質(zhì)煉焦煤越來越少，據(jù)權(quán)威人士的調(diào)查，我國目前的焦煤儲量，按照現(xiàn)在的消耗速度，最多能滿足30~40年的需求。

3.傳統(tǒng)流程高爐煉鐵的嚴(yán)重缺陷CoalYardBurntLimeCokebreezeCokeSurgeBinCrusherBlendingBinCMCP高爐反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是熱效率高、技術(shù)完善，設(shè)備已大⑵環(huán)境污染嚴(yán)重，特別是焦?fàn)t的水污染物粉塵排放、燒結(jié)的SO2粉塵排放，高爐的CO2排放很高；⑶傳統(tǒng)煉鐵流程長，投資大；⑷從鐵、燒、焦全系統(tǒng)看重復(fù)加熱、降溫，增碳、脫碳，資源、能源循環(huán)使用率低,熱能利用不合理。2014年9月中晉太行—?jiǎng)?chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的靈魂

3.傳統(tǒng)流程高爐煉鐵的嚴(yán)重缺陷BFGOreYardFineoreLumpyorePelletMiscellaneousSinterPlantBF⑵環(huán)境污染嚴(yán)重，特別是焦?fàn)t的水污染物粉塵排放、燒結(jié)的SO2粉2014年9月中晉太行—?jiǎng)?chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的靈魂B.FSinterMachineWasteE.PMainBlowerStackMixerOreBinRodMillCrusherCoolerBoilerRoomE.PScreen

3.傳統(tǒng)流程高爐煉鐵的嚴(yán)重缺陷2014年9月中晉太行—?jiǎng)?chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的靈魂B.FSinte燒結(jié)排放低堿度燒結(jié)礦高堿度燒結(jié)礦燒結(jié)廢氣量4040~50Dust5060NOX3530~45SO2

25~5CO4550CO22530二惡英70654.傳統(tǒng)流程鐵前工序的污染情況1000ng＝1μg＝0.001mg=10-6g,1ng=10-9g燒結(jié)排放低堿度燒結(jié)礦高堿度燒結(jié)礦燒結(jié)廢氣量4040~50Du工藝污染物排放潛在的環(huán)境影響燒結(jié)粉塵（包括PM10)、CO、CO2、SO2、NOX、二惡英、金屬、HCI/HF、固體廢物。空氣和土壤污染、地面臭氧、酸雨、全球變暖、噪聲煉焦粉塵（包括PM10)、PAH、苯可溶物、NOX、VOCS、甲烷、二惡英、H2S、CN、揮發(fā)酚、固體廢物?？諝馔寥篮退廴尽⑺嵊?、地面臭氧、酸雨、全球變暖、氣味高爐粉塵（包括PM10)、H2S、CO、CO2、SO2、NOX、氰化物、固體廢物空氣土壤和水污染、酸雨、地面臭氧、全球變暖、氣味4.傳統(tǒng)流程鐵前工序的污染情況工藝污染物排放潛在的環(huán)境影響燒結(jié)粉塵（包括PM10)、CO、根據(jù)最新履行POPs國際公約SEPA會議，中國已經(jīng)開始履行減排二惡英

的義務(wù)。初步統(tǒng)計(jì)全國共排放20--30公斤/年的二惡英，鋼鐵工業(yè)排放約2公斤。（日本：1997：8.1kg，2003：0.4kg）鋼鐵工業(yè)排放最多二惡英的工序：燒結(jié)：95%，轉(zhuǎn)爐：2.5%，電爐：2.5%歐洲、日本排放標(biāo)準(zhǔn)：0.1ng/標(biāo)米問題：濃度低、測量貴、治理難、投入多目前：中國無排放標(biāo)準(zhǔn)，主要靠防（非治）控制：方法：控制兩溫區(qū)、氧濃度、O/C比、停留時(shí)間、氯含量。4.傳統(tǒng)流程鐵前工序的污染情況根據(jù)最新履行POPs國際公約SEPA會議，中國已經(jīng)開始履行減5、傳統(tǒng)鋼鐵生產(chǎn)流程的本質(zhì)缺點(diǎn)特點(diǎn)：以碳作為還原劑，流程長、投資大、成本高生產(chǎn)流程中材料的碳含量變化4.5%0.10%0.20~0.80%0%1.0%5、傳統(tǒng)鋼鐵生產(chǎn)流程的本質(zhì)缺點(diǎn)特點(diǎn)：以碳作為還原劑，流程長、生產(chǎn)流程中材料溫度的變化20℃1400℃1200℃1650℃1550℃1100℃30℃900℃20℃20℃550℃?zhèn)鹘y(tǒng)鋼鐵生產(chǎn)流程的本質(zhì)缺點(diǎn)一、氣基直接還原是鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢5、傳統(tǒng)鋼鐵生產(chǎn)流程的本質(zhì)缺點(diǎn)生產(chǎn)流程中材料溫度的變化20℃1400℃1200℃1650℃2014年9月中晉太行—?jiǎng)?chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的靈魂

