炼铁生产的演变课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,炼铁生产的演变,刘云彩,11/16/2024,1,1,，高炉的发明,炼铁生产的第一 次革命,2,，直接还原,块炼铁的“复活”,3,熔融还原,炼铁二次革命、革高炉的命,结 语,11/16/2024,2,铁器时代，开启了人类的新纪元,早期生产铁用块炼炉,11/16/2024,3,块炼铁效率太低，,消耗太高，,质量难以稳定，,新的炼铁方法在迫切需要中诞生，,块炼炉被淘汰，,是生产发展的必然结果。,11/16/2024,4,1,，高炉的发明,炼铁生产的第一次革命,11/16/2024,5,随着高炉容积扩大，,高炉有效高度也随之增高，,5580m3,高炉的有效高度，,已经,35,公尺。,11/16/2024,6,由于高炉自身的发展，给高炉带来空前的困难：,1,），生产的烧结矿、球团矿，必须满足大 高炉的要求，造成严重的粉尘污染和大气污染。焦炭生产，造成严重的大气、水及粉尘污染。,11/16/2024,7,2,），高炉生产，耗用主焦煤太多，,而它的储量比例较少，,给高炉后续发展，带来危机感。,3,），高炉规模大，铁、烧、焦生产设备庞大,、复杂，生产流程过长，,增加了投资，降低了竞争力。,11/16/2024,8,钢铁生产的长流程，遇到空前挑战，,各种新流程、新方法，不断涌现，,炼铁革命在悄悄的进行。,11/16/2024,9,2,，直接还原,块炼铁的“复活”,11/16/2024,10,高炉出现，在世界范围迅速发展。,但在缺少焦煤的地区，,直接还原法一直存在。,高炉越发展，无需炼焦煤的炼铁方法，,越得到重视，几十钟新的方法被开发出来,11/16/2024,11,图,1,，,DRI,产量占,世界,生铁产量的比例,11/16/2024,12,表,1,世界及主要国家直接还原铁产量，百万顿,年 代,1980,1981,1982,1983,1984,1985,1986,1987,1988,1989,1990,1991,1992,墨西哥,1.86,1.94,1.71,1.79,1.67,1.61,1.37,1.56,1.68,2.18,2.48,2.47,2.44,特立尼达,0.02,0.19,0.24,0.28,0.24,0.23,0.38,0.49,0.59,0.69,0.7,0.7,0.68,委内瑞拉,1.12,1.45,2,2.23,2.4,2.56,2.89,2.94,2.57,2.18,3.02,4.02,4.23,埃及,0.03,0.47,0.77,0.8,0.71,0.62,0.85,南非,0.12,0.12,0.1,0.23,0.27,0.42,0.79,0.84,0.73,0.84,0.9,0.91,0.91,伊朗,0.33,0.33,0.33,0.33,0.03,0.09,0.29,0.7,0.83,沙特阿拉伯,0.01,0.35,0.73,0.99,1.17,1.04,1.08,1.21,1.09,1.12,1.61,印度,0.03,0.03,0.03,0.13,0.08,0.09,0.17,0.19,0.19,0.26,0.61,1.15,1.44,全世界,7.36,8.08,7.31,7.8,9.23,11.16,12.53,13.66,14.24,15.7,17.88,18.94,20.419,11/16/2024,13,(,续前表,),1993,1994,1995,1996,1997,1998,1999,2000,2001,2002,2003,2004,年 