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辐射传热 CO→CO2，燃料利用率 加快球团收缩 加快反应速度，提高生产率 Northeastern University Northeastern University Northeastern University 高效低耗的新型直接还原工艺开发 东北大学 沈峰满 2014.11.06 苏州 报 告 内 容 1. 开发非高炉炼铁工艺的必要性 2. PSH工艺的开发 2.1 PSH工艺原理 2.2 PSH工艺特点 2.3 PSH工艺的试验例 2.4 PSH工艺的适用性 3. 结语--PSH工艺与单料层操作比较 作为高炉炼铁的辅助手段 作为制备高端产品的原料 不需要冶金焦煤以及炼焦、烧结等工艺、环境负荷小 因地制宜、机动灵活，流程短、投资较小、见效快 有利于处理量偏少的特殊矿、含铁废料等 非高炉炼铁工艺 非高炉炼铁工艺分类 熔融还原 直接还原 1.开发非高炉炼铁工艺的必要性 ● 隧道窑（效率低、生产能力小、能耗高、污染大，但工艺成熟、 简单、还原铁粉，金属化率高） ● 链篦机—回转窑（设备故障率高、对原料要求苛刻（球团强度， 煤种）、难以实现自动化、单机20万t/a，需两步法，技术成熟） ● 转底炉（能耗高、金属化率低、强度低，但反应速度快、适于 处理冶金废弃粉尘） ● 竖炉（规模大(250万t/a)、效率高、技术成熟，但对原料及还原 气体要求苛刻） ●流化床（效率高（还原好），但气体利用率低、能耗偏高） ● PSH（高温高料层）工艺 关于直接还原工艺 3 PSH工艺简介 2. PSH工艺的开发 2.1 PSH工艺（Paired Straight Hearth）原理 氧化室：CO+1/2 O2→CO2+Heat 还原室：C+Ore+Heat→DRI+ CO CO2 CO Heat 再氧化 （转底炉） 单料层操作 ● 金属化率偏低 ● 碳耗较高 CO/CO2=2.0 为了克服以往直接还原工艺存在的问题： ● 金属化率低 ● 生产效率低 ● 产品强度低 有必要开发新工艺，使之达到： 1) 防止再氧化 2) 高生产效率 3) 高强度 PSH工艺 PSH炉的侧视图 俯视图 球团运动方向 俯视图 气体流动方向 PSH工艺示意图 （1）高温 2.2 PSH工艺特点 PSH工艺 氧化性气氛 保护性气氛 防止DRI再氧化 煤气完全燃烧成CO2 提高生产效率 可以使用烟煤 （2）高料层 TFe FeO SiO2 CaO MgO Al2O3 LOI H2O 63.26 26.99 6.68 0.15 0.12 0.20 -1.45 7.22 铁矿粉化学成分，mass%（ -200mesh ） 煤粉成分，mass%（ -60mesh ） 5.37 0.70 10.22 29.98 49.14 26.00 9.38 77.5 61.31 CaO MgO Fe2O3 Al2O3 SiO2 VM Ash Total C Fixed C Ash analysis Proximate analysis 2.3 PSH工艺试验例 球团尺寸：16~22mm 球团层数：4-5层 料层总高度：75-80mm 炉内还原时间：45-55min C/O=1.2（全碳） 坩埚预热 取料后空气中自然冷却 试验参数 （1）料层的收缩与传热 （2）金属化率 45min：92.28% 50min：93.63% 55min：96.27% 图. 还原时间对DRI金属化率的影响 PSH工艺简介 传统方法：kg DRI/m2.h （产量） 科学方法：kg MFe/m2.h= kg DRI/m2.h×MFe/DRI （产质量） （产量） （质量） （3）生产效率 16~18mm MD85% 图. 料层高度和还原时间对生产效率的影响 DRI Green Ball 10mm （4）DRI强度与密度 PSH工艺简介 操作特点：高温（1500℃ ，C完全燃烧） 高料层（ 5～6层球团，下层还原可防止 上层DRI再氧化） 生产特点：高金属化率 高生产效率 高强度和密度 高能源利用率 PSH工艺特点汇总 普通矿石 爆裂矿石 特殊矿（高熔点） 特殊矿（低熔点） 2.4 PS