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1、非高炉炼铁非高炉炼铁2009年年9月月直接还原炼铁直接还原炼铁世界直接还原铁世界直接还原铁DRI/HBI产量产量年份年份年份年份产量产量产量产量( (万吨万吨万吨万吨) )200420045460546020052005569956992006200659795979200720076569656920082008685068502007年直接还原铁产量约占世界生铁产量年直接还原铁产量约占世界生铁产量10.5亿吨的亿吨的6.2%工艺工艺工艺工艺(%)(%)20042004200520052006200620072007MidrexMidrex64.164.161.361.359.759.760
2、.460.4HYL-HYL-18.918.919.719.718.418.419.619.6HYL-HYL-1.91.9FinmetFinmet2.92.92.32.32.22.22.12.1其他气基其他气基其他气基其他气基0.10.10.040.040 00 0煤基煤基煤基煤基12.112.116.516.519.719.717.917.9各直接还原工艺生产量的占比各直接还原工艺生产量的占比直直接接还还原原气气基基法法用天然气经裂化用天然气经裂化产出产出H2+CO气体气体作为还原剂作为还原剂,在在竖炉、罐式炉或竖炉、罐式炉或流化床内将矿石流化床内将矿石中的氧化铁还原中的氧化铁还原成海绵铁。成
3、海绵铁。主要有主要有Midrex、HYL、FIOR法等。法等。煤煤基基法法用煤作还原剂用煤作还原剂,在回转窑、隧道在回转窑、隧道窑等设备内将铁窑等设备内将铁矿石中氧化铁还矿石中氧化铁还原成海绵铁。原成海绵铁。主要有主要有FASMET法等法等优点优点1、流程短，直接还原、流程短，直接还原铁铁+电炉炼钢。电炉炼钢。2、不用焦碳，不受炼、不用焦碳，不受炼焦煤短缺的影响。焦煤短缺的影响。3、污染少，取消了焦、污染少，取消了焦炉、烧结等工序。炉、烧结等工序。4、S、P等有害杂质与等有害杂质与有色金属含量低，有利有色金属含量低，有利于电炉冶炼优质钢种。于电炉冶炼优质钢种。缺点缺点1、对原料要求较高。、对原
4、料要求较高。2、气基要有天然气、气基要有天然气（CO+H2）。）。3、煤基要用灰熔点高、煤基要用灰熔点高、反应性好的煤。反应性好的煤。4、海绵铁的价格一般、海绵铁的价格一般比废钢价格要高。比废钢价格要高。竖炉法生产技竖炉法生产技术成熟、设备术成熟、设备可靠、单位投可靠、单位投资少、生产率资少、生产率高（利用系数高（利用系数810t/m3d）、）、单炉产量大单炉产量大（达（达180万万t/a）、产品成）、产品成本低等优点，本低等优点，需天然气等作需天然气等作还原剂，受气还原剂，受气源和地区的限源和地区的限制。制。回转窑法目前回转窑法目前较多，单位投较多，单位投资高、生产率资高、生产率低（利用系数
5、低（利用系数0.42t/m3d)、单炉产量低单炉产量低(1518万万t/a)、生产成本较高。生产成本较高。用煤作燃料和用煤作燃料和还原剂是优点。还原剂是优点。Midrex直接还原工艺直接还原工艺CO+H2 95 %850 900 Midrex生产工艺基本流程生产工艺基本流程Midrex产品成分和生产消耗产品成分和生产消耗MidrexMidrex产品成分产品成分产品成分产品成分项目项目项目项目TFeTFe%FeFe%金属化率金属化率金属化率金属化率%C C%P P%S%S%脉石脉石脉石脉石%堆密度堆密度堆密度堆密度kg/mkg/m3 3DRDR9094909483898389929592951.
6、03.51.03.50.0050.090.0050.090.0010.0320.0010.03286.086.01600190016001900DRIDRI9094909483898389929592950.03.50.03.50.0050.090.0050.090.0010.0320.0010.03286.086.01600190016001900HBIHBI9094909483898389929592950.55.30.55.30.0050.090.0050.090.0010.0320.0010.03286.086.02400260024002600生产消耗生产消耗生产消耗生产消耗项目项目
7、项目项目铁矿石铁矿石铁矿石铁矿石t t天然气天然气天然气天然气GJGJ氧氧氧氧mm3 3电耗电耗电耗电耗KWhKWh水水水水mm3 3工时工时工时工时h/th/t排料温度排料温度排料温度排料温度DRIDRI1.421.422.25*4.182.25*4.18121295951.201.2010.210.24040HDRIHDRI1.451.452.30*4.182.30*4.18121295951.201.2010.210.2700700HBIHBI1.451.452.35*4.182.35*4.18121295951.201.2010.210.28080HYL反应罐法工艺流程气流床粉煤气化为