代,2.73,3.24,3.7,3.9,4.54,5.68,6.23,5.83,3.67,4.9,5.62,6.54,墨西哥,0.73,0.94,1.05,1.07,1.24,1.14,1.3,1.53,2.31,2.32,2.28,2.36,特立尼达,4.51,4.71,4.72,5.34,5.36,5.06,5.05,6.69,6.18,6.89,6.9,7.83,委内瑞拉,0.85,0.78,0.85,0.83,1.19,1.61,1.67,2.11,2.37,2.53,2.87,3.02,埃及,0.87,0.98,0.95,0.9,1.09,1.05,1.16,1.53,1.56,1.55,1.54,1.63,南非,1.65,2.63,3.23,3.81,4.38,3.69,4.12,4.74,5,5.28,5.62,6.41,伊朗,2.01,2.11,2.13,2.3,2.11,2.27,2.36,3.09,2.88,3.29,3.29,3.41,沙特阿拉伯,2.21,3.12,4.28,4.84,5.26,5.26,5.11,5.44,5.59,6.59,7.67,9.37,印度,23.74,27.53,31.15,33.25,35.87,36.96,38.33,42.52,37.95,45.08,49.45,54.60,全世界,11/16/2024,14,2004,年全球,DRI,产量,5460,万吨，,其中印度产,957,万吨，占第一位。,委内瑞拉、墨西哥、伊朗，,产量分别为第,2,、,3,、,4,位。,11/16/2024,15,图,2,，,2004,年主要生产过程的产品比例,【5】,11/16/2024,16,表,2,，直接还原生产的主要流程,生产设施,流化床,竖炉,回转炉,转底炉,还原剂,气基,FINMET,（,ICH,）,MIDREX,HYL-,HYL-,煤基,CIRCOFER,SL/RN,Jindal,DRC,DAV,CODIR,FASTMET,COMET,反应温度，,700;,950,700-1000,1000-1100,1200-1400,11/16/2024,17,前已讨论过高炉生产流程的根本缺陷：,1,）必需焦炭，由此导致炼焦煤的危机,和焦化系统庞大。,2,）炉料必需造块，导致生产系统复杂、庞大，,建设投资过大。,3,（系统庞大，气、水、粉尘污染,及,CO2,排放，很难治理。,11/16/2024,18,取代高炉，必须克服高炉的上述缺点。,表中各过程，气基的污染较轻，,与高炉比较，有明显的优势。,11/16/2024,19,不需焦炭，克服了高炉所遇到的困难。,成熟的气基法是使用竖炉的,MIDREX,和,YL-,，,它们必须使用块矿；,而且气基生产，主要以天然气为还原剂，,这些方法，适用于盛产石油国家。,随着石油、天然气价格攀升，,这些方法也将受到挑战。,11/16/2024,20,气基流化法，使用粉矿，,是战胜高炉的较好方法。,矿粉通过喷吹，进入反应器，,省掉了造块工序，沿流化的路走下去，,是有希望取代高炉的方法。,11/16/2024,21,煤基方法：,不需焦炭，,我国煤的资源较多，,比气基有更广阔的使用天地。,11/16/2024,22,但它的污染，虽比高炉系统好许多，,依然较气基法差很多。,CIRCOFER,法使用粉矿，省了造块系统，,克服了高炉的主要缺陷，,是煤基直接还原最有希望的方向。,回转窑是煤基还原最通用的工具，,但它对煤的要求较高，不能使用粉矿，,也具有高炉的主要缺点。,11/16/2024,23,转底炉法虽然造球，由于料球放在转底炉内，,球相对静止，炉料不需很高强度，,铁矿粉与煤粉混合加粘结剂压成球，,干燥后装入转底炉，,在,1400OC,以上高温还原，渣铁分离。,这是直接还原法的革命，,自有,“,块炼铁”以来，第一次直接还原铁，,实现了渣铁分离。,11/16/2024,24,北京科技大学自主开发了,“煤基热风转底炉法（,CHARP,）”,现在已开始在山西建一座年产,10,万吨的转底炉。,转底炉法投资很低，,仅相当于高炉系统（铁、烧、焦）的,60,70,。,生产成本较高炉系统低,20,以上。,此法适用我国，有相当发展前景。,1999,年在日本神钢建成,350kg/h,的转底炉试验厂,日本叫第三代炼铁法（,Tmk3,）,【7】,。