非高炉炼铁技术之电炉炼铁
时间:2025-08-25 07:43来源:中国炼铁网 作者:zgltw 点击:
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非高炉炼铁技术是指除高炉炼铁以外的其它还原铁矿石的方法。目前生铁的生产仍是以高炉流程为主，高炉炼铁技术是以焦炭为能源基础的传统炼铁方法。它与转炉炼钢相配合，是目前
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非高炉炼铁技术是指除高炉炼铁以外的其它还原铁矿石的方法。目前生铁的生产仍是以高炉流程为主，高炉炼铁技术是以焦炭为能源基础的传统炼铁方法。它与转炉炼钢相配合，是目前生产钢铁的主要方法。
高炉炼铁的本质是铁的还原过程，即焦炭做燃料和还原剂，在高温下将铁矿石或含铁原料的铁，从氧化物或矿物状态（如Fe2O3、Fe3O4、Fe2SiO4、Fe3O4·TiO2等）还原为液态生铁，焦炭是高炉冶炼不可或缺的原料之一。然而，面对焦煤资源有限、大气污染严重等问题及可持续发展观念日益提升的现状，为提高节能减排效率，高炉炼铁技术逐渐受到各种限制，非高炉炼铁技术开始迅速发展。非高炉炼铁技术主要分为直接还原法和熔融还原法两大类。
18世纪就有人提出了以直接还原法炼铁，1873年建成第1座非高炉炼铁装置但不久便宣告失败，以后的几十年发展缓慢。20世纪20年代由于电力工业的开发，实现了工业化电炉炼铁:1930年德国克虏伯公司开发了回转窑粒铁法（Krupp-Renn）。1932年瑞典人马丁·维伯尔发明了维伯尔（wibirg）法在瑞典建成第1座生产直接还原铁装置。在50年代非高炉炼铁生产总量尚不足铁的总产量的1%，主要是电炉炼铁和粒铁法，海绵铁产量仅占非高炉炼铁法产量的5%。1954年瑞典建立第一座隧道窑直接还原法生产装置。60年代石油和天然气的大量开发推动了气基直接还原炼铁的发展。1957年墨西哥建立了一座称为希尔法（HYL法）的生产装置。1969年德国建立第一座米德莱克斯（Midrex）法生产装置。70年代德国克虏伯公司在克虏伯—瑞恩（Krupp-Renn）法基础上创立了Krupp-CODIR法于1973年在南非建厂投产。1970年德国鲁奇公司创立的SL-RN法在新西兰建立第1座生产装置。1983年戴维麦基公司在南非建立第1座DRC法生产装置。这一时期直接还原生产能力增长了十余倍。目前全球57.8%的直接还原铁由Midrex工艺生产，27.9%由回转窑工艺生产，14.3%由HYL和Energiron工艺生产。接近70.1%的直接还原铁是使用天然气还原的，29.9%是采用煤基还原的。熔融还原法炼铁是20世纪20年代开始提出的。1924年Hoech钢铁厂提出在转鼓形回转炉内用碳还原铁矿石得到铁水的方案。以后开发的stara法、sturzeberg法均未成功。50年代研究开发的熔融还原法大多数设想在一个反应器内完成全部熔炼过程，故称一步法如Dored法、Retored法、CIP法等。但由于还原反应产生的CO的燃烧热不能迅速传递到吸热的还原反应区，迫使熔炼中止而告失败。70年代采用两步法原则，即将整个熔炼过程分成固态预还原和熔融态终还原两步，分别在两个反应器内进行。预还原装置有回转窑、流化床和竖炉等形式，其中以流化床和竖炉为多。终还原装置为转炉型或电炉型COREX（KR）法已达到工业生产规模；DIOS法、HI熔融还原法、Plasmelt法、INRED法及ELRED法均进行了较大规模的半工业试验；川崎熔融还原法、住友熔融还原法、COIN法、MIP法和CIG法进行了单环节或联动半工业试验；此外有AISI法、PJV法等还在试验中。COREX法已于1989年在南非ISCOR公司建成一座30万t/a工业生产装置投入生产。又在韩国浦项投产了一座60万t/a装置。目前熔融还原炼铁技术还处于技术成长期，还有很大的发展空间，其中实现了工业化生产的仅有COREX工艺和FINEX两种两步法工艺。数据显示，近年来全球熔融还原铁的总产量在600万吨/年左右，未有大的突破。电炉炼铁是以电能为供热能源的非高炉炼铁技术，在熔融态下通过还原剂实现铁氧化物分解。由于炼焦煤的缺乏及水电资源的开发，自 20世纪初一些国家开始研究和使用电炉炼铁，1908年第一座炼铁电炉在瑞典投入工业生产。至今在一些水电资源丰富的国家(如挪威)，以及具有高炉难以处理的特殊资源(如钒钛铁矿、砂铁、钛铁矿)的国家(如南非、新西兰)电炉炼铁仍得到应用和发展。除此之外，电炉炼铁技术可以处理低品位铁矿石，有效地分离金属和炉渣，在电炼铁炉中通过有效的还原和长时间的处理，可以生成含铁量少的炉渣，因此在炉渣量非常多的情况下也可以得到高成品率。该炉渣的组成能够带来适当的电阻，因此仅通过电阻加热就可以进行电炉炼铁生产。该炉渣和高炉渣有类似的成分，可以用于水泥的生产。电炉炼铁（熔炼、还原）可与BOF（精炼）形成低成本的两步法生产工艺，对现有工艺影响较小，与高炉铁水相比，电炉炼铁的铁水含碳量和含硅量较少，所以需要缩短吹炼时间，并降低废钢配比。炼铁电炉有高炉身电炉，低炉身电炉，敞开式电阻炉等多种型式，使用最普遍的是低炉身电炉，这种电炉与铁合金生产用封闭式埋弧还原电炉极为相似。电炉炼铁技术不仅可以广泛应用球团、粉矿、压块化DRI等原料，也可以应用副产品的处理。
(责任编辑：zgltw)
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