鐵礦石還原fe

中國寶武擬募資100億元，七成用于非洲西芒杜鐵礦開發

傳統上使用焦炭與鐵礦石放入高爐中產生氧化還原反應煉鐵，焦炭在高爐中提供熱量與造氣產生一氧化碳，一氧化碳帶走氧化鐵中的氧，形成鐵元素與二氧化碳，導致煉鐵環節碳排放較高高爐還原簡化的化學方程式如下：3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2、4CO+Fe3O4=3Fe+4CO2氫還原是使用高溫的還原氣作為還原劑，氫氣在帶走鐵礦中氧的同時產生水分，并不會像高爐煉鐵產生二氧化碳，為較為環保的生產方式，若使用綠電，可以達到全流程接近零碳排，氫還原簡化的化學方程式如下：3H2+Fe2O3=2Fe+3H2O。

聚焦

Mysteel: 伊朗計劃加征鋼鐵出口關稅引發市場擔憂

根據相關文件，鐵礦石（58-62% Fe）、鐵礦石球團、直接還原鐵（DRI）、鋼坯、板坯、螺紋鋼、線材、型材和型材，以及各種熱軋、冷軋等鋼鐵產品均屬于征收關稅的產品 根據第一版指令，關稅將基于指數價格與當前銷售價格之間的百分比差異而定指數價格基于2021年12月的平均市場價格，關稅應適用于當前的每噸FOB價值在這種情況下，主要出口品種關稅可高達如下：直接還原鐵11%，方坯17%，板坯22%，螺紋鋼、線材和型鋼8%。

產業資訊

連鑄過程鋼中氧的控制

介紹了RH、LF、中間包鋼水總氧預報模型介紹了在連鑄過程中防止鋼水再污染和進一步去除夾雜物的措施 1鋼中的氧——鋼潔凈度的量度 煉鐵是一個還原過程 高爐內加入還原劑（C、CO）把鐵礦石（Fe3O4、Fe2O3）中的氧脫除，使其成為含有C、Si、Mn、P、S的生鐵 煉鋼是一個氧化過程。

冶煉技術

簡述焦炭在鋼鐵生產中扮演的角色

整個煉鐵過程中，焦炭主要起到四個作用： 一、還原劑 入爐的焦炭在高溫空氣中不充分燃燒形成一氧化碳與燒結礦/球團礦中的鐵氧化物（Fe3O4、Fe2O3、FeO）發生還原反應，生成液態鐵和二氧化碳氣體作為造渣熔劑的石灰石（CaCO3）在高溫環境下發生分解反應形成CaO與CO2，其中的CaO與鐵礦石中的SiO2在高溫下發生化合反應生成CaSiO3即爐渣，由于爐渣密度小于鐵水密度，故浮于鐵水上方，排出時自動分離。

日報

HYL-ZR豎爐冶煉直接還原鐵（DRI）工藝

鐵礦石中的氧通過與氫氣及一氧化碳的化學反應而去除，從而得到金屬化較高的直接還原鐵（DRI）該工藝流程包含兩個主要部分，即還原線路及冷卻線路還原線路中，Fe2O3在還原性氣體CO、H2作用下得到Fe，主要的設備是直接還原塔：包括豎爐、頂部煤氣交換器等。

行業知識

中國的鐵礦石儲量最多的地方

此外還有山東的金嶺鎮等地也有相當豐富的鐵礦資源儲藏，是馬鞍山鋼鐵公司及其他一些鋼鐵企業原料供應基地蕪寧礦區鐵礦石主要是赤鐵礦，其次是磁鐵礦，也有部分硫化礦如黃銅礦和黃鐵礦鐵礦石品位較高，一部分富礦（含Fe50%-60%）可直接入爐冶煉，一部分貧礦要經選礦精選、燒結造塊后供高爐使用礦石的還原性較好脈石礦物為石英、方解石、磷灰石和金紅石等，礦石中含S、P雜質較高（含P一般為0.5%，最高可達1.6%，梅山鐵礦含S平均可達2%-3%），礦石有一定的溶劑性（如凹山及梅山的富礦中平均堿度可達0.7-0.9），部分礦石含V，Ti及Cu等有色金屬。

商品知識

中國的鐵礦石儲量最多的地方

此外還有山東的金嶺鎮等地也有相當豐富的鐵礦資源儲藏，是馬鞍山鋼鐵公司及其他一些鋼鐵企業原料供應基地蕪寧礦區鐵礦石主要是赤鐵礦，其次是磁鐵礦，也有部分硫化礦如黃銅礦和黃鐵礦鐵礦石品位較高，一部分富礦（含Fe50%-60%）可直接入爐冶煉，一部分貧礦要經選礦精選、燒結造塊后供高爐使用礦石的還原性較好脈石礦物為石英、方解石、磷灰石和金紅石等，礦石中含S、P雜質較高（含P一般為0.5%，最高可達1.6%，梅山鐵礦含S平均可達2%-3%），礦石有一定的溶劑性（如凹山及梅山的富礦中平均堿度可達0.7-0.9），部分礦石含V，Ti及Cu等有色金屬。