由于傳統(tǒng)鋼鐵生產(chǎn)流程采用碳還原工藝，在鐵還原過程中碳和其它雜質(zhì)進(jìn)入鐵水，需要在后步煉鋼中采用氧化工藝脫碳、脫硅；又造成鋼水的氧化，需要在精煉過程中進(jìn)一步脫氧，形成夾雜物污染了鋼水。由于這一基本反應(yīng)過程，造成鋼鐵生產(chǎn)流程長，工序復(fù)雜。5、傳統(tǒng)鋼鐵生產(chǎn)流程的本質(zhì)缺點(diǎn)2014年9月中晉太行—?jiǎng)?chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的靈魂由于傳統(tǒng)氫冶金生產(chǎn)流程中產(chǎn)品碳含量、氧勢和溫度變化6、氫冶金或準(zhǔn)氫冶金—生產(chǎn)超純凈鋼的理想流程生產(chǎn)流程中產(chǎn)品氧勢的變化0.002%0.01%1%30%生產(chǎn)流程中產(chǎn)品碳含量的變化0.20~0.80%0%生產(chǎn)流程中溫度的變化20℃850℃1550℃1100℃700℃900℃20℃1650℃氫氣制鐵原料低過熱度澆鑄強(qiáng)化軋制高純煉鋼鋼水凈化連續(xù)退火一、氣基直接還原是鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢氫冶金生產(chǎn)流程中產(chǎn)品碳含量、氧勢和溫度變化6、氫冶金或準(zhǔn)氫冶2014年9月中晉太行—?jiǎng)?chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的靈魂

由于氫冶金避免了碳在還原過程中對鐵水的污染，改變了傳統(tǒng)流程中重復(fù)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)造成的鋼水污染問題，減少了重復(fù)加熱，降低了系統(tǒng)能耗。特點(diǎn)：用氫氣作為還原劑，流程縮短，產(chǎn)品潔凈度高，節(jié)能降耗，生產(chǎn)成本低。6、氫冶金—生產(chǎn)超純凈鋼的理想流程2014年9月中晉太行—?jiǎng)?chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的靈魂由于氫冶7、氣基直接還原是替代傳統(tǒng)工藝流程的核心工藝之一完善傳統(tǒng)工藝裝備尋求替代傳統(tǒng)工藝流程的新工藝流程相互競爭,相互滲透,推動鋼鐵工業(yè)技術(shù)進(jìn)步鋼鐵工業(yè)發(fā)展的兩大趨勢7、氣基直接還原是替代傳統(tǒng)工藝流程的核心工藝之一完善尋求替代

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煉鐵工藝名稱

還原劑

反應(yīng)器類型

能耗

單爐產(chǎn)能

總產(chǎn)能

GJ/t鐵

萬t/a

萬t/a

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MIDREX

天然氣/合成氣

豎爐

11

180

3792

HYL

Ⅲ

天然氣/合成氣

豎爐

11

190

1170

FINMET

天然氣

流化床

14

50

200

轉(zhuǎn)底爐

煤\天然氣

轉(zhuǎn)底爐

15

14～50

200

高爐+燒結(jié)+煉焦

焦\煤

BF+燒結(jié)+煉焦

16.25

320～400

90000

(4000m3)

