HIsmelt炼铁工艺的基础研究
发布时间：2022-02-14 16:04
HIsmelt熔融还原炼铁工艺可全部使用粒度低于6mm粉矿、粉煤作为原料使得原料成本大幅降低;该工艺无需焦化、烧结、球团工艺,可大幅降低环境污染,符合当前我国钢铁行业日益严格的环保政策要求;基于其核心设备熔融还原炉内具有一定的氧化性,并可冶炼低品位高磷铁矿的特点,使得该工艺生产的铁水Si含量接近零,P含量极低,S含量偏高。该工艺是目前全球极具影响力和投资前景的非高炉炼铁工艺之一。针对HIsmelt工艺所表现出的特征,从铁矿碳还原的热力学理论分析出发,确定还原1吨铁,需要322kg的碳素（其中187kg用于做还原剂,135kg用于发热剂）和175Nm3的氧气。为了提高渣铁间磷分配比,热力学理论要求炉渣中氧离子活度a3/2O2、FeO活度（或CO2/CO分压比）越高越好,而要求渣中磷酸盐活度系数γPO43-越低越好。对于HIsmelt工艺的铁矿石预还原环节,利用未反应核模型分析确定了过程的限制性环节。通过XRF、XRD、TG-DSC等检测方法研究了褐铁矿物理化学性质、焙烧过程和性能、以及在氢气中还原的转变过程,确定了褐铁矿在不同条件下的反应机理。研究发现还原过程的限制环节是还原气在还原产物...
【文章来源】：北京科技大学北京市211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：189 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１?Ｆｉｎｅｘ－３０００工艺流程??２．１．４?Ｃｏｒｅｘ?工艺??
?ＨＩｓｍｅｌｔ炼铁工艺的基础研宄???工艺的优点是：以非焦煤为能源，摆脱了高炉炼铁对优质冶金焦的依赖，对??燃料适应性较强，生产的铁水可用于氧气转炉炼钢，生产灵活，必要时可生??产高热值煤气以解决钢铁企业的煤气平衡问题，直接使用煤和氧，不需要焦??炉及热风炉等设备，减少污染等。与传统高炉工艺不同，ＣＯＲＥＸ流程中铁??的还原和熔炼是在两个不同的容器中完成的，这两个容器分别是上部的竖炉??和下部的熔炼造气炉，它们共同组成所谓的ＣＯＲＥＸ塔，其工艺流程如图２－２??所示。??煤炭?块矿／Ｓ团矿／烧结矿／埔钭??丄?Ｌ?？??融化和汽化炉ｆ?Ｊ?冷却气体?９??铁水和熔渣ｒ—氧气?▼?▼??图２－２?ＣＯＲＥＸ工艺流程图??ＣＯＲＥＸ的熔融气化炉是一个煤炭流化床，它有两个作用，将海绵铁熔??炼成生铁及产生还原竖炉需要的还原气。块煤借助螺旋给料机加到熔融气化??炉上部，挥发分在１１００？１１５０°Ｃ高温下千馏脱气，然后成为半焦或者焦炭，??在熔融气化炉底部形成风口带固定床。氧气自炉缸上部鼓入使焦炭燃烧产生??高温煤气，再与煤干馏裂解气体汇合成含ＣＯ＋Ｈ２?（９５％）、ＣＨ４?（１％）、Ｎ２、??Ｃ０２的高温优质还原气体，还原气体自熔融气化炉出来后冷却至８５０°Ｃ左右??进行除尘，再送入上部竖炉还原铁矿石，炉尘返吹入熔融气化炉。铁矿石被??加热还原成金属化率９２％的海绵铁，在熔融气化炉内进一步完成还原、熔化、??渗碳，渗入炉缸。熔剂石灰石、白云石随铁矿石一起加入竖炉，加热分解，??并在熔融气化炉中进一步分解、造渣、脱硫。铁水和炉渣的性质类似高炉的，??自铁口排除。排出还原竖炉的炉顶煤气经清洗后与未进入还
?北京科技大学博士学位论文???到目前为止，ＣＯＲＥＸ熔融还原在全世界的分布情况：１９８９年南非伊斯??科公司建成Ｃ－１０００系统一座；１９９５－２００１年，先后在韩国浦项、南非萨尔达??纳、印度京德尔公司建成Ｃ－２０００系统四座；我国宝钢建成Ｃ－３０００两座。??２．１．５?ＨＩｓａｒｎａ?工艺??ＨＩｓａｍａ工艺综合ＨＩｓｍｅｌｔ和Ｉｓａｍａ技术的核心部分，仓丨Ｊ造出独特的反应??器，见图２－３。??３．８ｅｋｇ？ｉ！〇－ｃ??废气?＝??—?９８７．０?ＮｍＷＳＴ．Ｏｔ：?６６．８?ｋｇ－２５．Ｐｔ：??“ｒ?石—??尾４道?ｋ??１??（多余氧２°。）．?回收粉尘?＝ＳＪ一￣????？?