基于氢气直接还原铁冶炼高纯铁和高纯轴承钢的基础研究

发布时间：2021-01-09 02:40

　　传统的高炉炼铁工艺日益成熟,但其进一步发展受制于铁矿资源、焦炭资源与环境保护压力。与高炉炼铁流程相比,直接还原炼铁工艺可摆脱对焦煤资源的依赖,并大量减少CO2排放,因此,直接还原炼铁技术是近年来钢铁工业发展的方向之一。直接还原铁在元素纯净性方面具有天然的优势,是生产高品质钢铁产品的优质原料。随着世界上直接还原铁的产量迅速增长,这些直接还原铁几乎全部作为废钢的替代品参与到钢铁产品的生产中,这是对直接还原铁纯净度的一种浪费。随着钢铁行业的不断发展,对钢铁产品质量、性能需求的不断提高,发展低碳排放、低能耗、环境友好的短流程钢铁材料冶炼工艺将成为钢铁行业发展的方向。铁矿石直接还原—熔分—精炼流程,可为高品质钢铁材料的生产开辟新的途径。铁矿石经氢气直接还原所获得的纯净化的直接还原铁,化学成分稳定、有害杂质含量少,将其作为主要原料,经过熔分和精炼后可以得到高纯净化的钢铁材料。该工艺流程短、污染小,产品附加值高,可以冶炼各种钢和含铁合金,只需要添加相应的合金化元素,即可满足产品的要求。这实现了直接还原铁纯净度的最大化利用,增加了直接还原铁的利润空间,同时也拓展了非高炉炼铁工艺的发展空间。本课题以氢气... 

【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：206 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图２－１?Ｍｉｄｒｅｘ工艺标准流程图??

－ＩＩＩ工艺流程是Ｈｏｊａｌａｔａｙ?Ｌａｍｉａ?Ｓ．Ａ．?（Ｈｙｌｓａ）公司在墨西哥的蒙特利??尔开发成功。这一工艺的前身是该公司于早期开发的间歇式固定床罐式法。??Ｍｉｄｒｅｘ法的开发成功是气基直接还原技术的重大进步，它采用合理的连续性??竖炉作业方式取代法非连续性的罐式操作。在１９８０年，Ｈｙｌｓａ将一套１９６０年??建成的固定床装置改造成为年产２５万吨的连续性竖炉，定名为ＨＹＬ－ＩＩＩ并投??入生产。目前ＨＹＬ－ＩＩＩ仅次于Ｍｉｄｒｅｘ，是第二大直接还原流程，其标准流程??如图２－２所示。??该工艺流程中还原气以水蒸气为裂化剂，以天然气为原料通过催化裂化??反应制龋转化炉中以天然气和部分炉顶煤气为燃料，燃气余热以及从转化??炉中排出的粗还原气首先通过热量回收装置，用以预热原料气和生产水蒸气。??然后粗还原气通过一个洗涤器清洗冷却，冷凝出过剩的水蒸气，以降低氧化??度。经净化的还原气与一部分经过清洗加压的炉顶煤气混合后通入一个以炉??顶煤气为燃料的加热炉，预热至９００－９６０?°Ｃ。??还ｒ石??Ａ?｜——〒＿＿??Ｕ?ｒｈｉ?ｕｉ??］Ｌ」＾ｆ?％?—Ｉ??Ｌ?ｍｉ?□?？?＼?／?＿＿??Ｌ?＊??Ｉ?ｙ—［ａｓＰ??天然ｎ?Ｖ??海??图２－２?ＨＹＬ－ｍ工艺标准流程图??高温还原气从竖炉的中间部位进入还原段。在与矿石的对流运动中，完??成对矿石的还原和预热过程，然后作为炉顶煤气排出。炉顶煤气首先经过清??洗，将还原过程产生的水蒸￣冷凝脱除，提高还原势，并除去灰尘。清洗后??的炉顶煤气分为两路，一路作为燃料气供应还原气加热炉和转化炉，另一路??经加压后与净还原气混合作为还原气使用。??Ｈ

环境下，大力发展钢铁行业低碳技术、??推广低碳技术的应用，是钢铁行业实现低碳发展，保证绿色可持续发展的有??效途径。目前，许多国家都已经开展钢铁行业低碳技术相关项目的研究工作。??１）欧盟超低二氧化碳排放炼钢项目（ＵＬＣＯＳ）??为应对气候变化，欧盟从２００４年开始启动超低二氧化碳排放炼钢项目??（ＵＬＣＯＳ），旨在使钢铁工业二氧化碳排放量减少５０％左右。欧洲多家钢铁??企业参与了研发项目，其中Ｗａｇｎｅｒ？等人提出水电解制氢与直接还原竖炉相??结合的短流程炼铁工艺路线，工艺流程如图２－３所示，经评估Ｃ〇２排放量仅??为３００ｋｇ?（含发电环节），与现有先进钢铁工艺相比减少约８４％，其中直接还??原竖炉工序无Ｃ〇２排放??块矿?球团??Ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ?Ｌｕｍｐ?ｉｒｏｎ?ｏｒｅ?Ｉｒｏｎ?ｏｒｅ?ｐｅｌｌｅｔｓ??■?＾?＾??ＷＡＴＥＲ?ＲＦＤＵＣＴＩＯＮ??ＥＬＥＣＴＲＯＬＹＳＩＳ?ｆｆＴＲｉＴＦ?ＩＮ?ＳＨＡＦＴ??ＥＬＥＣＴＲＩＣ?电炉?Ｃ－ｆｒｅｅ?￣￣??Ａ＝ｚ二?Ｄｍ?连铸??图２－３氢气冶炼工艺路线??２）瑞典ＨＹＢＲＩＴ氢气直接还原炼铁技术??２０１６年４月，能源供应商瑞典大瀑布电力公司（Ｖａｔｔｅｎｆａｌｌ）、瑞典钢铁集??－９?－??


本文编号：2965811