COREX

煤\焦

COREX

17

150

500

SL/RN回轉(zhuǎn)窯

煤

回轉(zhuǎn)窯

18

15

1440

隧道窯

煤

隧道窯

25～30

1～4

20

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﹡MIDREX

HYL

Ⅲ

氣基直接還原的能耗最低。8、氣基直接工藝是能耗最低的煉鐵工藝

——————————————————2014年9月中晉太行—?jiǎng)?chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的靈魂﹡MIDREX

HYL

Ⅲ氣基直接還原鐵豎爐的利用系數(shù)已可達(dá)到162t/m2d,比大型高爐的最高產(chǎn)能（70t/m2d）高出1.31倍；而且具備規(guī)模化生產(chǎn)能力，HYL－Ⅲ單體爐能力已經(jīng)達(dá)到年產(chǎn)190萬噸的能力。項(xiàng)目HYL－Ⅲ豎爐MIDREX豎爐大型高爐小高爐COREXFINEXHISMELT工作壓力/MPa0.80.30.250.10.40.40.08最大產(chǎn)鐵能力/萬t/a1901704008015015060最大利用系數(shù)/t/m2d1621127063606050生產(chǎn)率比較2.31.61.00.90.90.90.7現(xiàn)有主要煉鐵工藝的生產(chǎn)率指標(biāo)比較9、氣基直接還原工藝是生產(chǎn)效率最高的煉鐵工藝一、氣基直接還原是鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢2014年9月中晉太行—?jiǎng)?chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的靈魂﹡MIDREX

2014年9月中晉太行—?jiǎng)?chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的靈魂8種煉鐵工藝可持續(xù)性排序10、煉鐵工序的可持續(xù)性排名2014年9月中晉太行—?jiǎng)?chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的靈魂8種煉鐵工藝可持目前，我國的鋼鐵蓄積量大約為60億噸。專家預(yù)測“十二五”期末我國的鋼鐵蓄積量的將達(dá)到90億噸，可以預(yù)見，不久以后我國鋼鐵工業(yè)使用廢鋼的比例將快速上升，對純凈的鐵源直接還原鐵的需求將會有爆發(fā)性增長。受到資源的制約,我國直接還原鐵產(chǎn)量不到全球直接還原鐵(DRI)產(chǎn)量的1.5%，中國的DRI產(chǎn)量不到高爐生鐵產(chǎn)量的千分之二。2011年全世界大型豎爐直接還原法生產(chǎn)的DRI所占比例超過73%，而中國仍然為零。我國的回轉(zhuǎn)窯直接還原鐵生產(chǎn)技術(shù)缺乏市場競爭力11、氣基直接還原是廢鋼社會儲量增長的需求目前，我國的鋼鐵蓄積量大約為60億噸。專家

氣基直接還原煉鐵工藝的產(chǎn)品—海綿鐵用于電爐冶煉的優(yōu)勢（1）直接還原鐵是廢鋼的替代品。廢鋼和直接還原鐵是目前唯一可替代鐵礦石煉鋼的大宗冶金原料，發(fā)展直接還原鐵產(chǎn)業(yè)和廢鋼鐵產(chǎn)業(yè)可緩解進(jìn)口鐵礦石瓶頸的矛盾。鋼鐵生產(chǎn)的短流程逐步替代長流程，是世界鋼鐵工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。短流程煉鋼的爐料結(jié)構(gòu)為廢鋼鐵+直接還原鐵，直接還原鐵和廢鋼鐵同屬朝陽產(chǎn)業(yè)。鋼鐵產(chǎn)品的升級換代，鋼材內(nèi)在質(zhì)量的提升，不僅需要“精品廢鋼”，也離不開高純度的直接還原鐵。

直接還原鐵技術(shù)與高爐煉鐵技術(shù)相比，具有節(jié)能減排降碳的特性，符合建設(shè)“兩型”社會的基本國策。直接還原鐵的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：氣基直接還原煉鐵工藝的產(chǎn)品—海綿鐵用于電爐冶煉的優(yōu)勢（1）