Ａ?￣■ｊ?８４?２?ｋｇ－４６７．０ｔ：，矿石金属化率??■?■?ＩＩ?■?■?ＤＲＩ（°／〇Ｆｅ）０??旋风尾气??－ｒｒ－???Ｓ％７．３Ｎｎｒ－ｌ?Ｓ７１．３ｔ：＾??ＳＲＶ氧气?￣￣￣旋Ａ载荷￣??２８１．２?Ｎｎｒ－２０．０ｔ：?＾一?一＾１?６０６?ｋｇ－１５０?Ｘ：???１：?．?，?ｕ?１?｜?旋风燃烧率?＇－＂ＴＴ：￣巧栽气???旋风氧?Ｊ?ＰＣＲＨ００．０％?＿?■?－?１０３．５?Ｎｍ＾Ｏ．ＯＩ：??９０．８?Ｎｍ２－２０．０Ｘ：?￣?—￣ｖｊ?■?＃????燃烧ｍ气?：＿??｜?ｍ?Ｓ７７．６Ｎｍ：－ｌ?４５０．０＾＾＾＞??４８３?ｋｔ＾Ｏ．Ｏｔ?二次燃烧率■靨??煤载气￣?ＰＣＲ．??２４．１?Ｎｎｒ－ＴＯ．Ｏｔ：?Ｏ?＾￣ＩＴ??ＳＲＶ尾气?［Ｊ?燃烧碳?Ｗ??＾?１４０ｋｇ－ｌ?４５
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国熔融还原炼铁技术发展现状及生产实践[J]. 张向国,贾利军. 冶金与材料. 2019(04)
[2]HIsmelt熔融还原工艺中的烟道式余热锅炉设计特点[J]. 赵英春,楚友义,黄聪仕. 工业加热. 2018(06)
[3]HIsmelt工艺的内衬寿命与煤气利用问题探析[J]. 孟玉杰,曹朝真,梅丛华,毛庆武. 炼铁. 2018(03)
[4]山东墨龙HIsmelt工艺生产运行概况及主要特点[J]. 张建良,张冠琪,刘征建,王振华,李克江,张协兵. 中国冶金. 2018(05)
[5]山东墨龙HIsmelt工艺的技术创新及最新生产指标[J]. 张建良,李克江,张冠琪,王振华,张协兵. 炼铁. 2018(02)
[6]我国首座HIsmelt工业装置的设计优化与技术进展[J]. 曹朝真,张福明,毛庆武,李欣. 炼铁. 2016(05)
[7]HIsmelt熔融还原炉内“涌泉”现象的数值研究[J]. 刘泛函,王仕博,徐建新,王辉涛,王华. 昆明理工大学学报(自然科学版). 2015(01)
[8]印度尼西亚海砂氧化性球团氢气还原机理[J]. 李永麒,郭汉杰,李林. 工程科学学报. 2015(02)
[9]钛磁铁矿球团预还原影响因素的实验研究[J]. 李林,李永麒,郭汉杰. 矿冶工程. 2014(03)
[10]高磷铁矿石熔融还原中铁浴和熔渣间磷分配行为的研究[J]. 林姜多,王秀,李秋菊,洪新. 上海金属. 2012(05)
博士论文
[1]印尼海砂球团矿气基还原基础研究[D]. 李永麒.北京科技大学 2015
本文编号：3624858
【文章来源】：北京科技大学北京市211工程院校教育部直属院校
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【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１?Ｆｉｎｅｘ－３０００工艺流程??２．１．４?Ｃｏｒｅｘ?工艺??
?ＨＩｓｍｅｌｔ炼铁工艺的基础研宄???工艺的优点是：以非焦煤为能源，摆脱了高炉炼铁对优质冶金焦的依赖，对??燃料适应性较强，生产的铁水可用于氧气转炉炼钢，生产灵活，必要时可生??产高热值煤气以解决钢铁企业的煤气平衡问题，直接使用煤和氧，不需要焦??炉及热风炉等设备，减少污染等。与传统高炉工艺不同，ＣＯＲＥＸ流程中铁??的还原和熔炼是在两个不同的容器中完成的，这两个容器分别是上部的竖炉??和下部的熔炼造气炉，它们共同组成所谓的ＣＯＲＥＸ塔，其工艺流程如图２－２??所示。??煤炭?块矿／Ｓ团矿／烧结矿／埔钭??丄?Ｌ?？??融化和汽化炉ｆ?Ｊ?冷却气体?９??铁水和熔渣ｒ—氧气?▼?▼??图２－２?ＣＯＲＥＸ工艺流程图??ＣＯＲＥＸ的熔融气化炉是一个煤炭流化床，它有两个作用，将海绵铁熔??炼成生铁及产生还原竖炉需要的还原气。块煤借助螺旋给料机加到熔融气化??炉上部，挥发分在１１００？１１５０°Ｃ高温下千馏脱气，然后成为半焦或者焦炭，??在熔融气化炉底部形成风口带固定床。