直接还原铁发展史
作者:佚名发布时间:1970-01-01
直接还原铁发展史
直接还原铁(DRI)是五十年代以后发展起来的一门技术,1952年瑞典建成第一家工厂,随后1957年墨西哥建成了希尔(HYL)法工厂,1965年以后建成的直接还原铁(DRI)生产能力一直在稳步增加。1975年至1985年十年间的增加,特别引人注目。据资料介绍;在此期间内获得许可证的生产能力从年产440万T跃升到年产3400万吨,其中高金属化率的直接还原铁(DRI)生产能力为2500万T。而实际生产直接还原铁(DRI)又只为1100万T,仅为生产能力的40%。究其原因直接还原铁(DRI)为新兴工艺,仍有其不成熟的地方,特别是设备问题,造成实际性能比人们期望的和可能期望的要低得多。到九十年代直接还原铁(DRI)得到了进一步的发展和完善,生产能力达年产3500万T以上,其中生产高金属化率的能力l达2880万T,1990年实际生产量为1912万T,约为生产能力的55%,主要生产国有委内瑞拉、墨西哥、苏联、印尼、沙特、阿根廷等国约占总产量的60 9,6以上。
1975年全世界直接还原铁(DRI)产量只占生铁总产量的O.6%,而到1990年却为生铁总产量的3.2%。直接还原铁(DRI)在全世界冶金行业不很景气的时期能如此发展就可想他的生命力了。
直接还原铁(DRI)的生产工艺主要有两种:一种为气基工艺,即用天然气作为还原剂采用竖炉进行还原生产;另一种为煤基工艺,用煤作为还原剂,采用回转窑进行生产,其产量气基约占直接还原铁(DRI)总产量的90 9/5;煤基工艺产量约占总产量的10%,现将两种工艺的发展历史分述如下。
第一节直接还原铁(DRI)气基工艺发展历史
直接还原铁(DRI)气基工艺主要有墨西哥的希尔法(HYL)和美国的米德兰法(Midrex)两种。1.希尔法(HYL)是五十年代发展起来的一项工业生产技术。当时由于墨西哥废钢短缺一墨西哥镀锡板和薄板公司简称希尔萨公司(HYLSA)研究寻求废钢代用品的生产技术·1952~1953年,他们采用“烧箱”在隧道窑中,以铁矿石和煤为原料,加热44小时进行直接还原试验。尽管工艺上获得成功,但由于不很经济而被放弃。1953年希尔萨公司(HYLSA)又采用间歇式还原缶法。采用脉冲加压·以流动的氢气为还原剂进行还原,并建立了一座日产50T的试验装置,结果没有成功,以后他们与凯洛格公司合作,对各种铁矿石的直接还原作了广泛的研究,最后确定了以蒸汽裂也天然气加固定床还原器韵基本流程。1955年在墨西哥的蒙特雷建立了一个试验厂,取得了满意的效果。1957建立了一座包括煤气淬冷(脱水)、予热、第一还原阶段和第二还原阶段共五台反应缶的初若直接还原装置·即为第一代希尔法(HYL)直接还原装置称之1M厂于1957年11月投产,金属化产品通过反应缶的翻转倒卸出来,日产220t。金属化率85%,1960年以这套装置为基础,设计建成了第一家(HYL)工业生产厂即蒙特雷2号直接还原铁厂,简称2M厂。该厂于1980年进行技术改造,改成了2M5厂。此后在世界范围内陆续建起了一希尔法Ⅲ型(HYL一Ⅲ),并不断进行改进,现已发展到第五代希尔法(HYL)直接还原铁厂。
希尔法(HYL)技术的发展十分惊人,到九十年代它在世界范围内已建成的能力大约2200万T,这一发展使它可以与米德兰法(Midrex)相匹敌,希尔法(HYL)的特点是能耗低·耗能约10.05~10.39GJ/T.DRI,希尔法(HYL)单台设备能力一般为7.5~20万T/年。希尔法(HYL)技术发源于发展中国家,这将对第三世界发展直接还原铁(DRI)是一个很大的鼓舞。
2.米德兰法(Midvex)是由美国研究发展起来的一项气基生产直接还原铁(DRI)技术;研究始于1936年,由美国俄亥俄州托莱多的表面燃烧公司用“真空压力”脉冲将热还原气输送进间歇式炉内的铁矿床还原铁矿,还原气是在耐火砖格蓄热炉内用蒸汽使天然气裂化而成的,但未能取得满意的成果。
1948年表面燃烧公司在托莱多建了一座小型工业生产装置用轧钢皮通过气相还原生产优质铁粉,用间接加热的耐热合金制成间歇式反应缶来还原轧钢皮,金属化率达99%,还原气是将带有水蒸气和空气的天然气按化学计算配比进行催化裂化产生的,也由于经济上的原因,该装置在投产一年后关闭。
1963年,表面燃烧公司又研制出一种‘快速加热还原法”即用磁铁精矿和烟煤粉混合制成生球在直接加热的旋转炉床上金属化,并建造了试验厂生产金属化率60~90%的球团用于高炉,也由于经济上的原因该试验于1966年中断。
同年表面燃烧公司积累了多年的工业试验生产经验,研制出来米德兰法(Midrex),该法主要由天然气的化学计量裂化和逆流式竖炉两项技术组成,并建立起一座直径为45,~0mm的竖炉与一座工业生产规模的包括两个催化剂的气体重整炉,生产能力为1.5T/日,1967年这一试验装置生产了20T。金属化率为95%的优质球团,与废钢配合在电弧炉内炼钢,取得了良好的效果。1969年在这一成功试验的基础上,米德兰、罗斯公司在波特兰炼钢厂附近建成了两套工业性直接还原设备,还原竖炉直径为3.7m,每小时产量为26T。生产初期重整炉达不到设计生产率,后经过几年的不断改造与完善,才可靠地控制住炭的含量,生产出高金属化率的直接还原铁,并成功地建造了一套切梅尔(chemaive)钝化设备,产品的金属化率为92~95%。
1969年,米德兰·罗斯公司与西德科夫工商业公司达成协议,在汉堡建造并投产一座直接还原铁设备,以后相继建设了一批工厂。1985年米德兰法生产直接还原铁(DRI)600万T,占世界产量1100万T的55%,到九十年代米德兰法(Midrex)建有40多个工厂,成为世界上直接还原铁(DRI)气基生产的主导者。它的主要特点是能耗较希尔法(HYL)高,一般耗能为13.5GJ/t·DRI,生产规模每套设备小型的可达30万T/年,最大的工业化设备生产率可高达百万T。