基礎知識

鐵礦石的分類及產區

在選礦（Beneficiation）時可利用磁選法，處理非常方便；但是由于其結構細密，故被還原性較差經過長期風化作用后即變成赤鐵礦 （2）赤鐵礦（Hematite）也是一種氧化鐵的礦石，主要成份為Fe2O3，呈暗紅色，比重大約為5.26，含Fe70％，O30％，是最主要的鐵礦石由其本身結構狀況的不同又可分成很多類別，如赤色赤鐵礦（Redhematite）、鏡鐵礦（Specularhematite）、云母鐵礦（Micaceoushematite）、粘土質赤鐵（RedOcher）等。

基礎知識

中國鐵礦石資源的分布

礦石的還原性較差，礦石經燒結、球團造塊后入高爐冶煉 （4）華東地區鐵礦華東地區鐵礦產區主要是自安徽省蕪湖至江蘇南京一帶的凹山，南山、姑山、桃沖、梅山、鳳凰山等礦山此外還有山東的金嶺鎮等地也有相當豐富的鐵礦資源儲藏，是馬鞍山鋼鐵公司及其他一些鋼鐵企業原料供應基地蕪寧礦區鐵礦石主要是赤鐵礦，其次是磁鐵礦，也有部分硫化礦如黃銅礦和黃鐵礦鐵礦石品位較高，一部分富礦（含Fe50%-60%）可直接入爐冶煉，一部分貧礦要經選礦精選、燒結造塊后供高爐使用。

基礎知識

釩鈦磁鐵礦選礦方法

選礦廠選鈦車間設計指標見表3.5.7 　　釩鈦磁鐵礦石以Fe與Ti形式致密共生賦存在鈦磁鐵礦中的TiO2（約占攀西地區TiO2總儲量的53％），由于賦存狀態、粒度，以及在高爐冶煉絕大部分沒有被還原而以TiO2形式進入爐渣的化學反應特性等因素，目前還難以用機械選礦方法回收利用但是，隨著攀枝花鋼鐵研究所和北京鋼鐵研究總院對鈦磁鐵礦的鐵、鈦、釩綜合回收而對冶煉工藝和技術的改進與提高，現已基本上打通流程，取得了積極的成果。

鋼礦動態

釩鈦磁鐵礦的選礦方法

釩鈦磁鐵礦石以Fe與Ti形式致密共生賦存在鈦磁鐵礦中的TiO2（約占攀西地區TiO2總儲量的53％），由于賦存狀態、粒度，以及在高爐冶煉絕大部分沒有被還原而以TiO2形式進入爐渣的化學反應特性等因素，目前還難以用機械選礦方法回收利用但是，隨著攀枝花鋼鐵研究所和北京鋼鐵研究總院對鈦磁鐵礦的鐵、鈦、釩綜合回收而對冶煉工藝和技術的改進與提高，現已基本上打通流程，取得了積極的成果。

鋼礦動態

中國鐵礦資源特點

鐵礦石品位較高，一部分富礦（含Fe50%-60%）可直接入爐冶煉，一部分貧礦要經選礦精選、燒結造塊后供高爐使用礦石的還原性較好脈石礦物為石英、方解石、磷灰石和金紅石等，礦石中含S、P雜質較高（含P一般為0.5%，最高可達1.6%，梅山鐵礦含S平均可達2%-3%），礦石有一定的溶劑性（如凹山及梅山的富礦中平均堿度可達0.7-0.9），部分礦石含V，Ti及Cu等有色金屬 五、華東地區鐵礦 除上述各地區鐵礦外，我國西南地區、西北地區各省，如四川、云南、貴州、甘肅、新疆、寧夏等地都有豐富的不同類型的鐵礦資源，分別為攀鋼、重鋼和昆鋼等大中型鋼鐵廠高爐生產的原料基地。

鋼礦動態

鐵礦資源分布

鐵礦石品位較高，一部分富礦（含Fe50%-60%）可直接入爐冶煉，一部分貧礦要經選礦精選、燒結造塊后供高爐使用礦石的還原性較好脈石礦物為石英、方解石、磷灰石和金紅石等，礦石中含S、P雜質較高（含P一般為0.5%，最高可達1.6%，梅山鐵礦含S平均可達2%-3%），礦石有一定的溶劑性（如凹山及梅山的富礦中平均堿度可達0.7-0.9），部分礦石含V，Ti及Cu等有色金屬 （5）其他地區鐵礦除上述各地區鐵礦外，我國西南地區、西北地區各省，如四川、云南、貴州、甘肅、新疆、寧夏等地都有豐富的不同類型的鐵礦資源，分別為攀鋼、重鋼和昆鋼等大中型鋼鐵廠高爐生產的原料基地。