8、基础的气流床粉煤气化为基础的直接还原炼铁过程直接还原炼铁过程以气流床粉煤气化为基础的直接还原炼铁过程以气流床粉煤气化为基础的直接还原炼铁过程HYL-直接还原炼铁装置图直接还原炼铁装置图HYL-竖炉结构及竖炉结构及边界操作条件边界操作条件HYL-系统的气体成分系统的气体成分(例例)气体主要成分气体主要成分气体主要成分气体主要成分( (摩尔分数摩尔分数摩尔分数摩尔分数)%)%新鲜还原气新鲜还原气新鲜还原气新鲜还原气炉顶气炉顶气炉顶气炉顶气进炉还原气进炉还原气进炉还原气进炉还原气冷却气冷却气冷却气冷却气H H2 287.5887.5848.8348.8385.1985.1982.7882.78COC
9、O11.4011.407.837.8312.2812.2813.1813.18COCO2 20.420.424.304.300.240.240.0620.062H H2 2OO0.0970.09737.1037.100.390.390.760.76CHCH4 40.00340.00340.0400.0400.0380.0380.0640.064H H2 2S+COSS+COS5.615.610.00840.00840.00650.00650.0120.012总流量总流量总流量总流量(m3/t DRI)(m3/t DRI)692.02692.021372.631372.631378.581378
10、.58583.58583.58HYL-改进改进ZR工艺工艺可在其工艺和设备无任何改可在其工艺和设备无任何改动情况下使用焦炉煤气、动情况下使用焦炉煤气、Corex熔融还原炉产生的煤熔融还原炉产生的煤气或者合成气，而其他技术气或者合成气，而其他技术大都需要对其基本配置进行大都需要对其基本配置进行重大改动重大改动。HYL - ZR是一种新型气基是一种新型气基自重整直接还原工艺。可以自重整直接还原工艺。可以利用煤制气、焦炉煤气利用煤制气、焦炉煤气(COG) 、Corex工艺产生的工艺产生的煤气、高炉煤气、氧气顶吹煤气、高炉煤气、氧气顶吹转炉煤气来还原铁矿石转炉煤气来还原铁矿石(球球团矿或球团矿团矿或球
11、团矿/块矿的混合块矿的混合物物) ，生产海绵铁。通过在，生产海绵铁。通过在自身还原段中生成还原气体自身还原段中生成还原气体(现场重整现场重整)实现最佳还原效实现最佳还原效率。率。用煤制气的HYL-ZR工艺BL直接还原工艺直接还原工艺竖炉设计日产竖炉设计日产5t(200kg/h) 比其他煤基炼铁方法减少排放比其他煤基炼铁方法减少排放CO240%、NOX86%、SO281%。还原煤气成分从德士古原始煤气成分点还原煤气成分从德士古原始煤气成分点(H2/CO=0.85)调整到调整到:Midrex 还原气成分点还原气成分点(H2/CO=1.21.7) HYI-还原气成分还原气成分(H2/CO 达到达到7
12、.9)。气基直接还原工艺的操作结果气基直接还原工艺的操作结果矿石矿石矿石矿石/ /球团球团球团球团(kg/t)(kg/t)块矿块矿块矿块矿(kg/t(kg/t) )粉矿粉矿粉矿粉矿(kg/t)(kg/t)天然气天然气天然气天然气(GJ/t)(GJ/t)电功率电功率电功率电功率(KW/t)(KW/t)氧氧氧氧(m3/t(m3/t) )产品产品产品产品MidrexMidrex120012003003009.79.793.093.03030DRI/HBIDRI/HBIHYL-HYL-1181118129529510.710.798983434DRI/HBIDRI/HBIFinmetFinmet150
13、0150013.313.3165165- -HBIHBIFASTMET工艺工艺特点工艺特点:以煤粉为还原剂以煤粉为还原剂,摆摆脱了天然气地域分布脱了天然气地域分布不均的限制不均的限制,对煤质的对煤质的要求也不那么严格要求也不那么严格,故故其应用地域广泛其应用地域广泛; 主要设备为环形转底主要设备为环形转底炉炉,该工艺设备简单该工艺设备简单,投资省投资省,能耗较低能耗较低; 对炉料的强度要求不对炉料的强度要求不高高; 炉料在转底炉内停留炉料在转底炉内停留时间短时间短(约约20 min) ,操操作容易作容易.FASTMET/FASTMETL的流程图的流程图ITmk3工艺流程工艺流程ITmk3-电炉
14、流程和高炉电炉流程和高炉-转炉流程转炉流程CO2排放量估算比较排放量估算比较IDI-DRyIron Process RHF干铁法转底炉流程干铁法转底炉流程高炉炼铁和各种直接还原炼铁的比较高炉炼铁和各种直接还原炼铁的比较工艺名称工艺名称工艺名称工艺名称还原剂还原剂还原剂还原剂还原温度还原温度还原温度还原温度还原时间还原时间还原时间还原时间h h铁的状态和含铁量铁的状态和含铁量铁的状态和含铁量铁的状态和含铁量%适用处适用处适用处适用处高炉炼铁法高炉炼铁法高炉炼铁法高炉炼铁法焦碳焦碳焦碳焦碳155015508 8铁水铁水铁水铁水, ,含铁含铁含铁含铁9696临海临海临海临海, ,煤矿产地煤矿产地煤矿
