第四章 直接还原流程(下).pptVIP

4.4 流化床流程 4.4.1 FIOR流程 FIOR(Fluid Iron Ore Reduction) 开发历程 1962年路易斯安那州开始工业试验，于1966年完成 ； 1966年加拿大建成示范装置并投入运转； 1976年委内瑞拉规模年产40万t的工业装置。 流程有4个流化床反应器。流化床外壳材质为普通碳素钢，内衬耐火材料。每个流化床都装有一个不锈钢气体分布板和一个旋风除尘器。 第一个流化床用于预热，燃料为天然气或煤气，助燃剂采用空气，床内操作温度为760℃。同时水分和硫也被脱除。 另三个流化床用于还原。排出第三个流化床时，矿粉已被还原成Rm90％，温度为780～790℃海绵铁。 海绵铁经过一个有耐火材料衬里的管道，用气力输送到热压机喂料仓，通过双辊热压机加工成高密度海绵铁压块。 还原气由新鲜富氢气体和循环还原尾气混合而成。 还原尾气经清洗，脱除粉尘和水蒸气，增加还原性气氛。清洗后的一小部分净煤气进入燃气系统，以维持系统压力。大部分和富氢气体混合进入循环。 富氢气体在还原气转化炉中用天然气和水蒸气通过催化裂化反应制取。 4.4.2 H-IRON流程 开发工作经历了以下4个阶段： 1950年：20 t·d-1试验装置 1953年：10 t·d-1试验装置 1960年：50t·d-1工业装置 1951年：120 t·d-1工业装置 采用高压低温流化还原技术，作业压力为2.75MPa，温度为540℃。还原反应器是一个三层流化床。 还原气为H2（约96％）。有利循环使用。氢气用天然气或焦炉煤气为原料制取。制取过程：原料气→加压至3.54MPa→不完全燃烧法→粗还原气→饱和塔→水汽饱和，洗去炭黑→预热→水煤气反应→([H]↑，CO→CO2)→ 脱CO2和水→纯度约96％的还原气 。 还原尾气中含有大量水蒸气和物理热。还原尾气→换热器（回收余热，预热还原气）→洗涤降温(脱除水蒸气和粉尘)→干燥脱水→加新鲜氢气→还原气。还原气通过一个加热炉将温度提高至590℃。 还原气的一次利用率约为5％。经三个流化床矿粉的还原率可由47％→87％→98％。总还原时间约为45h。 海绵铁的活性很高，极易再氧化而自燃。因此，产品自流化床排出后须在N2气氛中加热至810℃以上，以降低活性。 本工艺可用于生产粉末冶金用铁粉或炼钢海绵铁。 不能获得满意的经济效益。这一流程已经被淘汰。 4.4.3 NU-IRON和HIB流程 NU-IRON流程是HIB流程的先驱，为US-Steel Co所开发。 该方法使用H2和CO作还原剂，在流化床中生产还原率90％～95％的海绵铁。还原反应器是一个双层流化床，还原气以天然气为原料，以水蒸气为裂化剂，通过催化裂化反应制取。 还原气温度为870℃，组成为：H2 74.7％，CO 13.8％，H2O 1.5％，CO2微量，N2 10％。 应用于工业生产时适当降低产品还原率在经济上更为有利。产品被确定为f＝75％左右的热压块，并改名为HIB。 1968年，委内瑞拉开始建设该流程工业装置，1979年完工投产，年产100万t海绵铁。 HIB还原气制备采用水蒸气催化裂化技术，还原气含氢85％～97％。 矿石使用回转窑在300℃下烘干，燃料为天然气。然后破碎至小于1.65mm。破碎后的矿粉送入两段流化床，进行预热处理。 预热后的矿粉进入一个双层流化床反应器进行还原。在上层流化床中，矿粉被还原至FeO；在下层流化床中，矿粉被进一步还原至f＝75％。产品排出流化床后，送人一个中间料仓，并热压成团块。 HIB流程还原气一次利用率为32％～36％。尾气经清洗脱尘后，作为燃料供还原气转化炉和加热炉使用。 HIB流程压块金属化率偏低，不适合直接用于电炉炼钢。一般可用于高炉或电炉炼铁。 4.4.4 NOVALFER流程 技术开发过程如下： 1948年：实验室研究 1958年：10 t·d-1试验装置 1968年：60t·d-1工业装置 以氢气或富氢煤气为还原剂。还原剂的制取工艺与H-IRON流程类似。净还原气被预热至850℃后通入流化床还原反应器。 还原流化床分为两级。矿粉→干燥预热→第一级还原流化床还原至f＝75％→第二级流化床（双层流化床）还原率约为92％→惰性气氛下冷却。 尾气→旋风除尘器→粉尘脱除→粉尘与产品混合。除尘后的尾气经洗涤净化，除去水蒸气，提高还原性气氛。净化尾气分为两路。一路补充新鲜还原气后经过预热作为本级流化床的还原气。另外一路一部分用作矿粉预热流化床的燃料。其余部分与第一级流化床净化尾气混合，预热后作为第一级流化床的还原气。 4.5 反应罐流程 反应罐非连续性的操作方式落后于现代化冶金技术，正在逐渐被竖炉工艺所取代。 HYL流程生产装置的重