知識

利用預還原粉礦的高爐煉鐵生產

雖然在里斯特圖中W點和爐頂O／Fe比是根據鐵礦石中金屬鐵的量來改變當預還原鐵礦石的還原度高于30％時，此時金屬鐵開始產生，焦比隨著還原度的增加而直線下降雖然在高爐內焦比和鐵礦石還原度存在著線性關系，但在還原鐵礦石生產工藝中還原鐵礦石的生產速度隨著還原度的下降而急劇提高因此，在預還原鐵礦石和高爐運轉間一定存在著一個最佳的結合此外，當使用預還原鐵礦石時，可以提高高爐的生產率而無需改變高爐，就像使用直接還原鐵一樣。

熱點關注

利用預還原粉礦的高爐煉鐵生產

雖然在里斯特圖中W點和爐頂O／Fe比是根據鐵礦石中金屬鐵的量來改變當預還原鐵礦石的還原度高于30％時，此時金屬鐵開始產生，焦比隨著還原度的增加而直線下降雖然在高爐內焦比和鐵礦石還原度存在著線性關系，但在還原鐵礦石生產工藝中還原鐵礦石的生產速度隨著還原度的下降而急劇提高因此，在預還原鐵礦石和高爐運轉間一定存在著一個最佳的結合此外，當使用預還原鐵礦石時，可以提高高爐的生產率而無需改變高爐，就像使用直接還原鐵一樣。