雜質(zhì)含量低S、P和殘余元素的含量很低，可以保證鋼液的成分均勻，使用的過

程中不會產(chǎn)生環(huán)境污染。（2）實(shí)現(xiàn)爐料熱裝

減少電爐電力需求量I20～14OkWh／t；

降低電爐電極消耗05—0．6kg；

降低耐火材料損耗；（3）生產(chǎn)靈活。

電爐停產(chǎn)時(shí)，直接還原設(shè)備能繼續(xù)生產(chǎn)：直接還原殳備停產(chǎn)時(shí)．電爐能用庫存的直接還原鐵或熱壓塊鐵生產(chǎn)；剩余直接還原鐵或熱壓塊鐵可供出售。（1）雜質(zhì)含量低近20年來直接還原鐵產(chǎn)能趨勢三、世界直接還原鐵發(fā)展的現(xiàn)狀近20年來直接還原鐵產(chǎn)能趨勢三、世界直接還原鐵發(fā)展的現(xiàn)狀

年

份

工藝方法

20092010201120122013MIDREX％59.959.760.560.5-HYL/Energiron％12.414.115.215.8-其他氣基％0.80.50.70.7-煤基直接還原％26.925.723.623.0-全球產(chǎn)量合計(jì)

Mt64.470.473.374.077.2世界直接還原鐵近年來各工藝產(chǎn)量世界DRI產(chǎn)量持續(xù)增加，氣基豎爐占主導(dǎo)地位。

近20年來直接還原鐵產(chǎn)能趨勢年份2014年9月中晉太行—?jiǎng)?chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的靈魂主要表現(xiàn)：氣基豎爐產(chǎn)量將繼續(xù)增加；2013年氣基豎爐產(chǎn)量占總產(chǎn)量的72.33%；印度、俄羅斯、中東等地區(qū)正在建設(shè)的氣基豎爐直接還原裝置。煤基直接還原由于能耗高、生產(chǎn)效率低、競爭力差將被淘汰。近20年來直接還原鐵產(chǎn)能趨勢2014年9月中晉太行—?jiǎng)?chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的靈魂主要表現(xiàn)：近201、為什么氣基直接還原未能在中國發(fā)展？中國大部份地區(qū)天然氣資源不足且價(jià)格昂貴；2000年以前選礦技術(shù)落后、缺乏高品質(zhì)的鐵料。高等級鋼材生產(chǎn)所占比例低，低等級鋼材對鋼鐵料的質(zhì)量要求不高；四、我國氣基直接還原鐵在中國發(fā)展緩慢的原因1、為什么氣基直接還原未能在中國發(fā)展？中國大部份地區(qū)天然氣資2014年9月中晉太行—?jiǎng)?chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的靈魂精選前礦粉%精選后礦粉%球團(tuán)礦%TFe%SiO2%TFe%SiO2%-0.074mmFe回收率%TFe%SiO2%65.438.1870.441.8594>9668.451.9966.425.3870.091.7595>96--65.508.2570.621.4195>9768.551.8666.004.9169.521.64-325目70>9568.021.8566.004.9169.940.81-320目8092.4468.281.2667.375.8070.361.1898.6367.273.1765.508.3570.501.5892.0595.8068.251.4264.963.4769.391.2290.0096.86--64.963.4770.640.6090.0095.03--69.043.4769.191.4390.0098.3967.091.931、隨著選礦技術(shù)的進(jìn)步，獲取高品質(zhì)的礦不再是發(fā)展氣基直接還原的瓶頸。下表是對國內(nèi)部分礦粉精選的結(jié)果，50%以上的礦粉都可以滿足要求。五、阻礙中國發(fā)展氣基直接還原的兩大因素已經(jīng)當(dāng)然無存2014年9月中晉太行—?jiǎng)?chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的靈魂精選前礦粉%精選年份剩余可采儲量×１０８產(chǎn)量×１０８消費(fèi)量×１０８進(jìn)口量×１０８2006３.3594594-----20103.89201100～1200200～30020154.312001700～2000500～80020204.815002100～2500900～10002006年～2020年中國天然氣產(chǎn)量、消費(fèi)量增增長預(yù)測表氣基直接還原工藝還原氣主要來源于天然氣；我國是天然氣資源匱乏的國家；從對中國目前及未來天然氣的產(chǎn)量、消費(fèi)量的預(yù)測分析，使用天然氣作為直接還原的還原劑來源，困難較多，成本較高。①在中國天然氣的潛在消費(fèi)量巨大，因此不可能作為還原氣體的來源。2、還原性氣體的來源的多樣化，已經(jīng)解決了中國還原氣體的來源。年份剩余可采儲量×１０８產(chǎn)量×１０８消費(fèi)量×１０８進(jìn)口量×１

