Midrex+煤基直接还原技术

Midrex煤基直接还原技术2014年中国非高炉炼铁学术年会中国苏州2014年11月6日米德雷克思冶炼技术服务（上海）有限公司中冶京诚工程技术有限公司©2014MidrexTechnologies,Inc.Allrightsreserved.1Midrex公司MidrexCorporateOfficeMidrexResearch&DevelopmentCenterMidrexUKOfficeMidrexShanghaiOfficeCorporateOfficesMidrexDelhiOfficeMidrexVenezuelaOfficeMidrexRussiaOffice©2014MidrexTechnologies,Inc.Allrightsreserved.2MIDREX®,FASTMET®,ITmk3®工厂©2014MidrexTechnologies,Inc.Allrightsreserved.3MIDREX®直接还原工艺©2014MidrexTechnologies,Inc.Allrightsreserved.4Midrex®在中国的目标1.发展MXCOL技术，帮助中国钢铁企业提高产品档次，改善环境。2.MXCOL是传统高炉工艺可选的替代技术，当然高炉工艺仍将是中国炼铁的主要工艺路线。3.中国富煤少气，直接还原技术将依靠采用煤制气或者焦炉煤气作为燃料。4.Midrex是基于煤制气直接还原技术的领导者，已建成3座合成气示范工厂，并且率先实现利用煤制气制备合成气生产直接还原铁的煤基直接还原工艺。©2014MidrexTechnologies,Inc.Allrightsreserved.5什么是MXCOL®?1.MXCOL®是使用煤制合成气或焦炉煤气的可靠直接还原技术专有名称和市场推广商标。2.MXCOL®非常适合中国和印度等富煤少气地区用煤制合成气生产优质的钢铁冶炼原料DRI/HDRI/HBI.3.还原气源包括煤制合成气，焦炉煤气和转炉煤气等。©2014MidrexTechnologies,Inc.Allrightsreserved.6MXCOL®还原气质量要求©2014MidrexTechnologies,Inc.Allrightsreserved.7灵活的还原气种类©2014MidrexTechnologies,Inc.Allrightsreserved.8©2014MidrexTechnologies,Inc.Allrightsreserved.9MXCOL®并不是煤制气与直接还原的简单组合MXCOL®是把直接还原与煤制气有机整合优化Midrex工厂煤制气工厂MXCOL®-SGT整合技术的优势©2014MidrexTechnologies,Inc.Allrightsreserved.10MIDREX和TSEC组成战略联盟共同致力于优化整合制气气和直接还原技术。煤气化技术甄选©2014MidrexTechnologies,Inc.Allrightsreserved.11SES煤气化技术工艺流程©2014MidrexTechnologies,Inc.Allrightsreserved.12MXCOL®+SGT整合技术工艺流程©2014MidrexTechnologies,Inc.Allrightsreserved.13SES煤气化示范工厂©2014MidrexTechnologies,Inc.Allrightsreserved.14SES煤气化工厂地点：山东枣庄©2014MidrexTechnologies,Inc.Allrightsreserved.15MXCOL®工厂预览JSPLMXCOL工厂地点：印度安古尔©2014MidrexTechnologies,Inc.Allrightsreserved.16CO2脱除系统(aMDEA)©2014MidrexTechnologies,Inc.Allrightsreserved.17还原气加热炉MXCOL®工艺主要消耗指标©2014MidrexTechnologies,Inc.Allrightsreserved.18原料消耗(/tDRI)球团(65%TFe)1.39t低阶煤(3,500kcal/kg)1.19t工业水2.54t电160kWh说明：1.本消耗指标包括工厂所有单元（煤气化，制氧，水处理，CO2脱除，直接还原工厂等）。2.这些消耗指标取决于原燃料条件有关。炼铁工艺排放指标比较©2014MidrexTechnologies,Inc.Allrightsreserved.19说明：高炉工艺排放指标采用CISA2012年发布指标。©2014MidrexTechnologies,Inc.Allrightsreserved.20MXCOL®工厂原燃料要求燃料应用非常灵活，能高效气化各种低阶煤种，包括气煤，褐煤等。煤气化工厂:煤指标单位范围水份Wt%1-41挥发份Wt%3-69固定碳Wt%6-83硫Wt%0.2-4.6灰份Wt%1-55灰熔点T1,℃1040-1460热值Kcal/kg2500-7700©2014MidrexTechnologies,Inc.Allrightsreserved.21MXCOL®原料:铁矿可以使用块矿和球团矿。超过50种铁矿已成功应用于Midrex工厂。通常70%球团配30%块矿设定为设计配比，但MXCOL工厂实际能以任何配比配料。©2014MidrexTechnologies,Inc.Allrightsreserved.22热输送系统©2014MidrexTechnologies,Inc.Allrightsreserved.23MIDREX®热压块系统©2014MidrexTechnologies,Inc.Allrightsreserved.24产品排料室热直接还原铁旁通槽螺旋加料器压块机铁块链分离器•热直接还原铁排放到压块机中消除冷却气回路•热压块铁经反复排放，分离，筛选及冷却HBI直接还原产品的价值•DRI/HBI是生产高等级特殊钢材不可或缺的原料，一些钢材如工具钢，石油管，核电钢，高纯净钢指定必须配一定比例的直接还原铁。