研究報告

日本煉鐵技術發展概況

日本鋼鐵工業具有悠久的歷史,尤其是在煉鐵方面不斷采用新技術和創新技術?作為最近10年采用的新技術,有使用更加廉價原燃料的技術?延長高爐和焦爐壽命的技術?節能技術?廢棄物的再利用技術和環保技術等?本文就煉鐵技術的發展概況及今后發展趨勢進行介紹? 1.前言 伴隨著1985年日元升值的壓力,日本高爐實施了合理化措施,如設備的集約化和保重點生產的生產體制等(新日鐵的釜石制鐵所的2座高爐?鐵所的1座高爐?八幡制鐵所的l座高爐和廣燦制鐵所的1座高爐都停止了生產)?另外,上世紀90年代由于泡沫經濟的崩潰和日元的持續升值,因此對鋼鐵的需求停滯不前,而且全球變暖和廢棄物等所造成的環境問題變得日益明顯? 進入21世紀后,世界鋼鐵工業出現了重組和設備的集約,主要表現在以下3個方面:①是鐵礦石供應商的整合(2000年有12家以上的鐵礦石供應商進行整合,如巴西CVRD?澳大利亞的力拓集團和澳大利亞的必和必拓集團等3大公司,約占世界鐵礦石70%的份額);②是鋼鐵J一家的整合和巨大鋼鐵廠家的誕生(2002年有阿塞洛?2003年有JFE鋼公司?2004年有米塔爾);③足鋼鐵廠家之間的合作等(隨著日本國內汽車和家電行業向海外的推出,一些特殊鋼材已由當地供給,從而出現了新日鐵一阿塞洛?新日鐵一浦項?新日鐵一寶鋼等),使世界鋼鐵工業發生了很大的變革?最近,由于中國經濟快速發展的影響,世界各國的鋼鐵產量有了很大的提高,生產原料的短缺,導致原料價格高漲和原料質量的日益下降,這已成為眼下令人擔憂的事情?本文就最近10年煉鐵技術的變遷進行了概述? 2.煉鐵技術的變遷 2.1煉鐵技術的發展趨勢 戰后,日本鋼鐵工業積極從歐美引進了許多最新技術,并將其發展為更加先進的技術,同時由于把制鐵所建存能大量運送優質原燃料的臨海地區,因而構筑了領先于世界的鋼鐵王國?上世紀60年代至70年代,高爐向高壓操作?大型化?高溫鼓風和強化原料制粒技術的方向發展,而且隨著燒結礦質量的提高和爐料控制技術的開始應用,以及1961年開始采用噴吹重油等技術后,日本各鋼鐵公司都在進行低還原劑比操作競賽,1980年11月新日鐵君津制鐵所4號高爐的還原劑比達到了406kg/t,1981年11月NKK(現在的JFE)福山制鐵所3號高爐的還原劑比達到T396kg/t,接近極限值? 但是,自1973年和1979年石油危機以后,從高爐風口噴吹重油技術已失去了價格的競爭力?1982年8月日本42座生產中的高爐全部改為無噴吹重油操作?當時,為降低整個制鐵所的能源成本,高爐操作朝著高還原劑比操作的方向發展?另外,為降低成本,開發廉價原燃料使用技術已成為主要煉鐵技術,在高爐操作中已轉向噴煤操作?自1981年6月新日鐵大分制鐵所1號高爐采用噴煤設備以來,高爐噴煤操作存日本迅速普及,1998年日本所有高爐都安裝了噴煤裝置,平均噴煤量達到130kg/t?1998年神戶鋼鐵公司加古川制鐵所l號高爐噴煤比達到了254kg/t,JFE鋼公司福山制鐵所3號高爐噴煤比達到了266kg/t? 毫無疑問上世紀90年代的鋼鐵工業是在嚴峻環境下進行生產的?另外,隨著日元升值速率的高漲和泡沫經濟的崩潰,日本鋼鐵工業變得不穩定起來,因此致力于推進以下所述的合理化措施技術和降低成本技術的開發? ①煉鐵各工序控制系統的引進和自動化技術;②大量噴煤技術(改善粉煤的燃燒性?爐料分布控制?對包括粉體和流體行為在內的爐下部現象進行解析?低Si02燒結礦的使用和高爐評價技術等);③廢塑料再利用技術(高爐和焦爐使用廢塑料技術);④廉價原燃料使用技術(大量使用豆石技術和大量使用弱粘結煤技術等);⑤節省勞動力(燒結機?CDQ(干熄焦)的最佳操作?連續卸料機?焦爐自動化?高爐短時間大修等);⑥長壽命技術(延長高爐和焦爐壽命的措施技術);⑦環保技術(采用回轉式還原爐(RHF)處理粉塵和燒結廢氣的循環利用等);⑧新工藝的開發(替代鐵源的生產技術?熔融還原煉鐵法(D10S)?新一代煉焦爐(SCOPE21)等);⑨爐內可視化技術(Venus的開發和提高高爐綜合模型的精度等)? 進入21世紀,加大了上述開發技術在實機上的應用,同時最近幾年隨著中國經濟的快速發展,高爐的開發目標正朝著高利用系數方向發展?根據日本國內高爐的生產座數和平均爐內容積的變化可知,這幾年高爐正朝著大型化方向發展?例如,以新日鐵為例,自2000年以后,名古屋3號高爐(3424—4300m3)?君津3號高爐(4063—4822m3)?室蘭2號高爐(2296—2902m3)?君津4號高爐(5151—5555m3)?大分2號高爐(5245—5775m3):世界最大高爐)等都進行了擴容大修,以應對高爐增產的要求? 根據日本國內各鋼鐵公司高爐的還原劑比和利用系數的變化情況可知,新日鐵的高爐操作目標是提高每座高爐的生產效率和實施低還原劑比操作? 關于勞動生產率方面,在最近10年問已有非常大的提高,為大約1600t/人·年,提高了大約2倍?這是高爐集約化和大型化的結果,尤其是采用節省勞動力設備?設備的自動化?合理化以及改善高爐操作效率所得的結果? 作為目前的課題是,開發以提高高爐為中心的各種輔助設備生產率的技術?應對原燃料質量變差的技術?環保技術和節能技術等?以下,就具有代表性技術的開發進行介紹? 2.2使用廉價原燃料的技術 原燃料占煉鐵成本的70%左右?90年代初期由于原燃料價格上漲,因此推進低品位?廉價原燃料的使用技術成為了重要的開發課題? 