现代钢铁冶金工程(I).

12/21/2019现代钢铁冶金工程（I）——炼铁现状及相关技术发展北京科技大学高斌E-mail：[e-mail]：1365123738712/21/2019钢铁生产流程简图12/21/2019一、炼铁现状及发展方向12/21/2019三种钢铁工艺流程及现状2010年世界生铁产量统计(千吨)2010年2009年同比,%欧盟27国9417272642+29.6其他欧洲国家95358494+12.2独联体7935572.03+10.2北美3916028215+38.8南美3512328583+22.9非洲88504954+78.6中东25402433+4.4亚洲755609689827+9.5大洋洲66724978+34.0总计1031017912158+13.02010年我国生铁产量分月度统计表时间生铁(吨)本月产量本月止累计2010年1月49,734,93449,734,9342010年2月47,499,09297,234,0262010年3月52,158,100150,111,9382010年4月51,624,829202,225,2032010年5月52,263,454253,894,5932010年6月49,766,837303,789,7892010年7月47,578,571351,973,3262010年8月48,840,092403,634,2562010年9月45,701,058449,406,6002010年10月46,820,382496,459,9832010年11月46,922,988543,568,9052010年12月46,647,819590,220,46712/21/2019高炉炼铁工艺的优势与弱点优势：1、高效率；2、低消耗；3、高质量：4、工艺成熟完善；弱点：1、含铁料需造块；2、需要焦炭。现阶段高炉炼铁技术发展方向1、低消耗低排放为基础的技术开发；2、炼铁经济效益最大化的技术开发；3、全企业经济及社会效益最优化的技术开发。研究和开发科学和技术的应用研究，以及原型机和工艺方法的设计和开发。基础研究：为科学进步的初步探索性研究，无明确商业目的；1、纯研究：出于好奇心；寻求与应用无关的事实或知识；2、基础理论研究：寻求新知识，与特定应用无关；但感觉该知识迟早会被企业应用；应用研究：为发现或探索新知识，有与工艺相关的商业目的；1、探索可解决特定问题的新知识；2、用已有知识解决现实问题；开发研究：把研究发现的新知识应用于产品或工艺上；1、将应用研究成果用于特点问题，初始实验模型或工艺；2、中期试验厂进行试验或制定产品规格或相应工艺参数。新工艺新技术开发研究一般程序1、选题与构思：非常规较偏，易发挥自身特长，有进一步发展前途；2、研究与试验：技术性与科研性较强，与研究经费相匹配；3、设计试验：选择合理的小型、中型试验，并选择合理的大型试验场地；4、大型现场试验：相关参数与目标的明确，与现场的很好合作，结果的总结；5、试验结果推广：推广目标的合理选择与分析，结果的总结及与原参数比较。新技术开发方式1、独立研究开发：立足基础知识；首次开发，代表高水平；难度及风险较大，时间也较长；2、技术引进：借助已有的技术；进行适应性改进；常用方法，易于成功；3、引进与创新结合：引进技术；在此基础上进一步创新；形成新技术；三种方式关系：（1）对应于基础或关键技术；（2）可以加速企业进步，风险较小；（3）在可能条件下应采用的方式。12/21/2019二、高炉喷吹高炉喷吹燃料主要目的：喷吹燃料种类：喷吹燃料一般效果：12/21/2019高炉喷煤意义及现状•以煤代焦•高炉操作调剂手段•为相关技术的应用创造条件•节省投资•环境友好12/21/2019高炉喷吹用无烟煤部分技术条件项目技术要求粒度，mm0～13；0～25；灰分(Ad),%特级:≤8.00；Ⅰ级：8.01～11.00Ⅱ级：11.01～12.50；Ⅲ级：12.51～15.00硫分(St,d),%特级:≤0.30；Ⅰ级:0.31～0.50；Ⅱ级：0.51～1.00水分(Mt),%筛选煤≤7.0；洗选煤≤12.0可磨性(HGI)Ⅰ级：70；Ⅱ级：50～70；Ⅲ级：40～50磷分(Pd)Ⅰ级：≤0.010；Ⅱ级：0.010～0.05012/21/2019高炉喷吹用烟煤部分技术条件项目符号单位技