基于转底炉直接还原技术

基于转底炉直接还原技术钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍江苏省冶金设计院有限公司2020年4月5日2020/4/52基于转底炉直接还原技术钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍目录1.直接还原技术的兴起及分类1.1直接还原简述1.2直接还原发展1.3直接还原分类1.4国家发展政策2.转底炉技术目前的发展情况2.1由来及发展2.2技术特点2.3应用方向2.4产品用途3.神雾集团江苏省冶金设计院有限公司转底炉技术的研究成果3.1蓄热式技术3.2研究试验数据3.3获取发明专利3.4已有工程业绩4.钢铁厂含铁粉尘、污泥的处理方法简介4.1粉尘特性4.2处理方法4.3转底炉与回转窑比较4.4已有工程情况5.沙钢利用粉尘、污泥年产30万吨转底炉直接还原工程简介5.1产品及生产规模5.2工艺流程及总图5.3技术经济参数5.4转底炉参数2020/4/53基于转底炉直接还原技术钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍1.直接还原技术的兴起及分类1.1直接还原简述1.2直接还原发展1.3直接还原分类1.4国家发展政策返回目录2020/4/54基于转底炉直接还原技术钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍返回目录1.直接还原技术的兴起及分类1.1直接还原技术简述为了解决焦煤短缺以及传统高炉炼铁工艺所存在的能耗高，流程长、环境污染严重等问题，世界上出现了多种新型非高炉炼铁法，主要分为直接还原法和熔融还原法。由于从投资及生产成本来看，熔融还原目前与直接还原还有一定差距。因此，目前非高炉炼铁的主要生产工艺仍以直接还原为主。直接还原法（产品多为固态团块）熔融还原法（产品多为液态铁水）气基法（块矿或造块）煤基法（块矿或造块）COREX（原料为块矿）FINEX（原料为粉矿）HIsmelt（原料为粉矿）非高炉炼铁法2020/4/55基于转底炉直接还原技术钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍返回目录1.直接还原技术的兴起及分类1.1直接还原技术简述直接还原是指铁矿石或含铁氧化物在低于熔化温度之下还原成金属的过程。其所得的产品称为直接还原铁（DRI），通称海绵铁或金属化球团。高品质DRI可以做为电炉炼钢的原料和转炉炼钢的冷却剂，代替废钢或生铁块等。低金属化率的DRI可以直接入熔分炉冶炼，替代普通烧结矿或球团矿，生产铁水。oo23380~800C800~850CFeOFeOFeCOCO直接还原化学反应式（所标温度为开始明显反应的温度）2020/4/56基于转底炉直接还原技术钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍返回目录1.直接还原技术的兴起及分类1.2直接还原技术发展早在1770年，英国就出现了第一个直接还原法专利，之后出现过数百种直接还原方案，真正实现直接还原工艺工业化生产是从20世纪50年代开始的。1968年美国Midrex法获得成功，直接还原开始迅速发展，产量稳步上升。从1975年至2005年，全世界直接还原铁（DRI）的年产量从80万吨增至5600万吨、即70倍。2007年世界非高炉炼铁产量达6722万吨，约为粗钢产量的5%，同比增长12.4%。发展迅速。2020/4/57基于转底炉直接还原技术钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍返回目录1.直接还原技术的兴起及分类1.3直接还原技术的分类直接还原炼铁技术气基还原技术（还原剂为天然气等）煤基还原技术（还原剂为煤炭等）Midrex竖炉法HYLⅢ竖炉法回转窑法隧道窑法转底炉法……2020/4/58基于转底炉直接还原技术钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍返回目录1.直接还原技术的兴起及分类1.4国家发展政策以下是近年来国家发改委和科技部关于鼓励非焦炼铁政策条文的部分摘抄：1)2008年国家发展改革委办公厅《关于请组织实施循环经济高技术产业重大专项的通知》一、专项主要内容（一）钢铁行业。开展转底炉直接还原成套工艺产业化示范，建设年产20万吨以上转底炉直接还原示范装置，使钢铁厂尘泥（特别是含锌尘泥）全部得到资源化利用。……2）国务院2007年7月27日颁布的国家计委、经贸委七号令《当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术指导目录(2000年修订)》：十四、钢铁；8、直接还原。