2.2.1開發在燒結礦生產過程中使用廉價鐵礦石的技術 關于鐵礦石的購入,為降低運輸成本,已由從購買巴西礦轉為購買澳礦,而且增加澳礦中屬于廉價礦石的針鐵礦(以鉛藍方石礦為主,從1992年開始購買揚迪礦,從2002年開始購買馬拉曼巴礦)的購入量?針鐵礦含有很多結晶水?由于其中的鉛藍方石礦的脈石量及脈石中的氧化鋁成分和結晶水含量高,而馬拉曼巴礦含有很多的細礦,岡此這些礦的燒結性能差,會導致燒結礦的強度下降,這是一個難題?作為大量使用鉛藍方石礦的技術是,積極推進氧化鋁無害化技術,為此新同鐵開發了采用選擇制粒法使氧化鋁封閉(無害化)的技術? 另一方面,通過提高燒結機供料滾筒下的進料器的功能(ISF和風力篩選等)?采用機架燒結法等提高燒結機的生產率?采用減少副原料法生產低Sioz燒結礦?通過強化制粒改善偽粒子結構,由此提高了燒結礦的冷態轉鼓強度(TI)和落下強度(SI),同時增加了針鐵礦的使用比例?通過這些技術開發,2004年澳礦中的針鐵礦的使用比例達到了60%左右,并計劃從第_年開始購買高P布魯克曼礦或與馬拉曼巴礦混合的礦石?以制粒技術為核心的技術開發正在進行當中? 2.2.2焦炭生產中使用弱粘結煤技術的開發 關于還原劑,不僅實施了從風口噴吹粉煤的技術,而且在煉焦過程中還逐年增加了比粘結煤便宜的弱粘結煤的使用比例?在提高焦爐使用弱粘結煤比例時,采用提高焦炭強度的技術是不可或缺的?除了采用CDQ外,新日鐵還開發了煤的調濕技術(CMC)和型煤煉焦技術(DAPS)?通過這些新技術的開發,配合煤中的水分已由90年代初期的18%左右下降到1999年的5%以下,存焦炭強度保持不變的條件下,弱粘結煤的使用比例超過了50%? 近年來,隨著高爐增產要求的提高,出現了以提高焦炭強度(DI15015)為優先,弱粘結煤的使用比率小于50%的變化?關于高強度焦炭的生產和增加弱粘結煤使用量的技術,目前正在進行煤配比技術的研究,如采用高溫in—suitNUR成像法評價煤的新方法和控制膨脹壓的方法等? 2.3高爐噴煤和高利用系數?低焦比操作技術 2.3.1高爐大量使用粉煤技術的開發 高爐噴煤技術不僅可以降低煉鐵成本,而且可以減小焦爐的操作負擔,延長焦爐壽命? 日本的高爐噴煤技術起始于1981年新同鐵大分廠的1號高爐,其后普及到各鋼鐵公司高爐?當初,主要是對粉煤的燃燒性進行研究?后來,隨著噴煤量的增加,高爐下部透氣性變差?爐下部熱損失增大和爐缸中心死料柱鈍化變得明顯起來? 在增大粉煤比的過程中,由于礦/焦(0/C)高,因此中心氣流受到抑制;煤氣流向爐周圍;隨著熱流比的下降,爐頂煤氣溫度升高;隨著焦比的減小,焦炭縫隙層厚度縮小?軟融帶的透氣阻力增大;粉煤燃燒性惡化,造成未燃碎焦的蓄積,焦粉在爐缸中心死料柱表層蓄積量增大,造成爐缸中心死料柱鈍化;因礦石層還原性和高溫特性變差,造成高Fe0渣滴下,爐溫下降;存生產低SiO2燒結礦時,由于高Al203渣的滴下,造成渣的流動性變差等? 為解決上述課題,實施了以下各種技術,如高礦/焦時爐料分布的最佳控制技術(控制中心流和邊緣流,如神戶制鋼公司開發的中心裝焦法?新日鐵開發的安裝回跳板裝置等);粉煤燃燒性控制技術(對過剩氧比和燃燒性?粉煤噴吹的最佳位置?噴槍的最佳形狀進行了研究);改善高礦/焦時的高溫還原特性(對控制熱流比?減薄焦炭層及礦石層?增加小塊焦炭使用技術和減少渣量改善礦石層高溫還原特性的方法進行了研究);抑制焦粉在爐下部周圍蓄積的技術(對焦炭的粉化機理和抑制粉化的技術進行了研究;對風口回旋區內及周同的填充結構?粉體及流體的行為?包括優化風口風速在內的鼓風條件等進行了研究)? 新日鐵1994年在君津廠5號高爐進行了噴吹粉煤200kg/t的試驗,1998年在室蘭廠使用高A1203原料情況下進行了利用系數為2.14?噴煤比為191.4kg/t的操作?另一方面,PCR>200kg/t的操作有神戶制鋼公司加古廠?的l號高爐?JFE鋼公司福山廠的3號高爐?上海寶鋼的1號高爐和韓國浦項的3號高爐?尤其是上海寶鋼的1號高爐和韓國浦項的3號高爐取得過剩氧比為0.6?礦/焦為6.0的操作,至今被認為是極限操作?雖然各高爐的利用系數和還原劑比不同,但在實施高PCR操作時,為抑制焦炭在爐下部發生粉化?改善礦石層的高溫特性,因此在原燃料質量方面,使用了強度高(高DI)的焦炭和高溫還原特性好的低Si02低A1203燒結礦? 新日鐵近年來在增加高爐噴吹發熱量高?揮發份低的粉煤和改善高爐圓周平衡?改善粉煤燃燒性?尤其是使用高強度焦炭的前提下,重新研究了風口鼓風條件和高爐形狀? 2.3.2高爐低還原劑比操作技術 采用Rist模型等對有關降低高爐還原劑比的技術進行了理論研究,主要有以下幾方面:(1)改善爐身效率(提高燒結礦的被還原性和控制爐料分布等);(2)降低維氏體還原平衡點(w點)的溫度(使用高反應性焦炭的技術);(3)提高風口處輸入的熱量(提高鼓風溫度?降低鼓風濕度等);(4)減少出鐵時帶出的熱量(減少Si?降低出鐵出渣濕度);(5)減小爐體熱損失等? 雖然以往實施的低還原劑比操作因使用輔助還原劑種類的不同而不同,但它們都是上述各種技術的具體反映,其具有代表性的例子是JFE鋼公司福山廠3號高爐(爐容積3223m3)的還原劑比為396kg/t(1981年焦油42.1kg/t?焦比354kg/t)?新日鐵室蘭廠2號高爐(爐容積2296m3)的還原劑比為440kg/t(采用油焦操作,焦比440kg/t)?