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我国熔融还原炼铁技术发展现状及展望

矿产综合利用 2024年第3期45卷 96-101页

作者：兰臣臣高艳甲吕庆张振锋高峰张淑会华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063009 河北远通矿业有限公司河北承德067000 承德信通首承矿业有限责任公司河北承德067000

这是一篇冶金工程领域的论文。随着钢铁企业对污染物排放问题的日益重视,非高炉炼铁工艺逐渐成为了人们关注的热点问题。目前我国已经实现工业化的非高炉炼铁技术以宝钢的Corex工艺和山东墨龙的HIsmelt工艺两种典型的熔融还原炼铁技术为... 详细信息

这是一篇冶金工程领域的论文。随着钢铁企业对污染物排放问题的日益重视,非高炉炼铁工艺逐渐成为了人们关注的热点问题。目前我国已经实现工业化的非高炉炼铁技术以宝钢的Corex工艺和山东墨龙的HIsmelt工艺两种典型的熔融还原炼铁技术为主,也是目前国内非高炉炼铁技术的热点工艺。本文对Corex工艺和HIsmelt工艺的流程进行阐述,并对比两种工艺的技术指标与优缺点,探讨了国内两种工艺的研究现状,并结合各工艺的特点对其发展方向进行展望。

关键词：冶金工程熔融还原 Corex工艺 HIsmelt工艺资源利用

熔融态铁氧化物碳氢还原热力学与动力学研究现状

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钢铁研究学报 2024年第2期36卷 150-162页

作者：卢立金王锋王海风邱健平晓东钢铁研究总院有限公司先进钢铁流程及材料国家重点实验室北京100081 钢研晟华科技股份有限公司北京100081

氢能在冶金领域的应用是实现低碳发展的重要途经之一。目前虽然在富氢高炉和氢基直接还原炼铁领域取得诸多成果,但在碳氢熔融还原炼铁仍有许多不足之处。通过分析碳、CO以及氢气还原熔融态铁氧化物的研究,总结熔融还原过程基本热力学特... 详细信息

氢能在冶金领域的应用是实现低碳发展的重要途经之一。目前虽然在富氢高炉和氢基直接还原炼铁领域取得诸多成果,但在碳氢熔融还原炼铁仍有许多不足之处。通过分析碳、CO以及氢气还原熔融态铁氧化物的研究,总结熔融还原过程基本热力学特点,并对影响动力学参数的因素进行分析。结果表明,在熔融温度(1369℃)以上氢气还原FeO在热力学上有一定的优势。还原温度高于1538℃,(即还原物和还原产物都为熔融态),还原气体流量为3 mL/min以及碱度为1.1~1.3时有利于熔融反应的进行。关于碳氢还原熔融态铁氧化物的研究还不充分,还需要进一步解析还原过程、限制环节以及微观机制等。

关键词：熔融还原氢冶金热力学动力学

熔融还原炼铁工艺用耐火材料的应用现状与研究进展

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耐火材料 2023年

作者：刘然刘晏廷高艳甲邓勇承德钢铁集团有限公司华北理工大学冶金与能源学院

相较于高炉炼铁工艺，HIsmelt和Corex几乎不使用焦炭，且资源利用效率高，环保优势突出，但这两个工艺的熔渣FeO含量普遍偏高，且技术成熟度和炉内反应机制的深入了解仍然不足，导致熔融还原炉的寿命普遍低于高炉的。分析了HIsmelt和Co... 详细信息

相较于高炉炼铁工艺，HIsmelt和Corex几乎不使用焦炭，且资源利用效率高，环保优势突出，但这两个工艺的熔渣FeO含量普遍偏高，且技术成熟度和炉内反应机制的深入了解仍然不足，导致熔融还原炉的寿命普遍低于高炉的。分析了HIsmelt和Corex两大工艺的流程特点，总结了HIsmelt和Corex工艺用耐火材料的材料选择、维护和性能优化等方面的研究现状，指出了熔融还原炼铁工艺用耐火材料的存在问题及改进方向。

关键词：非高炉炼铁耐火材料 HIsmelt Corex 熔融还原

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近似核壳型微球对钢渣的熔融还原行为分析

钢铁 2023年第1期58卷 91-99页

作者：孙陶安操瑞宏夏云进王海川范鼎东邓爱军安徽工业大学冶金工程学院安徽马鞍山243032 新余钢铁集团技术中心江西新余338001

以钢渣的纤维化应用为最终目标,将高分子材料科学中的核壳结构应用技术引入到钢铁冶金领域,用于高效还原重构熔融钢渣,并采用超高温激光共聚焦显微镜,对核壳微球在液渣中的熔融还原行为进行微观研究,分析温度和钢渣酸度系数对微球还原... 详细信息