15、产地煤矿产地直接还原法直接还原法直接还原法直接还原法MidrexMidrex法法法法天然气天然气天然气天然气9009006 6DRI 85DRI 85天然气产地代高炉天然气产地代高炉天然气产地代高炉天然气产地代高炉FastmetFastmet法法法法煤煤煤煤1350135010min10minDRI 78DRI 78炼铁粉尘制球团炼铁粉尘制球团炼铁粉尘制球团炼铁粉尘制球团FastmeltFastmelt法法法法煤煤煤煤13501550135015501 1铁水铁水铁水铁水,96,96代替高炉供应铁水代替高炉供应铁水代替高炉供应铁水代替高炉供应铁水ITmk3ITmk3法法法法煤煤煤煤145014
16、5010min10min粒铁粒铁粒铁粒铁, 97, 97在铁、煤矿产地建厂在铁、煤矿产地建厂在铁、煤矿产地建厂在铁、煤矿产地建厂熔融还原炼铁熔融还原炼铁熔融还原炼铁工艺熔融还原炼铁工艺熔融还原：是指不用高炉冶炼液态生铁的工艺过程，包括熔融还原：是指不用高炉冶炼液态生铁的工艺过程，包括COREX、 FINEX 、HIsmelt等方法。目前世界共计七套生等方法。目前世界共计七套生产装置：其中产装置：其中COREX装置装置5套；套；FINEX装置装置1套；套；HIsmelt装装置置1套；在建套；在建COREX装置装置3套，其中印度套，其中印度2套，中国套，中国1套；熔套；熔融还原装置的生产能力融还原
17、装置的生产能力1100万吨。万吨。COREX 是奥钢联开发的一种用煤和球团矿(块矿) 生产铁水的新炼铁工艺,也是目前唯一产业化的熔融还原炼铁工艺,它生产的铁水质量能与高炉铁水相当,和高炉工艺相比,它不仅能使用非炼焦煤直接炼铁,而且工艺流程短、投资省、生产成本低、污染少。C2000 目前作业率大于94 % ,使用85 %球团矿和15 %块矿时,煤耗可达950 kg/ t (包括4 %焦炭) ,氧耗580 m3 / t ,铁水硫的质量分数低于0. 02 % , 硅的质量分数0. 4 %016 %。熔融还原装置统计表熔融还原装置统计表公司公司公司公司装置名称装置名称装置名称装置名称数量数量数量数量能
18、力（万吨能力（万吨能力（万吨能力（万吨/ /年）年）年）年）投投投投产时间产时间ISCORISCORCOREX-1000COREX-10001 1303019891989年末年末年末年末 ( (现现已停已停已停已停产产) )POSCOPOSCOCOREX-2000COREX-20001 1808019951995年年年年1111月月月月SALDANHASALDANHACOREX-2000COREX-20001 1808019981998年年年年JINDALJINDALCOREX-2000COREX-20002 216016019991999年年年年8 8月、月、月、月、20012001年年年年
19、4 4月月月月宝宝宝宝钢钢COREX-3000COREX-30001 115015020072007年年年年西澳西澳西澳西澳KWINANAKWINANAHIsmeltHIsmelt1 1808020052005年年年年POSCOPOSCOFINEXFINEX1 1808020032003年年年年5 5月月月月POSCOPOSCOFINEXFINEX1 115015020072007年年年年ESSARESSARCOREX-2000COREX-20002 2170170在建在建在建在建宝宝宝宝钢钢COREX-3000COREX-30001 1150150在建在建在建在建780+320780+320
20、COREX 3000 熔融还原炼铁工艺熔融还原炼铁工艺 物料平衡物料平衡 收入项收入项 / kg/ kg支出项支出项 / kg/ kg焦煤焦煤 947.00 947.00 生铁生铁 10001000O O2 2803.39803.39炉渣炉渣334.36334.36N N2 2 37.50 37.50 煤气煤气 2047.592047.59熔剂熔剂 335.00 335.00 水水 135.79135.79矿石矿石 1438.50 1438.50 炉尘炉尘 43.6543.65总计总计 3561.39 3561.39 总计总计 3561.393561.39系统热平衡系统热平衡热收入项热收入项热
21、量热量/kJ/kJ百分数百分数/%/%热支出项热支出项热量热量/kJ/kJ百分数百分数/%/%成渣热 190160.221.31氧化物的分解与脱硫 6831029.0546.99碳素氧化热 1243134585.51碳酸盐分解热 497258.123.42H2氧化热 182689712.57水蒸汽带走热 69755.460.48CH4生成热 88741.570.61游离水蒸发热 133389.640.92水分分解吸热 627057.164.31铁水带走热 11730008.07炉渣带走热 588473.64.05煤分解热 11693368.04炉尘带走热 54610.930.38煤气带走热 1