术要求煤炭类别贫煤、贫瘦煤、气煤（GR.I50）长焰煤、不粘煤、弱粘煤粒度mm5050灰分1）Ad%特级8.006.50Ⅰ级8.00～10.006.50～8.50Ⅱ级10.01～12.008.51～10.50Ⅲ级12.01～13.5010.51～12.00全硫分St,d%特级≤0.50≤0.50Ⅰ级0.51～0.750.51～0.75Ⅱ级0.76～0.900.76～0.90哈氏可磨性指数HGIⅠ级7050Ⅱ级50～70发热量Qnet,arMJ/kg≥25.10≥23.40全水分Mt%Ⅰ级≤8.0≤12.0Ⅱ级8.1～10.012.1～14.0Ⅲ级10.1～12.02）14.1～16.02）钾和钠总量3)K+Na%Ⅰ级0.120.12Ⅱ级0.12～0.200.12～0.20磷分Pd%Ⅰ级≤0.010≤0.010Ⅱ级0.011～0.0300.011～0.030Ⅲ级0.031～0.0500.031～0.05012/21/2019高炉喷吹合理用煤选择•喷吹煤种：•对喷吹用煤要求：1）灰分低；2）含硫低；3）煤可磨性适宜；4）燃烧性、反应性、着火温度符合要求；5）发热值高；6）易于输送。12/21/2019煤的燃烧性影响煤在风口前燃烧率的因素：内在因素：煤质、组分、粒径、显微结构等；外在因素：风温、富氧、喷吹量，喷吹混合方式等；起主导作用组分：可燃基挥发分，灰分；可燃基挥发分高，灰分低均有利于提高煤粉在风口前燃烧率。12/21/2019喷吹煤粉在风口前燃烧与气化特点焦炭与煤粉在风口前燃烧区别：煤粉在风口前燃烧特点：1)燃烧空间有限，时间极短；2)高加热速率，高温环境中燃烧；3)特理化学过程交织，复杂；4)大喷煤时，风口前不可能完全燃烧。12/21/2019合理提高煤粉喷吹量措施精料；选配煤；操作；新技术及新装备12/21/2019喷煤添加剂的使用分析1)机理：改善煤粉燃烧及改善煤粉炉内利用的几个方面：2）添加剂种类：根据对高炉喷煤过程分析确定；3）使用添加剂原则：建立在对高炉冶炼过程有利无害的基础上，综合考虑冶炼其它参数。12/21/2019烟煤无烟煤合理配比理论分析1)烟煤：易于在炉内燃烧、气化，单位喷煤量生成煤气量比较大，炉缸发热量比较小；2）无烟煤：炉缸发热量较大，生成煤气量较小，但在炉内燃烧、气化条件较差；3）合理的配比：应考虑喷吹高炉的风温、富氧及利用系数等因素。12/21/2019三、非高炉炼铁技术12/21/2019直接还原工艺分类MidrexHyLIII......竖炉法FiorCircofer......流化床法反应罐法气基直接还原SL\RNKrupp......回转窑法Fastmat......转底炉法煤基直接还原电热法直接还原12/21/2019Midrex法DRI生产工艺流程12/21/2019迥转窑法炼铁工艺12/21/2019SL/RN流程12/21/2019神户制钢的第三代炼铁工艺流程（ITmk3）(IRONMAKINGTECHNOLOGYMARKTHREE)12/21/2019熔融还原工艺流程分类ROMALT......一步法COREX......高预还原率低二次燃烧率DIOSHIsmeltAISI......低预还原率高二次燃烧率二步法熔融还原12/21/2019COREX工艺流程12/21/2019C-3000主要设计技术指标12/21/2019C-3000熔融气化炉布料气化炉布料系统改进(1)海绵铁布料上采用了角度可调挡料板控制海绵铁的分布；(2)煤布料系统增加Gimbal型环形旋转动态布料器，可以根据工艺的需要对煤的布料模式及范围进行有效的控制(右图)，使煤尽量均匀分布在半焦床表面广大区域。12/21/2019南非萨尔达纳钢铁公司流程12/21/2019位于澳大利亚Kwinana的HIsmelt工艺叙述12/21/2019FINEX工艺流程热压块现阶段非高炉炼铁技术发展方向1、降低对焦煤资源依赖；2、提高对含铁原料适应性；3、进一步节能减排；4、现有工艺流程优化。12/21/2019思考题1、目前炼铁工艺有哪几种？2、简述焦炭性质对高炉冶炼的重要性？3、如何评价（或控制）铁水质量？4、结合本公司炼铁条件，简述如何控制炼铁成本？5、评述本公司实现非高炉炼铁的可能性？6、结合本职工作，给出实现节能减排途径？12/21/2019预祝大家学业顺利!