氧气自炉缸上部鼓入使焦炭燃烧产生??高温煤气，再与煤干馏裂解气体汇合成含ＣＯ＋Ｈ２?（９５％）、ＣＨ４?（１％）、Ｎ２、??Ｃ０２的高温优质还原气体，还原气体自熔融气化炉出来后冷却至８５０°Ｃ左右??进行除尘，再送入上部竖炉还原铁矿石，炉尘返吹入熔融气化炉。铁矿石被??加热还原成金属化率９２％的海绵铁，在熔融气化炉内进一步完成还原、熔化、??渗碳，渗入炉缸。熔剂石灰石、白云石随铁矿石一起加入竖炉，加热分解，??并在熔融气化炉中进一步分解、造渣、脱硫。铁水和炉渣的性质类似高炉的，??自铁口排除。排出还原竖炉的炉顶煤气经清洗后与未进入还
?北京科技大学博士学位论文???到目前为止，ＣＯＲＥＸ熔融还原在全世界的分布情况：１９８９年南非伊斯??科公司建成Ｃ－１０００系统一座；１９９５－２００１年，先后在韩国浦项、南非萨尔达??纳、印度京德尔公司建成Ｃ－２０００系统四座；我国宝钢建成Ｃ－３０００两座。??２．１．５?ＨＩｓａｒｎａ?工艺??ＨＩｓａｍａ工艺综合ＨＩｓｍｅｌｔ和Ｉｓａｍａ技术的核心部分，仓丨Ｊ造出独特的反应??器，见图２－３。??３．８ｅｋｇ？ｉ！〇－ｃ??废气?＝??—?９８７．０?ＮｍＷＳＴ．Ｏｔ：?６６．８?ｋｇ－２５．Ｐｔ：??“ｒ?石—??尾４道?ｋ??１??（多余氧２°。）．?回收粉尘?＝ＳＪ一￣????？?Ａ?￣■ｊ?８４?２?ｋｇ－４６７．０ｔ：，矿石金属化率??■?■?ＩＩ?■?■?ＤＲＩ（°／〇Ｆｅ）０??旋风尾气??－ｒｒ－???Ｓ％７．３Ｎｎｒ－ｌ?Ｓ７１．３ｔ：＾??ＳＲＶ氧气?￣￣￣旋Ａ载荷￣??２８１．２?Ｎｎｒ－２０．０ｔ：?＾一?一＾１?６０６?ｋｇ－１５０?Ｘ：???１：?．?，?ｕ?１?｜?旋风燃烧率?＇－＂ＴＴ：￣巧栽气???旋风氧?Ｊ?ＰＣＲＨ００．０％?＿?■?－?１０３．５?Ｎｍ＾Ｏ．ＯＩ：??９０．８?Ｎｍ２－２０．０Ｘ：?￣?—￣ｖｊ?■?＃????燃烧ｍ气?：＿??｜?ｍ?Ｓ７７．６Ｎｍ：－ｌ?４５０．０＾＾＾＞??４８３?ｋｔ＾Ｏ．Ｏｔ?二次燃烧率■靨??煤载气￣?ＰＣＲ．??２４．１?Ｎｎｒ－ＴＯ．Ｏｔ：?Ｏ?＾￣ＩＴ??ＳＲＶ尾气?［Ｊ?燃烧碳?Ｗ??＾?１４０ｋｇ－ｌ?４５
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国熔融还原炼铁技术发展现状及生产实践[J]. 张向国,贾利军. 冶金与材料. 2019(04)
[2]HIsmelt熔融还原工艺中的烟道式余热锅炉设计特点[J]. 赵英春,楚友义,黄聪仕. 工业加热. 2018(06)
[3]HIsmelt工艺的内衬寿命与煤气利用问题探析[J]. 孟玉杰,曹朝真,梅丛华,毛庆武. 炼铁. 2018(03)
[4]山东墨龙HIsmelt工艺生产运行概况及主要特点[J]. 张建良,张冠琪,刘征建,王振华,李克江,张协兵. 中国冶金. 2018(05)
[5]山东墨龙HIsmelt工艺的技术创新及最新生产指标[J]. 张建良,李克江,张冠琪,王振华,张协兵. 炼铁. 2018(02)
[6]我国首座HIsmelt工业装置的设计优化与技术进展[J]. 曹朝真,张福明,毛庆武,李欣. 炼铁. 2016(05)
[7]HIsmelt熔融还原炉内“涌泉”现象的数值研究[J]. 刘泛函,王仕博,徐建新,王辉涛,王华. 昆明理工大学学报(自然科学版). 2015(01)
[8]印度尼西亚海砂氧化性球团氢气还原机理[J]. 李永麒,郭汉杰,李林. 工程科学学报. 2015(02)
[9]钛磁铁矿球团预还原影响因素的实验研究[J]. 李林,李永麒,郭汉杰. 矿冶工程. 2014(03)
[10]高磷铁矿石熔融还原中铁浴和熔渣间磷分配行为的研究[J]. 林姜多,王秀,李秋菊,洪新. 上海金属. 2012(05)
博士论文
[1]印尼海砂球团矿气基还原基础研究[D]. 李永麒.北京科技大学 2015
本文编号：3624858
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