22、693433.911.65热损失 1699800.6111.69合计14537144 10014537144 100COREX C3000主要设计指标主要设计指标项目项目项目项目数值数值数值数值铁水年产量，万铁水年产量，万铁水年产量，万铁水年产量，万t/at/a150150铁水小时产量，铁水小时产量，铁水小时产量，铁水小时产量，t/ht/h180180作业率，作业率，作业率，作业率，h/ah/a84008400铁水温度，铁水温度，铁水温度，铁水温度，14801480渣量，渣量，渣量，渣量，kg/tkg/t350350输出煤气量，万输出煤气量，万输出煤气量，万输出煤气量，万NmNm3 3/h/h
23、2929输出煤气热值，输出煤气热值，输出煤气热值，输出煤气热值，KJ/NmKJ/Nm3 382008200煤耗量煤耗量煤耗量煤耗量( (含水含水含水含水5%5%计计计计) )，kg/tkg/t931931小块焦碳耗量小块焦碳耗量小块焦碳耗量小块焦碳耗量( (粒度粒度粒度粒度840mm)840mm)，kg/tkg/t4949铁矿、球团矿、块矿耗量，铁矿、球团矿、块矿耗量，铁矿、球团矿、块矿耗量，铁矿、球团矿、块矿耗量，kg/tkg/t14641464COREX C3000主要设计指标主要设计指标项目项目项目项目数值数值数值数值石灰石耗量，石灰石耗量，石灰石耗量，石灰石耗量，kg/tkg/t163
24、163白云石耗量，白云石耗量，白云石耗量，白云石耗量，kg/tkg/t144144石英耗量，石英耗量，石英耗量，石英耗量，kg/tkg/t3737氧气耗量（纯度氧气耗量（纯度氧气耗量（纯度氧气耗量（纯度99.5%99.5%），），），），Nm3/tNm3/t528528氮气耗量，氮气耗量，氮气耗量，氮气耗量，Nm3/tNm3/t7575电力消耗，电力消耗，电力消耗，电力消耗，KWh/tKWh/t9090新水消耗，新水消耗，新水消耗，新水消耗，m3/tm3/t1.331.33天然气耗量，天然气耗量，天然气耗量，天然气耗量，Nm3/tNm3/t1.51.5回收能源，回收能源，回收能源，回收能源，M
25、J/tMJ/t1339313393工序能耗，工序能耗，工序能耗，工序能耗，MJ/tMJ/t1280812808COREX 3000 熔融还原炼铁工艺熔融还原炼铁工艺与高炉炼铁工艺能耗比较与高炉炼铁工艺能耗比较高炉炼铁工艺的最大优点是热效率高。对COREX3000熔融还原炼铁工艺进行物料平衡和热平衡计算,并与综合燃料比为548.15 kg/t (煤比为140 kg/t )的高炉热平衡计算结果比较,COERX的吨铁热量消耗远高于高炉的热耗。COERX的吨铁热耗为14537144 kJ/t 高炉的吨铁热耗为11404207 kJ/t COERX比高炉多耗热比高炉多耗热3132937 kJ/t ,相当
26、于高炉总相当于高炉总热收入的热收入的27.5%。COREX 3000 熔融还原炼铁工艺熔融还原炼铁工艺与高炉炼铁工艺能耗比较与高炉炼铁工艺能耗比较生产实践表明生产实践表明,COREX ,COREX 生产的铁水质量与高炉相当生产的铁水质量与高炉相当, ,在环境保护方面有巨大优势。在环境保护方面有巨大优势。它存在的主要问题在于要求使用粒径它存在的主要问题在于要求使用粒径6 640 mm 40 mm 的的块煤及少量焦炭块煤及少量焦炭, ,吨铁氧耗较高吨铁氧耗较高, ,但它产出大量有价但它产出大量有价值的中热值煤气。值的中热值煤气。COREX COREX 工艺和相同产能的焦炉工艺和相同产能的焦炉+ +
27、 烧结烧结+ + 高炉工艺高炉工艺相比相比, ,二者的煤耗之比为二者的煤耗之比为:1. 1 :1. 1 0. 62 t/ t ;0. 62 t/ t ;氧耗之比氧耗之比为为:540 :540 (50 + (50 + 热风热风) m3 / t ;) m3 / t ;而能源输出量之比为而能源输出量之比为:15 :15 4 GJ / t 4 GJ / t 。成分成分成分成分COCOCO2CO2H2H2H2OH2OCH4CH4N2/ArN2/ArH2SH2S灰尘灰尘灰尘灰尘数量数量数量数量38-4538-4530-3530-3515-2315-23饱和饱和饱和饱和1-21-2平衡平衡平衡平衡10010
28、05 5COREX 3000 熔融还原炼铁工艺熔融还原炼铁工艺与高炉炼铁工艺能耗比较与高炉炼铁工艺能耗比较COREX 输出煤气的成分和数量与此工艺所用煤的种类和成分有关 ,通常煤气的吨铁发生量约为1800 m3 ,发热量为7500 kJ / m3 ,绝热点火温度为1780 ,接近于天然气的1940 ,略高于高炉煤气的1450 。传统工艺流程先进钢厂与传统工艺流程先进钢厂与COREX新工艺钢厂新工艺钢厂排放量比较排放量比较项目项目项目项目新水用量新水用量新水用量新水用量M3/tM3/t钢钢钢钢废水废水废水废水M3/tM3/t钢钢钢钢SOSO2 2Kg/tKg/t钢钢钢钢烟粉尘烟粉尘烟粉尘烟粉尘K