改為噴煤操作后,1994年新日鐵大分廠2號高爐(爐容積5245m3)的還原劑比為455kg/t(噴煤比為98kg/t?焦比為257kg/t)?2002年韓國浦項3號高爐(爐容積3795m3)的還原劑比為493kg/t(噴煤比為222.3kg/t?焦比為271kg/t)? 新日鐵大分廠2號高爐的低還原劑比操作增加了小塊焦的使用量?降低了礦石層的厚度(改善礦石的高溫還原特性)?減小了鼓風濕度?改善了燒結礦的被還原性? 在煉鐵研究方面,除了開發改善燒結礦高溫特性的技術外,還開發了高爐熱平衡帶溫度控制技術(還原平衡點的控制),尤其是半還原燒結礦的生產使用技術正在開發當中? 關于熱平衡帶溫度控制技術,新同鐵比其它公司更早進行高反應焦炭的生產使用技術的開發,在北海煉鐵廠2號高爐進行了使用神華煤生產的高反應性焦炭的試驗,并確認了其效果?另外最近正在開發使用非燒結含碳塊礦來降低熱平衡帶溫度的技術? 關于半還原礦的生產使用技術,提出了兩段還原步驟?例如,以難燒結原料為對象,利用海外廉價天然氣在海外生產高爐用的半還原礦,然后運回國內使用,其目的是要使高爐提高利用系數?降低還原劑比,它還是一項有助于環保?減少CO2排放的技術? 2.3.3高爐模擬模型的開發 作為弄清高爐爐內現象和工藝解析的技術,開發了高爐綜合模型?高爐是在氣體?固體?液體和粉體共存下,進行多種反應的非常復雜的對流移動層型反應容器,從爐上部裝入的常溫礦石經升溫加熱?還原反應和軟化后,最終熔融?滴下?在計算機上構建高爐后,求出了數學模型作為一個脫機模擬器的作用?上世紀80年代,日本各鋼鐵公司都在進行實用的高爐二維綜合模型的開發,隨著計算機功能的提高,開發了三維正常和非正常模型,另外粉煤大量噴吹技術的發展,為對高爐下部焦炭發生的粉化和粉煤發生未燃的行為進行解析,在氣固液3相的基礎上又增加了粉體相,開發了四流體高爐模型,尤其是還開發了把渣一金屬作為液相的五流體高爐模型,大致完成了數學模型基本框架的開發? 新日鐵在80年代前期杉山等人開發的二維正常高爐綜合模型(BRIGHT模型)的基礎上,進一步提高副模型的解析精度?具體說來就是,利用松崎等人開發的爐料分布控制模型?內藤等人開發的燒結礦還?原模型?還原粉化模型?高溫特性評價和軟融帶形狀確定模型,對副模型進行了改進,通過增加操作預測模型(N—BRIGHT模型)的功能,達到了提高解析精度的目的?另外,隨著90年代后期電腦快速發展,目前已能通過電腦對解析環境進行調整,在解析結果中增設圖解顯示功能?作為其它處理高爐內現象的模型,有粉煤燃燒模型?爐下部非正常模型?爐底鐵水流模型,最近正在開發使用離散要素模型的二維或三維爐料分布控制模型? 另外,隨著計算機的改進和計算速度的提高,在高爐檢測設備方面采用了通用的LAN,能進行大量的數據處理?目前,正在新日鐵君津廠的3號?4號高爐上進行N—BRIGHT模型的在線解析,還構建了以讀出數據為基礎的操作判斷系統(Venus)作為爐內可視工具,并將其作為高爐系統應用于操作管理? 2.4延長高爐和焦爐壽命技術的開發 2.4.1延長高爐壽命 為抑制高爐大修時大量設備投資和防止大修過程中產量的變化,開發了許多延長高爐壽命的技術,使每單位爐內容積的累計出鐵量超過11000t? 為延長高爐壽命,以下幾項都是不可缺少的,(1)高爐建設時的設計;(2)生產過程中的操作管理技術;(3)爐了壽命后期的壽命延長技術和修補技術? 如果扣除計劃停爐,控制高爐壽命的部位主要是爐身部和爐底部?在1986年以后的10年間因爐腹和爐腰部的損毀而停爐的情況比以前減少了,大部分是因爐缸侵蝕而停爐的? 關于控制高爐壽命的爐喉?爐身和爐底各部位的長壽化設備技術,在爐身上部采用了立式冷卻壁式水冷板,從爐身下部到爐腰部采用了冷卻盤管和立式冷卻壁,提高了冷卻能力,另外通過改進耐火材料,提高了耐火材料的耐用性?尤其是在熱負荷高的部位,采用了第4代立式冷卻壁和銅制立式冷卻壁? 另一方面,自1990年以后提高爐缸擘耐蝕性已成為最重要的課題,因此對碳磚材質進行了改善和強化冷卻?提高碳磚的熱傳導率和細化磚的氣孔徑來防止鐵水侵入?用冷卻機降低水溫和在爐底壁采用銅制立式冷卻壁等為延長高爐壽命起了很大的作用? 2.4.2延長焦爐壽命 日本焦爐大部分足在上世紀70年代經濟高速發展時期建的,平均爐齡為33年,有的超過了40年?由于未來焦炭短缺已成為緊迫課題,在焦爐老化過程中建設新焦爐需要巨大的投資,因此必須研究開發延長焦爐壽命的技術,努力使焦爐壽命超過50年? 作為延長焦爐壽命的措施,新日鐵對焦爐炭化室石墨粘附的機理進行了解析,研究了對應措施,而且還開發了焦爐炭化室爐壁診斷和修補裝置以及焦爐更新技術的開發? 2.5資源再利用和節能技術 為構建有效利用資源的循環型社會,日本實施了以下措施,推進零排放鋼鐵廠的建設?(1)推進節能技術,防止全球變暖;(2)構建循環型社會(粉塵?渣和廢鋼鐵等副產物基本100%再利用,尤其是推進將廢塑料?廢輪胎?廢金屬和廢家電等鋼鐵』一以外的廢棄物再利用技術);(3)積極開發生態產品(開發壽命長?功能多?無有害物鋼材和開發氣化熔融爐等生態裝置)? 2.5.1利用煉鐵工藝將資源再利用的技術 2004年度新日鐵扣除從鋼鐵生產工序中產生的廢鋼,共產生了1760萬的副產物?其中,渣占70%左右,其它為粉塵和污泥等?高爐渣可以100%再利用,主要用作水泥原料?路基材料和取代沙的集料? 對于廠內產生的粉塵?