,11/16/2024,25,3,熔融还原,炼铁二次革命、革高炉的命,11/16/2024,26,熔融还原已研究多年，,刘浏,【8】,、赵庆杰,【9】,、,周谕生,【10】,、松井良行,【11】,等专家，均有深入的分析。,真正用于工业生产的,只有,COREX,一种方法。,11/16/2024,27,熔融还原在很大程度上，,解决了高炉存在的环保问题,【8】,。,11/16/2024,28,表,3,，,COREX,炉生产指标,项 目,浦项制铁,印度金达尔,1,号炉,金达尔,2,号炉,南非萨尔达哈,产量，,t/h,80-100,100-105,100-110,85-95,铁水温度,148,1530,1460,1520,1470,1530,1480,1520,燃料比，,kg/t,1000-1100,1000-1100,980-1060,1080-1120,焦比，,1,10,10,15,10,15,10,13,块矿比，,0,0,20,0,20,78,83,耗氧量，,m,3,/t,560-580,O,2,99%,500-550,O,2,99-%,500-550,O,2,99-%,580-600,O,2,99-%,粉矿，,kg/t,0,100-200,100-170,0-100,11/16/2024,29,COREX,法缺点突出：,耗氧量很多,约,500m3/t,。,大部分必须使用块矿。,投资高，建设投资比高炉系统高,15,20,。,11/16/2024,30,当然，它还在进步途中，,但竖炉的本质决定，,使用块矿是难以避免的。,所以,COREX,法是“半截革命”。,11/16/2024,31,FINEX,法,克服了使用块矿的缺点。,FINEX,法，克服了高炉的主要困难，是很有前途并有能力和高炉,竞争的方法。,11/16/2024,32,HIsmdlt,法,另一种较成功的方法。,2005,年,年产,80,万吨铁水的工业规模实验厂，,已投产实验。,11/16/2024,33,此法优点突出：,设施体积较小。,矿粉及煤粉直接喷吹入炉，无需造快。,矿石不受限制，可以用精矿粉，,也可用（处理）钢铁生产废料。,d),主要是用高温热风，,可以用富氧提高冶炼效果。,e),污染较轻。,11/16/2024,34,表,4,生产成本及建设投资,(,人民币,)【13】,年产量，万吨,单位投资，元,/t,顿铁成本，元,/t,高炉（,1200m,3,）,90,1530,1000,HISMELT,90,580-827,695-785,11/16/2024,35,结 语,1,，高炉生产正处于辉煌的顶峰，,它的路还很长。,虽然高炉生产面临焦煤将要短缺、,生产流程过长和环境污染等问题，,改善的方法很多，,不断更深入研究，会有许多成功对策。,11/16/2024,36,2,，新的炼铁方法不断涌现，,会有更好的技术、流程，逐渐取代高炉。,这一进程是漫长的。,直接还原法会继续发展。,其中流化法和转底炉法有更大的优越性，,但转底炉法较薄的料层，会影响生产效率，难与高炉生产规模竞争。,11/16/2024,37,3,，熔融还原正在革高炉的命,当前走在前面的,FINEX,法及,HIsmelt,法，,有希望和高炉竞争。要想取代高炉，,首先必须克服它们各自的缺点。这两种方法，,还要经过工业生产的考验和生产经验的积累,过程，还处于工业实验阶段，今天不应推广。,11/16/2024,38,4,，不要急于否定高炉，,高炉生产的路还很长。,但高炉的严重缺点，,退出历史舞台，是不可避免的。,11/16/2024,39,参考文献,【1】,白云翔，先秦两汉铁器的考古研究，,北京：科学出版社，,2005,年第,22,29,页。,【2】L,Aitchison,，,A History of Metals,，,London,，,1960,，,p,199,212,【3】,刘云彩，中国古代高炉的起源和演变，,文物，,1978,，,N0.2,，,1827.,。,【4】,刘云