29、g/tKg/t钢钢钢钢CODCODKg/tKg/t钢钢钢钢NOxNOxKg/tKg/t钢钢钢钢生产水生产水生产水生产水复用率复用率复用率复用率%宝钢股份公司宝钢股份公司宝钢股份公司宝钢股份公司20032003年年年年4.574.571.071.071.781.780.770.770.0540.0541.871.8797.697.6宝钢股份公司宝钢股份公司宝钢股份公司宝钢股份公司20042004年年年年4.074.071.031.032.132.130.570.570.0520.052N.DN.D97.797.7蒂森钢铁公司蒂森钢铁公司蒂森钢铁公司蒂森钢铁公司20042004年年年年3.23.2
30、0.080.08N.DN.D0.50.5N.DN.DN.DN.D9696浦项钢铁公司浦项钢铁公司浦项钢铁公司浦项钢铁公司20022002年年年年3.493.491.271.270.950.950.230.230.01140.01141.041.049898撒丹那撒丹那撒丹那撒丹那COREXCOREX厂厂厂厂20032003年年年年2.542.540 00.380.380.360.360 00 0100100高炉与COREX的废水污染比较单位单位单位单位(g/t)(g/t)高炉流程高炉流程高炉流程高炉流程COREXCOREX流流流流程程程程耗氧成分耗氧成分耗氧成分耗氧成分29.9829.9817
31、.7617.76酚酚酚酚6026020.040.04氰氰氰氰1201200.010.01氨氨氨氨15151111FINEX熔融还原工艺流程高炉与FINEX工艺的环保比较单位单位单位单位( (g/tg/t) )高炉高炉高炉高炉FINEXFINEX附加设备附加设备附加设备附加设备焦炉焦炉焦炉焦炉+ +烧结烧结烧结烧结制氧制氧制氧制氧粉尘粉尘粉尘粉尘1.21.20.130.13SOSO2 21.41.40.050.05NONOX X1.11.10.110.11FINEX和高炉流程生产成本比较据浦项产业科学研究院资料, 直接使用粉矿作原料,FINEX的成本比高炉低15%。另据沙钢和毕梦林、薛传钊的考察
32、报告, 预计同一地点的FINEX生产成本要比高炉低20%左右。重庆钢铁设计院按中国条件对1500高炉和FINEX的单位铁水制造成本进行详细分析, 并得出以下两组数据:1、按历年回归价计算, FINEX吨铁成本为843.5元, 高炉吨铁成本为963.1元, 吨铁成本约低12.4%。2、按2004年1季度价格计算,FINEX 吨铁成本为1203.5元, 高炉吨铁成本为1390.4元, 吨铁成本约低13.4%。几份资料都说明吨铁成本比高炉约低12.4%20%。据有关设计院测算, 当建设两座C2000的COREX装置和一座MIDREX竖炉时, 可年产铁水130万吨,DRI80万吨, 每吨铁载体的平均生
33、产成本为919元, 不仅低于废钢(国产的和进口的)价值, 且含杂质少, 对提高电炉钢的质量十分有利。FINEX和高炉投资比较据重庆钢铁设计院资料, 对年产铁水105万吨规模的炼铁系统进行投资比较, 高炉系统为103500万元,FINEX系统为120860万元, 高炉投资较低, 仅为的FINEX的86%, 而FINEX系统投资偏高的原因在于技术费用高。据韩国产业科技研究院资料, FINEX系统的投资低, 仅为高炉系统70%。据分析重庆院资料主要受技术费用高的影响, 据说包括部分设备在内的技术费用高达46.5%, 浦项资料可能是按预还原料不压块采用空气输送的方案测算, 现在需要热压块输送, 就要增
34、加费用。HIsmelt熔融还原工艺流程熔融还原工艺流程HIsmelt熔融还原工艺流程熔融还原工艺流程国内行业投资还没有比较标准。目前就单独建设HIsmelt工厂的投资与同产量高炉相比较还是高, 只有和烧结、焦化等设备联合计算才可以体现总体投资低, 但是考虑到设备的国产化, HIsmelt装置应该低于现代化高炉的投资。几种熔融还原炼铁工艺技术的比较几种熔融还原炼铁工艺技术的比较类别类别类别类别COREXCOREXFinexFinexHIsmeltHIsmelt技术成熟度及风险技术成熟度及风险技术成熟度及风险技术成熟度及风险较成熟、风险较小较成熟、风险较小较成熟、风险较小较成熟、风险较小较成熟但有
35、嫁接的接口较成熟但有嫁接的接口较成熟但有嫁接的接口较成熟但有嫁接的接口问题，有一定风险问题，有一定风险问题，有一定风险问题，有一定风险正在试验中，有较大的正在试验中，有较大的正在试验中，有较大的正在试验中，有较大的风险风险风险风险原、燃料要求原、燃料要求原、燃料要求原、燃料要求块矿、块煤、球团、块矿、块煤、球团、块矿、块煤、球团、块矿、块煤、球团、少量粉矿和焦碳少量粉矿和焦碳少量粉矿和焦碳少量粉矿和焦碳粉矿、块煤、少量焦碳粉矿、块煤、少量焦碳粉矿、块煤、少量焦碳粉矿、块煤、少量焦碳粉矿、粉煤粉矿、粉煤粉矿、粉煤粉矿、粉煤投资成本投资成本投资成本投资成本较高较高较高较高最高最高最高最高较低较低较
36、低较低生产成本生产成本生产成本生产成本较高较高较高较高较低较低较低较低最低最低最低最低系统结构系统结构系统结构系统结构复杂复杂复杂复杂最复杂最复杂最复杂最复杂较简单较简单较简单较简单产品产品产品产品铁水和煤气、使用好铁水和煤气、使用好铁水和煤气、使用好铁水和煤气、使用好煤气是效益的关键煤气是效益的关键煤气是效益的关键煤气是效益的关键铁水和煤气、使用好煤铁水和煤气、使用好煤铁水和煤气、使用好煤铁水和煤气、使用好煤气是效益的关键气是效益的关键气是效益的关键气是效益的关键铁水不适合直接炼钢铁水不适合直接炼钢铁水不适合直接炼钢铁水不适合直接炼钢低热值煤气利用低热值煤气利用低热值煤气利用低热值煤气利用环