隨著煤層氣的開發(fā)、煤制氣尤其是部分制氣技術(shù)（干餾氣）的進(jìn)步，獲取還原性氣體的途徑多樣化，不再是氣基直接還原的限制性環(huán)節(jié)。制氣方法H2%CO%CO2%CH4+CnHm%魯奇39242610兩段式286241BGL28549.10.6恩德爐4038192JLH-D直立爐566.252.125氣體成分H2%CO%H2+COCO2%CH4%N2焦?fàn)t煤氣60.45.766.13254.5HYIⅢ-ZR工藝還原氣53.911.365.23.222.95.32、隨著技術(shù)的進(jìn)步、獲取還原性氣體不再是限制環(huán)節(jié)。隨著煤層氣的開發(fā)、煤制氣尤其是部分制氣技術(shù)（干餾氣2014年9月中晉太行—?jiǎng)?chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的靈魂1)墨西哥HYL公司提出的HYL/Energiron工藝直接使用焦?fàn)t煤氣、合成氣、煤制氣為還原氣的技術(shù)及南非以COREX還原尾氣作為Midrex豎爐還原氣工藝為氣基直接還原工藝的進(jìn)一步發(fā)展開辟了廣闊的前景，使得豎爐直接還原工藝不再受天然氣資源的制約。2)未來煉鐵技術(shù)的發(fā)展方式，可以概括為球團(tuán)+直接還原鐵。即鐵精礦100%生產(chǎn)球團(tuán)礦，用100%的球團(tuán)生產(chǎn)直接還原鐵，可以減少高爐煉鐵對焦炭的依賴和高爐煉鐵高能耗，高成本，高污染的弊病。六、

氣基直接還原煉鐵工藝技術(shù)進(jìn)步情況2014年9月中晉太行—?jiǎng)?chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的靈魂1)墨西哥HY3)未來煉鋼的發(fā)展方式可以概括為直接還原鐵（50%--100%）+電爐煉鋼，即用100%的直接還原鐵或50%的熱高爐鐵，在電爐中煉鋼。達(dá)到提高能源利用率，資源利用率的效果。4)天然氣，焦?fàn)t煤氣，煤制氣，頁巖氣成為氣基豎爐直接還原煉鐵主要?dú)怏w資源。焦?fàn)t煤氣，煤制氣，頁巖氣將逐步代替天然氣，減少氣基豎爐直接還原對天然氣的依賴，進(jìn)一步降低直接還原鐵生產(chǎn)成本。2014年9月中晉太行—?jiǎng)?chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的靈魂3)未來煉鋼的發(fā)展方式可以概括為直接還原鐵（50%--105)根據(jù)國外生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)資料表明，生產(chǎn)直接還原鐵與高爐鐵比較，生產(chǎn)成本降低40%，，節(jié)能30%，二氧化碳排放量減少38%，是我國鋼鐵工業(yè)走出“寒冬”的必由之路。全世界傳統(tǒng)的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)粗鋼的產(chǎn)能達(dá)10億多噸，占總產(chǎn)量90%以上，即高爐煉鐵的長流程仍占霸主地位。但實(shí)現(xiàn)鋼鐵工業(yè)100%轉(zhuǎn)型，本人認(rèn)為至少需要幾十年。高爐流程的存在，為直接還原工藝提供大量焦?fàn)t煤氣資源，為高爐流程的鋼鐵廠中生產(chǎn)直接還原鐵，提供重要的氣體資源條件。在比較長的時(shí)間里，傳統(tǒng)的長流程與直接還原短流程在大型的聯(lián)合企業(yè)中并存，形成全新的鋼鐵流程。2014年9月中晉太行—?jiǎng)?chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的靈魂5)根據(jù)國外生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)資料表明，生產(chǎn)直接還原鐵與高爐鐵比較，1、氫冶金是解決二十世紀(jì)冶金問題的根本途徑，采用氫氣作為還原劑，不僅能徹底解決鋼鐵行業(yè)二氧化碳的排放、環(huán)境的污染問題，而且可以解決對鋼材內(nèi)部雜質(zhì)的污染問題，是21世紀(jì)新型鋼鐵工業(yè)的發(fā)展方向。2、隨著Midrex和HYL直接還原工藝的不斷進(jìn)步，通過富氫氣體和水蒸汽在重整爐中催化裂解生產(chǎn)還原氣，可以使還原氣中氫碳比達(dá)到（H2／CO）2.0或5.6～5.9的水平，大幅度的減少煉鐵過程中CO2的排放，國內(nèi)的煉鐵專家已經(jīng)將Midrex\HYLⅢ直接還原工藝定義為氫冶金或準(zhǔn)氫冶金。七、氣基直接還原煉鐵工藝與氫冶金1、氫冶金是解決二十世紀(jì)冶金問題的根本途徑，采用氫氣作為還原天然氣焦?fàn)t氣項(xiàng)目消耗單價(jià)成本消耗單價(jià)成本球團(tuán)礦1.46480700.81.46480700.8氣體量3001.48405800.86499水1.31.01.31.31.01.3電1100.6661100.666氮?dú)?00.5400.416人工及管理1006萬元201006萬元20投資3億10年折舊1003.3億10年折舊100DRI價(jià)格17481403稅前毛利年毛利投資回收期天然氣焦?fàn)t氣項(xiàng)目消耗單價(jià)成本消耗單價(jià)成本球團(tuán)礦1.46480工藝方法產(chǎn)量，萬噸占世界產(chǎn)量比，%MIDREX386259.93HYL/Energiron79912.40煤基回轉(zhuǎn)窯173326.89轉(zhuǎn)底爐00世界合計(jì)6444100.00八、世界直接還原工藝現(xiàn)狀1.2009年世界直接還原鐵生產(chǎn)各工藝的產(chǎn)量工藝方法產(chǎn)量，萬噸占世界產(chǎn)量比，%MIDREX386259氣基豎爐產(chǎn)量將繼續(xù)增加；2009年氣基豎爐產(chǎn)量占總產(chǎn)量的72.33%；印度、俄羅斯、中東等地區(qū)正在建設(shè)的氣基豎爐直接還原裝置。2.世界DRI產(chǎn)量持續(xù)增加，氣基豎爐占主導(dǎo)地位。

