铁矿气基直接还原气体组成及其利用效率

　　1.中南大学资源加工与生物工程学院 2.中国科学院过程工程研究所

　　1前言

　　从世界范围看，电炉钢产量日益增长，而高质量废钢的供给又严重不足，世界直接还原铁未来的需求量将会不断增长。直接还原工艺分气基直接还原和煤基直接还原，气基竖炉法具有生产技术成熟、设备可靠、单位投资少、生产率高、单炉产量大、产品成本低等优点，具有很强的竞争力。目前，广泛使用的气基竖炉直接还原工艺MIDREX和HYL工艺在生产过程中H2和CO含量各不相同，但各自都有成功的生产经验。而且，现今几种主流的煤制气工艺还原气有效成分也存在较大差异。因此，在发展煤制气-直接还原工艺过程中，如何使煤制气与直接还原工艺参数达到最佳匹配关系，以尽可能减少工序降低能耗等变得尤为重要。本文从铁矿还原热力学原理出发，采用理论计算的方式对铁矿气基直接还原过程中不同还原气体组成条件下的利用效率进行了模拟分析，为我国煤制气-竖炉直接还原工艺的后续研究、发展提供有益的理论依据和科学数据。

　　2 CO和H2还原铁氧化物

　　CO和H2还原铁氧化物可分为以下几个阶段。

　　(2)CO和H2还原Fe3O4的反应。Fe3O4的还原在低温和高温时有不同的转变顺序。当温度低于570℃时，反应为：

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