3）2005年12月2日中华人民共和国国家发展改革委员会第40号令《产业结构调整指导目录(2005年本)》：第一类：鼓励类七、钢铁；6、15万吨/年及以上直接还原法炼铁。2020/4/59基于转底炉直接还原技术钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍返回目录我国天然气资源非常有限，但煤炭资源（尤其是非焦煤）却很丰富。因此，煤基法直接还原铁工艺是我国的首选工艺。目前在国内实施的工艺主要有：回转窑工艺、隧道窑工艺和转底炉工艺等。但现有的以回转窑、隧道窑为代表的煤基直接还原法，存在生产效率低、生产规模小、能耗高、容易出现结圈结瘤的缺点。机械化、自动化程度较高的转底炉法是目前比较先进、可靠、经济的工艺。已成为煤基法直接还原铁工艺的首选。1.直接还原技术的兴起及分类1.4国家发展政策2020/4/510基于转底炉直接还原技术钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍2.转底炉技术目前发展情况2.1转底炉技术由来及发展2.2转底炉技术特点2.3转底炉技术应用方向2.4转底炉产品用途返回目录2020/4/511基于转底炉直接还原技术钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍返回目录2.转底炉技术目前发展情况2.1转底炉技术由来及发展1978年加拿大INCO集团所属的国际金属公司为了处理利用冶金废弃物，在美国建成的世界上第一座具有生产规模的转底炉（RotaryHearthFurnace）工艺生产线，并因此而命名INMETCO。它既可以用来还原铁矿石，也可处理冶金厂产生的粉尘，以及其它含铁、铬、锌的废弃物等。1995年日本神户制钢在加古川钢铁厂建成转底炉工业示范装置，到2002年末，新日铁广畑厂、君津厂共建成3条转底炉工业生产线，处理钢铁厂粉尘，产品用于高炉。德国西马克·德马克公司在此基础上，将含碳球团装入转底炉还原成金属化直接还原铁，在经埋弧电炉熔化后生产出液态铁水，即形成Redsmelt法。1999年，美国印第安纳州IronDynamics公司利用此法建成年产60万t还原铁的生产线投产。该转底炉直径50m，底宽7m。1996年，西马克·德马克公司为泰国Nakomthai公司建设转底炉直接还原生产线，采用Redsmelt法，年产50万t还原铁。随后，意大利Lucchini集团Piombino厂投资建设Redsmelt新炼铁工艺车间。2020/4/512基于转底炉直接还原技术钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍返回目录2.转底炉技术目前发展情况2.1转底炉技术由来及发展在我国，转底炉直接还原工艺的研究开发虽然进行了数十年，但目前尚未形成一定的规模。大部分转底炉直接还原生产线还处在试验阶段。2005年，神雾集团通过采用蓄热式技术，突破技术瓶颈，开发成功蓄热式转底炉直接还原技术，并进行推广。◆2006年，由神雾集团设计及承建，我国第一条采用蓄热式转底炉工艺直接还原生产线：四川攀枝花龙蟒集团年产8万吨直接还原铁示范工程投产，转底炉外径30m。其原料为含钒钛精矿和煤，通过蓄热式转底炉-熔分炉工艺，生产出含钛渣和含钒铁水。◆2007年，神雾集团设计并承建了天津荣程钢铁钢铁集团公司年产80万吨蓄热式转底炉直接还原工程，预计2009年投产。该转底炉成为目前世界上最大的转底炉，转底炉外径70m。2020/4/513基于转底炉直接还原技术钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍返回目录2.转底炉技术目前发展情况2.1转底炉技术由来及发展◆2007年8月，由神雾集团江苏省冶金设计院总承包，江苏沙钢集团公司年产30万吨固废综合处理、循环利用项目开始设计和建设，这是我国第一条采用蓄热式转底炉直接还原技术，处理钢铁厂含铁粉尘、污泥，并回收氧化锌的生产线，也是目前国内处理粉尘用最大的转底，转底炉外径45m。该工程预计2009年底建成。◆2007年9月，由神雾集团设计并承建的，攀枝花钢铁集团公司10万吨钒钛矿转底炉工程开始设计和建设，预计2009年投产。2020/4/514基于转底炉直接还原技术钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍返回目录2.转底炉技术目前发展情况2.2转底炉技术特点转底炉工艺流程为：铁精矿粉或含氧化铁粉尘、还原剂和粘结剂经混和制球后，经干燥直接装入转底炉，在1250～1350℃的高温下，随着炉底的旋转，炉料依次经过预热、还原区，约有85﹪以上的铁氧化物被还原成金属化球团。