污泥,為促進其用作企業內的生產原料和鋅精煉用原料,新日鐵作為鋼鐵聯合企業于2000年在君津廠和廣煙廠采用了回轉式還原爐(RHF設備),屬世界最早?它將含有鐵和碳的粉塵及污泥做成粒狀或塊狀,通過存RHF內加熱還原,可以一面促進脫鋅,一面還原,由此生產的金屬鐵可以再用于高爐和電爐? 關于廠外廢棄物的再利用,正在推進利用現有煉鐵工藝對廢塑料進行再利用?JFE鋼公司和神廣制鋼公司是用高爐對廢塑料進行再利用,新日鐵則采用焦爐化學原料處理技術對廢塑料進行再利用?2000年名古屋制鐵所和君津制鐵所開始對廢塑料進行再利用,2002年八幡制鐵所和室蘭制鐵所開始對廢塑料進行再利用,2004年大分制鐵所開始對廢塑料進行再利用,目前已具備年處理廢塑料大約20多萬噸的能力? 除此之外,還能對包括不燃燒物在內的各種垃圾(可燃垃圾?不可燃垃圾?大塊垃圾?資源垃圾?污泥?填埋垃圾)進行處理?目前,日本國內已有20多座直接熔融爐,而且還開發了具有多種功能的熔融還原爐,用于處理商業廢金屬和粉塵等? 2.5.2向節能技術的挑戰 根據自上世紀90年代以來日本鋼鐵工業的能耗趨勢可知,日本鋼鐵工業在粗鋼產量1億噸的前提下,以實現2010年的能耗比1990年減少11.5%為目標(其中1.5%為廢塑料等的再利用),正在積極開發節能技術?2004年1月24日新同鐵的三村社長在經濟產業大臣咨詢機構的綜合資源調查會上發表了題為“2030年的能源展望”的演講,塒節能的研究技術進行了概述?根據這一路線圖,煉鐵部門要擴大現有節能技術的應用和擴大廢塑料等的再利用處理數量(鋼鐵行業年處理量為100萬噸,新日鐵的目標是年處理量30萬噸),尤其是目前正在推進降低高爐還原劑比的技術? 從1 999年到2004年,進行了“有關能源減半?環境負荷最小化高爐創新煉鐵反應的研究”,這是一項以當時的北海道大學的石井邦宜教授為首開展的日本國家項目?新日鐵參加了還原性和熔融性好的高強度礦石接合體的組成和結構設計研究小組,對有關脈石成分和氣孔結構的優化進行了研究,提出了以下2點:(1)提出了能高速還原且能在低溫滴下的塊礦和最佳使用比例;(2)試制了各種含C非燒結塊礦,可使高爐的熱平衡帶溫度比以往下降200℃左右(1000℃à820℃),該技術有望成為減少C02排放的技術?它作為日本國內鋼鐵工業的課題,今后還需進一步研究? 另一方面,前年作為日本項目而推進的新一代焦爐一SCOPE21,經過10年左右的研究,2002年在新日鐵名古屋制鐵所的50t/d的中試設備上進行了試驗,結果表明生產率提高了2.4倍?增加了弱粘結煤的使用量(20%一50%)?減輕了環境污染(NOX減少了30%(<100ppm))?能耗減少2 1%?由此決定在大分制鐵所進行實際應用,它有望成為減少能耗的工藝? 2.6新一代煉鐵技術的發展 包括尚未實際應用正在研究開發中的上藝在內,在綜合各種技術后描繪了新一代高爐輪廓,提出了新一代高爐的工藝概念? 焦炭的作用主要足產生熱源和還原氣體,它還起透氣和透液媒介物的作用(高強度化)和抑制熱平衡帶溫度?改善爐內反應效率的作用(高反應性化)?對于礦石原料,由于提出了高生產率和低還原劑比的要求,因此考慮使用高強度?高氣孔型的被還原性高的燒結礦或非燒結含碳塊礦,而且還考慮使用半還原鐵和廢鋼?另外,還包括了煉鐵使用廢鋼作為減少C02的技術和采用歐洲正在研究的將脫C02的爐頂氣體吹入爐身部和風口部的技術,及采用過去全力研究開發的從風口噴吹粉礦石的技術? 作為參考,最近使用了平均灰分為11.5%的焦炭和各種礦石,在目前設備條件下(鼓風濕度上限為1250℃),對上述工藝的各種臨界操作因素進行了計算(表1)? 以過去還原劑比最低的JFE鋼公司福山廠3號高爐的操作為基礎條件,根據在目前原燃料條件下,計算了各種操作因素(還原劑比為428kg/t)?①噴吹廢塑料;②從風口噴吹粉礦石(在這里噴吹預還原率為70%的粉礦石);③從爐頂裝入還原鐵(100kg/t);④使用高反應性焦炭控制還原平衡點(熱平衡帶溫度下降100℃);⑤脫CO2的爐頂氣體吹入爐身部和風口噴吹操作時的各種因素?表中的C比是煉鐵工序中的C,考慮到燒結工序和煉焦工序中的C收得率等,因此可以用總C比=(CR/0.65+PC+73.6·SR/1000)·(C)PC+PC2·(C)PC2來評價?但是,制氧和還原鐵(以在海外用天然氣還原為前提)生產所需的C比除外?在目前噴煤操作下的C比為580—630kg/t左右,為使C比比目前操作減少10%,因此有必要確立第3種情況以后的操作技術? 3.未來1 0年的發展方向 圍繞煉鐵的資源和環境的問題今后仍將進一步嚴峻?另外,可以預計日本與鄰國的競爭也將進一步加劇?因此,今后以下課題也將越來越重要,即: ●存現有技術改進方面,降低煉鐵成本已到極限; ●現有設備不斷老化; ●全世界焦炭短缺日益嚴重,依靠海外也已變得困難; ●為防止全球變暖和構建循環型社會,對環保的要求將進一步提高; ●對優化工藝的要求進一步提高? 針對上述課題,應從新的角度來進行技術開發?例如, (1)對原料進行改進,包括在礦山所在地對原料進行預處理,由此可大幅度減輕高爐的熔融還原負荷? (2)設備的集約化和高效化? (3)提高煉鐵副產物的附加值? (4)通過采用將煤改質工藝和靜脈產業工藝相結合的煉鐵法,為構建循環型社會做貢獻? (5)人才的培養和設備的自動化? 煉鐵部門在應對上述課題時,應與礦山所存地的公司和有關行業共同協作,與大學密切合作,力求開發與時代相符的新技術? 。