37、保排放环保排放环保排放环保排放良好良好良好良好良好良好良好良好良好良好良好良好指标项目指标项目指标项目指标项目COREXCOREX（南非）（南非）（南非）（南非）FinexFinex（韩国）（韩国）（韩国）（韩国）HIsmeltHIsmelt（澳大利亚）（澳大利亚）（澳大利亚）（澳大利亚）几种熔融还原炼铁工艺技术的比较几种熔融还原炼铁工艺技术的比较类别类别类别类别COREXCOREXFinexFinexHIsmeltHIsmelt原料（原料（原料（原料（mmmm）630630块矿块矿块矿块矿+1015+1015球球球球团团团团铁矿粉铁矿粉铁矿粉铁矿粉铁矿粉铁矿粉铁矿粉铁矿粉0606还原剂（还原
38、剂（还原剂（还原剂（mmmm）840840非焦煤粉非焦煤粉非焦煤粉非焦煤粉非焦煤粉非焦煤粉非焦煤粉非焦煤粉非焦煤粉非焦煤粉非焦煤粉非焦煤粉预热预还原设备预热预还原设备预热预还原设备预热预还原设备竖炉竖炉竖炉竖炉流化床流化床流化床流化床循环流化床循环流化床循环流化床循环流化床预热温度（预热温度（预热温度（预热温度（）800800750750850850预还原率（预还原率（预还原率（预还原率（%）9090809080902222二次燃烧率（二次燃烧率（二次燃烧率（二次燃烧率（%）0 05 560806080终还原反应器终还原反应器终还原反应器终还原反应器竖炉型熔融气化炉竖炉型熔融气化炉竖炉型熔融气
39、化炉竖炉型熔融气化炉竖炉型熔融气化炉竖炉型熔融气化炉竖炉型熔融气化炉竖炉型熔融气化炉立式铁浴炉立式铁浴炉立式铁浴炉立式铁浴炉传热效率（传热效率（传热效率（传热效率（%） 80808585煤耗（煤耗（煤耗（煤耗（kg/tkg/t）900100090010001000110010001100900950900950氧耗（氧耗（氧耗（氧耗（mm3 3/t /t）520520540540235235几种熔融还原炼铁工艺技术的比较几种熔融还原炼铁工艺技术的比较类别类别类别类别COREXCOREXFinexFinexHIsmeltHIsmelt煤气量（煤气量（煤气量（煤气量（m3/tm3/t）180018
40、002000200027652765煤气热值煤气热值煤气热值煤气热值（MJ/m3MJ/m3）7.07.03.23.2预还原料金属化率预还原料金属化率预还原料金属化率预还原料金属化率(%)(%)9295929580858085铁水温度铁水温度铁水温度铁水温度( () )145015501450155014501550145015501440153014401530铁水成分铁水成分铁水成分铁水成分(%)(%)C:4.3; Si:0.35C:4.3; Si:0.35S:0.04; P:0.09S:0.04; P:0.09C:4.05.0; Si:0.20.8C:4.05.0; Si:0.20.8S:
41、S:0.03; P: 0.03; P: 0.10.1C:3.8; C:3.8; SiSi: :0.010; S: 0.010; S: 0.08; P0.08; P0.03 0.03 渣中渣中渣中渣中FeOFeO含量高含量高含量高含量高主要设备主要设备主要设备主要设备还原竖炉还原竖炉还原竖炉还原竖炉+ +熔融气化炉熔融气化炉熔融气化炉熔融气化炉+ +制氧机制氧机制氧机制氧机多级流化床多级流化床多级流化床多级流化床+DRI+DRI密压密压密压密压块设备块设备块设备块设备+ +熔融气化炉熔融气化炉熔融气化炉熔融气化炉+ +制氧机制氧机制氧机制氧机原料破碎原料破碎原料破碎原料破碎+ +循环流化床循环流
42、化床循环流化床循环流化床+ +熔融炉熔融炉熔融炉熔融炉+ +制氧机制氧机制氧机制氧机成熟程度成熟程度成熟程度成熟程度20072007年年年年1111月月月月2626日日日日150150万吨万吨万吨万吨/ /年项目年项目年项目年项目竣工投产竣工投产竣工投产竣工投产20072007年年年年5 5月月月月3030日日日日150150万万万万吨吨吨吨/ /年项目年项目年项目年项目竣工投产竣工投产竣工投产竣工投产20052005年年年年1111月月月月8080万吨万吨万吨万吨/ /年项目年项目年项目年项目竣工投产竣工投产竣工投产竣工投产高炉、高炉、COREX、Finex等技术等技术生铁质量比较生铁质量比
43、较工艺工艺工艺工艺高炉高炉高炉高炉COREXCOREXFinexFinexHIsmeltHIsmeltROMELTROMELT还原剂还原剂还原剂还原剂焦碳焦碳焦碳焦碳块煤块煤块煤块煤块煤块煤块煤块煤粉煤粉煤粉煤粉煤粉煤粉煤粉煤粉煤矿石矿石矿石矿石块矿块矿块矿块矿块矿块矿块矿块矿粉矿粉矿粉矿粉矿粉矿粉矿粉矿粉矿粉矿粉矿粉矿粉矿出炉温度出炉温度出炉温度出炉温度14501550145015501450155014501550145015501450155014401530144015301350150013501500WW（C C）%4.05.04.05.04.05.04.05.04.05.04.0
