钢铁冶金详解.ppt

炼铁产品及副产品： 生铁（主要产品）：分为炼钢生铁和铸造生铁。 炉渣（副产品）：含SiO2、CaO和Al2O3的铝硅酸盐，主要用于生产水泥。 煤气（副产品）：含26％左右的CO，用作燃料。 三、直接还原和熔融还原法 直接还原法是指在铁矿石熔化温度下把铁矿石还原成海绵铁的炼铁生产过程，产品叫直接还原铁或海绵铁。由于低温还原，得到的直接还原铁未能充分渗碳，因而含碳较低(2%),属于钢的成分。矿石中的脉石成分既不能熔化造渣脱除,也不能被还原,因而直接还原铁中几乎保留了铁矿石中的全部脉石杂质,实际生产中仍需要用电炉精炼成钢.直接还原法-电炉串联生产钢，形成了一个新的钢铁冶金生产工艺流程。 直接还原法已有百余年历史，先后提出工艺方法400余种，但是真正成为工业生产方法的只有少数几种，而且是到20世纪60年代才有重大突破，这是因为： （1）冶金焦的价格大幅度上涨，而石油、天然气大量开发使用，提供了直接还原炼铁法需要的还原煤气，解决能源的来源和价格问题。 （2）电炉炼钢迅速发展，超高功率新技术的应用使电炉炼钢得到高速发展，合格的废钢供应不足，大大扩展了直接还原铁的需求。 （3）废钢中往往含有某些对钢性能不利的有色金属，如铜、锡、砷、铅等，无论用氧化熔炼或还原熔炼都无法去除它们。而随着废钢的循环利用，它们在钢中的含量会越积越多。因而需要加入直接还原铁来稀释它们。 （4）选矿技术的提高，扩大了直接还原炼铁法的矿石资源。原来只能使用杂质少且品位高的天然富矿，现在高品位铁精矿粉制造的球团矿，其脉石含量可以降低到不需要在还原生产中脱除，使直接还原技术简化，而且产量提高。 从本世纪70年代中期以来，世界钢产量一直在7亿吨左右，而海绵铁的产量却逐年增加工厂，60年代年产几十万吨到1997年已发展到年产3620万吨。海绵铁的稳定增长和电炉炼钢的增长有显著关系。少量金属化率较低的直接还原铁还可用于高炉，以提高产量和降低焦比。直接还原铁的生产主要在天然气资源丰富的地区，拉丁美洲国家生产的海绵铁占全世界产量的一半以上。 含铁原料 品位的高低是最重要的品质，由于直接还原铁大多用于电炉炼钢，它的残留脉石会使电炉炼钢电耗升高，生产率降低，炉衬寿命缩短，危害较大。所以直接还原炼铁法使用的矿石要求SiO2、Al2O3等的含量＜3%?-5%。危害电炉钢品质的有害元素，如铜、砷等则因为电炉钢品种不同而有不同的要求。 直接还原法炼铁法对于还原性和软化温度也有严格要求。因为还原性是影响直接还原炼铁法生产率的最重要因素，因此这种方法只使用还原性好的球团矿或块矿。 几种主要的直接还原炼铁法 根据使用的燃料不同，直接还原炼铁法分为两大类：用煤气作气体还原剂和载热体的气基法；以固体煤作为还原剂和热源的煤基法。 （1）气基法 气基法中的煤气常用天然气、焦炉煤气、液化石油气、重油等转化制造。天然气和液化石油气主要使用蒸汽转化，生成CO 和H2；重油使用氧气部分氧化法将碳氢化合物转化为CO和H2。 目前为止，无论从产量还是产能上看，气基法占主导地位，约占90%左右。 气基法的典型代表是Midrex法。Midrex气基法属竖炉法，为美国米德莱克斯（Midrex）公司所发明，是目前最完善、生产能力最强、使用最普遍的直接还原炼铁法。它由供料系统、还原竖炉、烟气处理、天然气重整炉组成。这种方法生产的海绵铁占直接还原炼铁法生产海绵铁总量的60%以上。 Midrex 法生产流程 天然气进入转化炉内，在镍基触媒的催化下，通过天然气裂化反应将其转化成煤气和氢气。 CH4 ＋ H2O →CO ＋ 3H2 (天然气裂化反应) 球团矿或天然块矿从炉顶通过布料器（或多个加料管）合理地布入炉中，在还原区与CO、H2进行还原反应。还原气入炉时温度为750-900℃，送入距竖炉顶部2/3处的还原带。炉料在炉内停留约6小时，含铁矿石被CO和H2还原，被还原的海绵铁的金属铁含量在92%以上。然后海绵铁进入下部没有砖衬的冷却带，用专门的冷却气或炉顶气冷却，冷却到30℃时排出炉外，可保证海绵铁在大气中不再氧化，细碎的产品可压制成块存放，供电炉熔炼使用。直接还原后的废气中仍含有大量的CO和 H2（约占70%），通过洗涤器从新返回到重整炉，然后进入竖炉循环使用。反应方程式为； Fe2O3 ＋ 3H2 →2Fe ＋ 3H2O Fe2O3 ＋ 3CO →2Fe ＋3CO2 （2）煤基法 煤基法使用的煤以烟煤为宜，这种煤能够与CO2反应生成CO（生产中称这种性能叫煤的反应性），煤中灰分的熔化温度一般要求在1150℃以上，即高于直接还原法操作温度50-100℃，以避免析出的灰分与炉料和炉墙发生粘连，造成生产操作故障。煤基法使用的煤还要求灰分含量低（25%）和含硫量低(0.8%)。 回转窑法是煤基法中最重要、最有价值