歷史資訊

南非庫博礦業有限公司概觀

南非鐵礦工業較發達，年產鐵礦石3480萬噸，主要鐵礦企業是庫博礦業有限公司（Kumba Resources Limited）南非庫博礦業有限公司從事開礦業務已有70多年，原屬南非伊思客（Iscor）有限公司，伊思客有限公司經過重組后，分成了兩部分，一部分是鋼鐵，另一部分是礦業，鋼鐵部分仍稱為伊思客有限公司，礦業部分新組建庫博礦業有限公司。

普鋼

轉爐？精煉？連鑄過程鋼中氧的控制

高爐內加入還原劑（C、CO）把鐵礦石中的氧（Fe3O4、Fe2O3）脫除，使其成為含有C、Si、Mn、P、S的生鐵 煉鋼是一個氧化過程。

爐料

復合型粘合劑萬分及用量對球團礦冶金性能的影響

這種裝置能夠分析礦石材料在還原氣體氛圍里焙燒過程中的物質交換特征每種試樣還原時溫度為600，700，800及900℃同時測定了還原率與時間的關系以及試樣的抗壓強度因為球團礦強度損失是會隨還原率的增高變為極值，而且是在Fe203→Fe3O4相轉變階段變得最大，而在Fe3O4→FeO轉變中較小，所以在還原率約為30%時，球團礦的強度最低實際上這也是普遍的現象在Muxlok鐵礦石材料彈性變形范圍內的溫度上限，球團礦的強度損失最大，這時其溫度為700℃。

爐料

煉鐵新工藝前景及最低碳耗潛能

其一是碳與熱風或者富氧氣流結合的燃燒反應，剩下的是碳還原鐵礦石和捕獲礦石中氧的還原反應對于硅、錳等夾雜物的還原，因數量極少，可忽略不計 　　2、僅供還原所需的理論最低碳消耗 　　與一步法工藝相反，對于維氏體在兩步法工藝中100％間接還原時，CO首先與維氏體接觸，所需要的CO數量為1370Nm3／1000kg．Fe這個數量的CO需要760kg碳在風口前燃燒三種氧化物反應生成的C02的數量是602Nm3，得出CO利用系數44％，即56％的CO沒有被利用。

爐料