2020/4/515基于转底炉直接还原技术钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍返回目录2.转底炉技术目前发展情况2.2转底炉技术特点转底炉内部示意图2020/4/516基于转底炉直接还原技术钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍返回目录2.转底炉技术目前发展情况2.2转底炉技术特点转底炉外形示意图蓄热式烧嘴烟道炉底炉底支撑机构炉底传动机构出料螺旋布料器2020/4/517基于转底炉直接还原技术钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍返回目录2.转底炉技术目前发展情况2.2转底炉技术特点由于转底炉的结构特点，使其具有如下独特的优势：细粒度的矿煤紧密结合，在高温下快速还原。因此反应速度快，整个过程只需10-20分钟，生产周期很短。原料与炉底无相对运动，对生球或压块的强度要求低，可使用冷固结含碳球团，取消了高温氧化球团生产环节，这是竖炉和回转窑不能比拟的。采用辐射传热，避免了“辐射”和“传质”之间的矛盾。且煤炭带入的挥发分将充分燃烧，煤粉带入的大部分碳也可通过二次燃烧，转化为CO2，燃料利用率高、无碳氢化合物排放而污染环境问题。原料适应性广，还原煤要求低，可适用各种含铁原料及普通非炼焦煤。原料中如含有害杂质(锌、铅、钾、钠、砷等)，在转底炉中可以部分或大部挥发，并可从烟气中回收。环境友好，因炉内为微负压系统，无烟气泄出，也无工艺污水，烟气中二氧化硫排放量也大大低于烧结。相对于其它直接还原炼铁技术，蓄热式转底炉直接还原工艺投资省。2020/4/518基于转底炉直接还原技术钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍返回目录2.转底炉技术目前发展情况2.3转底炉技术应用方向目前神雾集团开发的转底炉直接还原技术，应用方向为：熔融炼铁（转底炉-埋弧炉）原料为精矿粉，产品为铁水转底炉处理钢铁厂粉尘原料为粉尘固废，产品为还原铁转底炉处理海砂等钒钛矿原料为钒钛矿，产品为钛渣、钒铁转底炉处理红土镍矿原料为含镍矿，产品为镍铁转底炉处理赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿及高磷鲕状赤铁矿、含铁铜渣镍渣等难选矿石原料为难选矿，产品为还原铁转底炉高温一步还原（Itmk3）原料为精矿粉等，产品为粒铁2020/4/519基于转底炉直接还原技术钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍返回目录2.转底炉技术目前发展情况2.3转底炉技术应用方向精矿粉熔融炼铁及钒钛矿处理工艺流程2020/4/520基于转底炉直接还原技术钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍返回目录2.转底炉技术目前发展情况2.3转底炉技术应用方向钢铁厂固废粉尘处理工艺流程2020/4/521基于转底炉直接还原技术钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍返回目录2.转底炉技术目前发展情况2.3转底炉技术应用方向难选矿处理工艺流程2020/4/522基于转底炉直接还原技术钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍返回目录2.转底炉技术目前发展情况2.3转底炉技术应用方向红土镍矿处理工艺流程2020/4/523基于转底炉直接还原技术钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍返回目录2.转底炉技术目前发展情况2.3转底炉技术应用方向高温一步还原（Itmk3）工艺流程2020/4/524基于转底炉直接还原技术钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍返回目录2.转底炉技术目前发展情况2.4转底炉产品用途转底炉产品主要为直接还原铁，其用途及配套规模如下：转底炉铁矿粉煤粉压块机100%高炉15-40%铁水包5%埋弧炉100%化铁炉100%电炉20-25%热压铁块铁水铁水铁水铁水钢水2020/4/525基于转底炉直接还原技术钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍返回目录2.转底炉技术目前发展情况2.4转底炉产品用途矿粉62万吨/年煤粉19万吨/年转底炉埋弧炉电炉钢水125万吨/年熔融铁水比例30%铁水42万吨/年废钢97万吨/年热DRI50