氣基豎爐產(chǎn)量將繼續(xù)增加；2.世界DRI產(chǎn)量持續(xù)增加，氣基豎爐3.煤制氣-豎爐直接還原為直接還原鐵生產(chǎn)開辟了新途徑。傳統(tǒng)氣基豎爐還原以天然氣為能源，氣基豎爐發(fā)展受到制約；南非以COREX還原尾氣作為Midrex豎爐還原氣,煤制氣—豎爐工藝技術(shù)是可行的；墨西哥HYL公司提出的HYL/Energiron工藝直接使用焦?fàn)t煤氣、合成氣、煤制成氣為還原氣的技術(shù)。

3.煤制氣-豎爐直接還原為直接還原鐵生產(chǎn)開辟了新途徑。傳統(tǒng)氣4.回轉(zhuǎn)窯法近年來在印度得到發(fā)展。2009年，印度約300多條1.0～3.0萬噸/年的回轉(zhuǎn)窯在運(yùn)行；DRI產(chǎn)量達(dá)到1620萬噸，占世界煤基回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量的93.5%；使世界煤基回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量占世界DRI總產(chǎn)量26.89%。5.轉(zhuǎn)底爐是直接還原發(fā)展的熱點(diǎn)、流化床法發(fā)展受挫。轉(zhuǎn)底爐是直接還原發(fā)展的熱點(diǎn)，但至今未見有生產(chǎn)煉鋼用DRI實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的報(bào)道；已建成的流化床法工業(yè)化裝置產(chǎn)量僅為設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的50%左右。流化床法占世界總產(chǎn)量不足1.0%。2014年9月中晉太行—?jiǎng)?chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的靈魂4.回轉(zhuǎn)窯法近年來在印度得到發(fā)展。2009年，印度約300多九、我國直接還原的現(xiàn)狀

1.受高品位鐵礦、天然氣資源短缺的制約，我國直接還原鐵生產(chǎn)發(fā)展緩慢；多年來，直接還原的發(fā)展熱潮持續(xù)強(qiáng)勁，但成效甚微，至今我國DRI年生產(chǎn)量未超過60萬噸。