©2014MidrexTechnologies,Inc.Allrightsreserved.25©2014MidrexTechnologies,Inc.Allrightsreserved.26®MXCOL-焦炉煤气工艺流程焦炉煤气MXCOL®工艺直接还原技术将给钢铁联合企业带来如下效益:HBI可用于高炉增加铁水产能作为转炉废钢的替代品如果联合钢厂的过剩的焦炉煤气，MXCOL工厂可以充分利用其价值。焦炉煤气通常含有很高的氢气和甲烷成份，是理想的生产直接还原铁的燃料，比发电效益更高。焦炉煤气用于生产海绵铁使吨钢焦煤消耗下降，节约资源。©2014MidrexTechnologies,Inc.Allrightsreserved.27热反应系统技术•Midrex®和Praxair®作为战略合作伙伴开发提供专有热反应系统技术和设备。•热反应系统TM采用创新的部分氧化技术裂解高分子碳氢化合物为高温高质量合成气用于直接还原。©2014MidrexTechnologies,Inc.Allrightsreserved.28直接还原铁生产与发展现状70%14.1%0.5%25.7%世界直接还原铁工艺产量占全球产量的份额59.7%直接还原工艺没有焦化和烧结工艺，既清洁环保，又能保证产品质量，还可为炼钢提供优质的海绵铁，因而在国外得到很好的应用和发展。302001200420072010201380006000400020002015703767225460403275228000？3060约100200？世界直接还原铁中国直接还原铁万吨4360直接还原铁生产与发展现状31直接还原铁生产与发展现状32工艺缺点优点回转窑原燃料要求高、单位产能投资高、运行费用高、生产稳定性差投资较低隧道窑技术含量低、单机产能小、能耗高、污染严重、产品质量差。投资低转底炉产品品位低、质量差、投资高、生产稳定性差。适用于含锌粉尘处理和复合矿综合利用气基竖炉投资较高、对还原气和原料要求高能耗低，环境友好，可大型化直接还原工艺特点比较高磷铁矿钒钛磁铁矿硼镁铁矿钒钛磁铁矿高磷铁矿硼镁铁矿贫、杂、多元素共生矿：400多亿吨钒钛磁铁矿储量120亿吨----高炉冶炼效率低，V和Ti回收率低；高磷铁矿100亿吨----脱磷技术未解决，无法利用，高品位近40亿吨，低品位60亿吨；菱铁矿、褐铁矿、赤铁矿160亿吨----选矿技术没有解决；硼镁铁矿10亿吨----有价元素未得到充分利用。我国发展直接还原铁的市场方向33我国能源特点：富煤贫油少气，分布不平衡，优质炼焦煤递减。（利用煤制气）我国矿石资源特点：贫多富少，分布不平衡，复合共生矿居多。直接还原炼铁技术在我国一直未得到充分发展和应用，主要原因是国内缺乏廉价的还原气和优质的矿石资源。改善和提高特种钢物理性能；降低生产成本；提高电炉生产能力效率；冶炼优质钢、特种钢的必须原料；弥补我国废钢资源不足；石油套管核电站用钢军用钢汽车用钢桥梁用钢我国发展直接还原铁的市场方向34DRI在炼钢中的应用——DRI与废钢的区别项目DRI废钢尺寸-≤1.5×0.5×0.3m堆比重~1.7t/m30.70t/m3金属收得率~86%~90%C2.0%0.20-0.30%S≤0.03%0.05%P≤0.04%0.05%灰分5.7%2.00%Al2O30.5-1.5%-SiO22.0-3.5%-MgO+CaO0.50-2.70%-Fetotal89%-Femetallic82%-FeO9%金属化率92.00%-有害金属残留元素更低：采用DRI则钢水更为纯净。相反废钢原料的最大问题是金属残留元素。尤其在电炉炼钢过程中无法去除，并在废钢循环再利用过程中不断积累。P和S元素含量更低；脉石和金属化率指标：含有脉石SiO2，金属化率为92%物理性能：DRI孔隙率高、比表面积大装料方式的区别:DRI为连续加入，而废钢是批量加入。35竖炉DRIDRI在炼钢中的应用作为电弧炉炼钢原料（可100%使用）作为转炉炼钢的冷却剂(可用8%)EAFBOF——DRI应用于电炉和转炉炼钢36竖炉DRICCMLFEAF热装铁水电炉炼钢流程废钢BF铁水CCMLFEAFDRI炼钢短流程——DRI炼钢流程和热装铁水炼钢流程对比DRI在炼钢中的应用37DRI在炼钢中的应用DRI为原料的电炉冶炼特点：•采用连续加料方式加入，靠钢液熔池传热熔化；•钢中有害元素降低，力学性能提高，改善了加工性能；•实现平熔池冶炼，短弧埋弧冶炼为主，噪音小；•渣量大（DRI：140kg/t钢，废钢80~110kg/t钢）;•电耗高（100%废钢380kWh/t，100%DRI550kWh/t）。废钢冶炼DRI冶炼电炉炼钢38残留元素及氮含量%CuNiCrN精选废钢0.200.100.100.10100%DRI0.080.050.050.05显著降低钢中残余元素电炉配料屈服强度/Mpa抗拉强度/Mpa延伸率/%加工硬化率n异向性晶粒粒径/微米废钢210340380.21.28.5DRI205325420.221.77.5DRI对铝镇静冷轧钢的力学性质的影响改善力学性能和加工性能DRI在炼钢中的应用有效提高材料的深冲性能39转炉冷却剂废钢铁矿石DRI冷却效应系数14.51.2-2.0备注优质废钢短缺带入杂质多冷却效果好，引入杂质少直接还原铁代替废钢冷却的优越性：（1）代替优质废钢；（2）可作稀释剂，生产特种钢，如低硫钢、低氮钢；（3）可实现自动装料；（4）低碳高金属化率DRI可直接用于钢包冷却。——DRI应用于转炉炼钢DRI在炼钢中的应用40国内某企业采用100tEAF配加10%~30%DRI生产轴承钢每增加1%DRI，[Pb+Sb+As+Sn+Ti]降低0.0003%[Cu]降低0.0016%[Ni]降低0.0005%[Cr]降低0.0003%DRI在炼钢中的