44、5.03.04.23.04.24.04.84.04.8WW（SiSi）%0.20.80.20.80.20.80.20.80.20.80.20.80.010.010.010.01WW（S S）%0.010.050.010.050.010.050.010.050.010.050.010.050.150.250.150.250.150.250.150.25WW（N N）1010-6-66060202020201501506060现有主要炼铁方法现有主要炼铁方法主要技术经济指标比较主要技术经济指标比较主要技术经济指标比较主要技术经济指标比较项目项目项目项目特大型高炉特大型高炉特大型高炉特大型高炉小型高
45、炉小型高炉小型高炉小型高炉COREXCOREXFINEXFINEXHIsmeltHIsmelt燃料比燃料比燃料比燃料比(kg/t)(kg/t)5005006006001000100010001000800800入炉焦比入炉焦比入炉焦比入炉焦比(kg/t)(kg/t)280280450450501805018050180501800 0煤比煤比煤比煤比(kg/t)(kg/t)210210150150820950820950820950820950800800粒度粒度粒度粒度mmmm0303030310401040104010400606氧耗氧耗氧耗氧耗(m(m3 3/t)/t)200200808
46、0550550550550300300输出煤气输出煤气输出煤气输出煤气量量量量(m(m3 3/t)/t)1500150017001700170017001700170022002200煤气热值煤气热值煤气热值煤气热值(KJ/m(KJ/m3 3) )3140314037673767753575357535753525122512现有主要炼铁方法现有主要炼铁方法主要技术经济指标比较主要技术经济指标比较主要技术经济指标比较主要技术经济指标比较项目项目项目项目特大型高炉特大型高炉特大型高炉特大型高炉小型高炉小型高炉小型高炉小型高炉COREXCOREXFINEXFINEXHIsmeltHIsmelt最大
47、炉缸面积最大炉缸面积最大炉缸面积最大炉缸面积利用系数利用系数利用系数利用系数( (生产率生产率生产率生产率) )(t/m(t/m2 2d)d)70706363636363635050日产铁能力日产铁能力日产铁能力日产铁能力( (t/dt/d) )25001200025001200010002500100025002000440020004400200044002000440020002000铁水铁水铁水铁水w(Sw(S)%)%0.030.030.030.030.050.050.050.050.100.10高温区高温区高温区高温区活动部件活动部件活动部件活动部件无无无无无无无无多多多多多多多多较
48、多较多较多较多年设备利用率年设备利用率年设备利用率年设备利用率%98989898939380803030铁水成本铁水成本铁水成本铁水成本%1.01.01.01.01.31.31.31.31.01.0全流程全流程全流程全流程单位投资单位投资单位投资单位投资1.01.00.80.80.90.91.31.30.70.7COREX和直接还原联产使用使用COREX煤气用煤气用Midrex生产生产HBI工艺工艺C2000及及Midrex800熔融还原熔融还原/直接还直接还原炼铁流程原炼铁流程萨尔达纳萨尔达纳Corex C2000每吨铁水输出热值为每吨铁水输出热值为7350 kJ /m3 的煤气的煤气(CO
49、 +H2 65%) 2000 m3 左右左右,经过脱经过脱CO2 处理后才能送入处理后才能送入Midrex竖炉作还原气竖炉作还原气,一般经过处理一般经过处理后的热煤气中后的热煤气中CO 含量为含量为65% , H2 为为20%。生产直接还原铁时球团矿和块矿比。生产直接还原铁时球团矿和块矿比为为42 58,Midrex竖炉的设备利用率为竖炉的设备利用率为90% ,年产量约为年产量约为75万万t,直接还原铁的金属直接还原铁的金属化率化率92% ,含碳含碳1. 6%。撒丹那钢厂撒丹那钢厂C2000及及Midrex800熔融熔融还原还原/直接还原联合炼铁工艺的效果直接还原联合炼铁工艺的效果吨钢固废为吨
50、钢固废为吨钢固废为吨钢固废为0.9kg/t0.9kg/t，炉渣、含铁泥尘、轧钢铁鳞、，炉渣、含铁泥尘、轧钢铁鳞、，炉渣、含铁泥尘、轧钢铁鳞、，炉渣、含铁泥尘、轧钢铁鳞、除尘灰等被全部被循环利用，或制成水泥或建材；除尘灰等被全部被循环利用，或制成水泥或建材；除尘灰等被全部被循环利用，或制成水泥或建材；除尘灰等被全部被循环利用，或制成水泥或建材；吨钢耗水吨钢耗水吨钢耗水吨钢耗水2.54m2.54m3 3/t /t，无废水排放；降尘量，无废水排放；降尘量，无废水排放；降尘量，无废水排放；降尘量0.36kg/t0.36kg/t；排放；排放；排放；排放SO2SO20.38kg/t0.38kg/t。由于煤