2.我國回轉(zhuǎn)窯直接還原技術(shù)成熟，結(jié)圈問題已得到解決，生產(chǎn)指標(biāo)世界領(lǐng)先；天津鋼管廠在引進(jìn)DRC技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了大量改造，技術(shù)上有了重大進(jìn)步，年產(chǎn)量最高超過設(shè)計(jì)產(chǎn)20%，煤耗（褐煤）僅850～900kg/tDRI，產(chǎn)TFe>94.0%，金屬化率

>93.0%，回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)指標(biāo)世界領(lǐng)先。

3.隧道窯法在我國異常發(fā)展；

4.轉(zhuǎn)底爐法發(fā)展迅速;

5.煤制氣—豎爐倍受關(guān)注。2014年9月中晉太行—?jiǎng)?chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的靈魂九、我國直接還原的現(xiàn)狀2014年9月中晉太行—?jiǎng)?chuàng)新是企業(yè)十﹑MIDREX工藝1.MIDREX工藝的發(fā)展

從1936年開始，美國表面燃燒公司開展了天然氣豎爐直接還原工藝（即Midrex工藝）的研究和試驗(yàn)工作，1966年在俄勒岡鋼廠建立了直徑450mm，日產(chǎn)1.5噸的試驗(yàn)裝置。試驗(yàn)成功后，于1969年在該廠建立起兩套直徑3.7m的生產(chǎn)裝置，每套年產(chǎn)量為15萬噸。1971年為聯(lián)邦德國科夫公司建立起年產(chǎn)40萬噸的直接還原鐵生產(chǎn)廠。從此，Midrex工藝在世界上迅速發(fā)展，已成為技術(shù)成熟，生產(chǎn)量最大的直接還原煉鐵工藝，目前單體爐最大產(chǎn)能達(dá)到170萬噸/年。2014年9月中晉太行—?jiǎng)?chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的靈魂十﹑MIDREX工藝2014年9月中晉太行—?jiǎng)?chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的2﹑Midrex直接還原工藝的基本原理天然氣的裂化鐵礦石的還原海綿鐵滲碳天然氣的裂化：CH4+H2O=CO+3H2CH4+CO2=2CO+2H2鐵礦石的還原反應(yīng):Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2Fe2O3+3H2=2Fe+3H2O滲碳反應(yīng)：Fe+2CO=Fe3C+CO2赤鐵礦Fe2O3磁鐵礦Fe3O4天然氣CH4天然氣裂化還原氣CO+H2海綿鐵Fe+Fe3C爐頂氣CO+H2O++2﹑Midrex直接還原工藝的基本原理赤鐵礦天然氣CH4天然3﹑Midrex工藝流程的介紹工藝流程簡要介紹天然氣經(jīng)過煤氣預(yù)熱器預(yù)熱，然后進(jìn)入煤氣重整爐進(jìn)行裂化產(chǎn)生還原性氣體，還原性氣體由豎爐中間部位進(jìn)入爐內(nèi)與上部裝入的鐵料發(fā)生反應(yīng)，形成海綿鐵，經(jīng)過滲碳反應(yīng)與冷卻由下部排出。爐頂氣經(jīng)過凈化處理一部分用于重整爐的加熱，一部分返回重整爐參與氣體重整。鐵料的組成礦石或氧化球團(tuán)或氧化球團(tuán)+塊礦還原性氣體的主要成分CO+H2＞84%CH4＜5%H20＜2%CO2＜1%N2約0.5%3﹑Midrex工藝流程的介紹工藝流程簡要介紹十一、HYL直接還原工藝1.HYL直接還原工藝的發(fā)展

HYL直接還原工藝是墨西哥HYLSA公司于20世紀(jì)50年代初開發(fā)并研究成功的。1957年第一座日產(chǎn)200噸直接還原鐵的生產(chǎn)裝置在墨西哥蒙特雷（Monterrey）建成投產(chǎn)。該工藝以天然氣、水蒸氣催化裂解氣為還原劑，采用4級固定床反應(yīng)罐還原，間隙作業(yè)，生產(chǎn)效率較低，能耗高。