51、气梯级循环利用，由于煤气梯级循环利用，由于煤气梯级循环利用，由于煤气梯级循环利用，1t1t煤可生产煤可生产煤可生产煤可生产1t1t铁水和铁水和铁水和铁水和1t1t直直直直接还原铁，钢厂每吨热轧产品仅耗煤接还原铁，钢厂每吨热轧产品仅耗煤接还原铁，钢厂每吨热轧产品仅耗煤接还原铁，钢厂每吨热轧产品仅耗煤570kg/t570kg/t，耗液，耗液，耗液，耗液化气化气化气化气12kg/t12kg/t，耗焦碳，耗焦碳，耗焦碳，耗焦碳86kg/t86kg/t，耗电，耗电，耗电，耗电1150KWh/t1150KWh/t，实，实，实，实现了真正的废水和固体废弃物零排放，清洁生产和现了真正的废水和固体废弃物零排放，
52、清洁生产和现了真正的废水和固体废弃物零排放，清洁生产和现了真正的废水和固体废弃物零排放，清洁生产和能耗达到了国际先进水平。能耗达到了国际先进水平。能耗达到了国际先进水平。能耗达到了国际先进水平。COREX与HYL熔融还原/直接还原炼铁流程南非SALDANHA钢厂项目工艺流程韩宝钢铁公司韩宝钢铁公司第三炼钢联合厂第三炼钢联合厂生产流程生产流程印度金达尔、浦项生产铁水和发电流程印度金达尔、浦项生产铁水和发电流程高炉流程和高炉流程和COREX/MIDREX流程流程投资比较投资比较项目项目项目项目2500m32500m3高炉高炉高炉高炉+ +焦炉焦炉焦炉焦炉+ +烧结烧结烧结烧结2COREX2CORE
53、XMidrexMidrex2Cor+Mid2Cor+Mid基建投资基建投资基建投资基建投资( (亿元亿元亿元亿元) )71.3071.3054.0054.0016.0016.0070.7070.70年产量年产量年产量年产量( (万吨万吨万吨万吨) )2002001501506060210210单位投资单位投资单位投资单位投资( (元元元元/t)/t)35653565360036002783278333673367注注注注: :含码头、料场、制氧站、锅炉房。含码头、料场、制氧站、锅炉房。含码头、料场、制氧站、锅炉房。含码头、料场、制氧站、锅炉房。几种方案的工序能耗比较几种方案的工序能耗比较(kg
54、ce/t)序序序序号号号号工序名称工序名称工序名称工序名称电炉方案电炉方案电炉方案电炉方案转炉方案转炉方案转炉方案转炉方案宝钢宝钢宝钢宝钢(1995(1995年年年年) )产品产量产品产量产品产量产品产量( (万吨万吨万吨万吨) )工序能耗工序能耗工序能耗工序能耗(kgce/t)(kgce/t)产品产量产品产量产品产量产品产量( (万吨万吨万吨万吨) )工序能耗工序能耗工序能耗工序能耗(kgce/t)(kgce/t)1 1熔融还原炉熔融还原炉熔融还原炉熔融还原炉7575508508140140498498产钢产钢产钢产钢822.78822.78万吨万吨万吨万吨2 2竖炉竖炉竖炉竖炉656544
55、144175754334333 3电电电电( (转转转转) )炉炉炉炉钢水钢水钢水钢水140.6140.6124124钢水钢水钢水钢水260.4260.419.719.74 4连铸连铸连铸连铸136.4136.48.28.2136.4136.48.28.25 5热轧热轧热轧热轧13513543.443.413513543.443.46 6吨钢综合能耗吨钢综合能耗吨钢综合能耗吨钢综合能耗0.7900.7900.7150.7150.7800.780几种其他工艺方法几种其他工艺方法低焦比高炉炼铁新工艺低焦比高炉炼铁新工艺回收处理含锌铅钢厂粉尘的回收处理含锌铅钢厂粉尘的OXY-CUP炉炉(小高炉小高炉
56、)链蓖机一回转窑生产氧化球团工艺链蓖机一回转窑生产氧化球团工艺隧道窑固体碳还原铁粉工艺流程隧道窑固体碳还原铁粉工艺流程一种低焦比高炉炼铁新工艺流程示意一种低焦比高炉炼铁新工艺流程示意一种低焦比高炉炼铁新工艺流程示意一种低焦比高炉炼铁新工艺流程示意中国发明专利200810033923. 1 提出了一种低焦比高炉炼铁新工艺将粉煤气化形成高温热煤气喷入高炉以煤代焦。其主要特点是,将干粉煤在气化炉内进行加压气化,产生的热煤气用净化脱除CO2 后的冷高炉煤气激冷到9501 050 ,然后喷入高炉炉身中部软熔带根部上面,使高炉炉料在到达软熔带时金属化率达到90 %95 % ,这样可将大型高炉的焦比降低到200 kg/ t 以下。一种低焦比高炉炼铁新工艺流程示意一种低焦比高炉炼铁新工艺流程示意本方法避开了高炉炉腹煤气量指数的限制,在低于炉料流态化流速下可通过提高还原气流速强化直接还原过程,使炉身达到接近MIDREX的高生产率,炉缸采用全氧喷煤强化熔炼,具有氧气化铁炉的效率,生产率可望比传统高炉高出30 %50 %。蒂森用于回收处理含锌铅钢厂粉尘的蒂森用于回收处理含锌铅钢厂粉尘的OXY-CUP炉炉(小高炉小高炉)链蓖机一回转窑生产氧化球团工艺瑞典瑞典Hoganas 公司隧道窑公司隧道窑固体碳固体碳还原铁粉还原铁粉工艺流程工艺流程传统钢铁生产流程中的传统钢铁生产流程中的CO2排放源分布排放源分布