1979年，HYL工藝進(jìn)行了重大改進(jìn)，將間歇作業(yè)的4級反應(yīng)罐改為連續(xù)作業(yè)的豎爐，演變?yōu)镠YLⅢ工藝，生產(chǎn)效率顯著提高，能耗大幅度下降。經(jīng)過近60年的發(fā)展，豎爐直接還原技術(shù)已日臻成熟，特別在最近幾年取得了較為突出的進(jìn)步，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1)通過加強(qiáng)對原料質(zhì)量的控制，提高還原氣體的溫度、壓力，改善豎爐內(nèi)煤氣流的分布等一系列措施，使直接還原豎爐的生產(chǎn)率提高了近25%；十一、HYL直接還原工藝2)將少量高純度氧氣吹入含有甲烷的高溫還原氣中，提高還原氣溫度，使豎爐的生產(chǎn)率約提高20%，節(jié)能近5%。這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展成為NG\COG（天然氣\焦?fàn)t煤氣）豎爐的自重整技術(shù)-ZR；3)HYTEMMP及HOTLINK等海綿鐵熱裝技術(shù)的開發(fā)，有效地利用了海綿鐵的顯熱，減少了海綿鐵輸送和貯存過程中的再氧化和粉化，使電弧爐噸鋼電耗降低了120～140kWh，電極消耗減少了0.5～0.6kg；4)熱壓塊海綿鐵（HBI）技術(shù)的開發(fā)，使直接還原鐵的儲存和運(yùn)輸，特別是海上運(yùn)輸變得更加便利，更加廣泛地開辟了世界范圍的海綿鐵市場。2)將少量高純度氧氣吹入含有甲烷的高溫還原氣中，提高還原氣2.HYL工藝的基本原理在催化劑的條件下天然氣與蒸汽的反應(yīng)：CH4+H2O=CO+3H2CO+H2O=CO2+H2鐵礦石的還原反應(yīng):Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2Fe2O3+3H2=2Fe+3H2O赤鐵礦Fe2O3磁鐵礦Fe3O4天然氣+水蒸氣CH4天然氣裂化還原氣CO+H2海綿鐵Fe+Fe3C爐頂氣CO+H2O++2.HYL工藝的基本原理在催化劑的條件下天然氣與蒸汽的反應(yīng)3.HYLⅢ法的工藝流程

天燃?xì)馀c水蒸氣在重整爐中經(jīng)催化反應(yīng)產(chǎn)生還原性氣體，還原性氣體從豎爐中下部進(jìn)入爐內(nèi)，與由上而下的鐵料發(fā)生還原反應(yīng)，形成海綿鐵，爐頂氣經(jīng)脫除CO2、水蒸汽后與重整爐產(chǎn)生的還原氣混合作為新的還原氣循環(huán)使用。鐵料的組成礦石或氧化球團(tuán)或氧化球團(tuán)+塊礦還原氣體的主要成分脫除CO2H2COCO2H2OCH4N274%13%3.3%1.4%7.0%4.2%不脫除CO2H2COCO2H2OCH4N257%22%15%1.6%4.4%3.HYLⅢ法的工藝流程天燃?xì)馀c水蒸氣在重整爐中十二、HYLⅢ直接還原工藝特點(diǎn)及與MIDREX工藝的區(qū)別

HYLⅢ制氣部分和還原部分相互獨(dú)立,MIDREX豎爐爐頂氣與天然氣混合，共同進(jìn)入重整爐制取還原氣，還原豎爐和制氣設(shè)備是相互聯(lián)系，互相影響的。而HYLⅢ豎爐爐頂氣經(jīng)脫水和脫二氧化碳后，直接與重整爐內(nèi)出來的氣體混合制成還原氣，還原設(shè)備和制氣設(shè)備相互獨(dú)立。因此HYLⅢ工藝具有以下特點(diǎn)：(1)HYLⅢ豎爐選擇配套的還原氣發(fā)生設(shè)備有很大的靈活性，除天然氣外，焦?fàn)t煤氣、煤發(fā)生氣、COREX尾氣等都可成為還原氣的原料氣；(2)重整爐處理氣量變小，每噸海綿鐵僅為475m3，這使HYLⅢ工藝重整爐體積小，造價(jià)低。而MIDREX工藝重整爐處理氣體體積為每噸海綿鐵1810