以钢渣的纤维化应用为最终目标,将高分子材料科学中的核壳结构应用技术引入到钢铁冶金领域,用于高效还原重构熔融钢渣,并采用超高温激光共聚焦显微镜,对核壳微球在液渣中的熔融还原行为进行微观研究,分析温度和钢渣酸度系数对微球还原基层熔速的影响。研究结果表明,将核壳微球设计成悬浮于熔渣中间部位,其熔融还原反应要早于常规粉剂还原6 min到达平衡状态,渣中金属氧化物的还原回收时效性得到明显提高。不同还原基层核壳微球对比显示,铝基微球表现出极好的还原时效性,反应3 min内还原率达到了95.17%。高温、高酸度系数熔渣能够促进核壳微球还原基层的快速熔融,有效改善还原反应的热力学条件,提升还原渣中金属氧化物的时效性,达到渣金迅速分离的效果。通过微球还原基层-渣界面的熔融动力学模型,计算出微球还原基层介质在不同条件下的有效二元扩散系数范围为3.86×10^(-11)~4.92×10^(-11)m^(2)/s。对于工业应用还原基材重构改性钢渣而言,可以碳为主要还原基材配加适量的铝或硅来制备成核壳微球用于钢渣的还原重构,可显著提升钢渣还原重构的时效性,并取得较高的经济收益。这为钢渣的高效还原提供了新思路。

关键词：钢渣核壳微球熔融还原纤维化金属氧化物

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氢冶金工艺技术发展现状及应用

钢铁 2024年第3期59卷 183-196页

作者：卢立金王海风王锋邱健平晓东钢铁研究总院有限公司先进钢铁流程及材料国家重点实验室北京100081 钢研晟华科技股份有限公司北京100081

钢铁行业为中国重要的经济支撑行业,也是主要的碳排放行业。氢能在冶金领域的应用是一种环保、高效的钢铁生产技术,是实现低碳发展的重要途经之一。在全面介绍富氢高炉、氢基直接还原、氢基熔融还原工艺的基础上,分析各种工艺在冶金工... 详细信息

钢铁行业为中国重要的经济支撑行业,也是主要的碳排放行业。氢能在冶金领域的应用是一种环保、高效的钢铁生产技术,是实现低碳发展的重要途经之一。在全面介绍富氢高炉、氢基直接还原、氢基熔融还原工艺的基础上,分析各种工艺在冶金工业的应用情况,并且系统探讨了各工艺的探索及实践。综合各种工艺的优缺点,分析了中国低碳背景下氢冶金的发展趋势。目前中国钢铁行业的生产还是以长流程为主,要实现2035年减排30%的目标,富氢高炉工艺可作为现阶段工艺技术改进的首选方向。但是富氢高炉工艺实现碳减排的能力比较有限,碳减排幅度为10%~20%,无法满足未来碳中和的目标。相比于富氢高炉工艺,氢基直接还原铁工艺的碳减排可达到50%以上,因此,氢基直接还原工艺可作为未来发展的主要路线。氢基熔融还原也有较好的碳减排效果,且生产出的高纯铸造生铁可用于高端铸件领域,但是目前对其研究不够充分,还处于基础研究阶段,与大规模的工业化生产还有较大的差距。氢冶金作为钢铁行业低碳绿色发展的重要途径,中国起步较晚且还面临基础研究薄弱、短期成本高等问题,随着绿氢产业的发展,绿色氢冶金将是未来钢铁行业绿色发展的重要方向。

关键词：氢冶金高炉富氢直接还原熔融还原

碳中和背景下我国低碳炼铁技术发展现状与前景

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烧结球团 2024年第1期49卷 35-41页

作者：潘钊彬中冶南方工程技术有限公司湖北武汉430223

我国钢铁生产工艺长期以“高炉—转炉”长流程为主,能源结构高碳化特征明显。作为钢铁流程中的碳排放大户,炼铁系统深度减碳成为我国钢铁行业实现碳中和目标的关键。本文分别从高炉炼铁和非高炉炼铁两个角度出发,梳理总结了各主要低碳... 详细信息

我国钢铁生产工艺长期以“高炉—转炉”长流程为主,能源结构高碳化特征明显。作为钢铁流程中的碳排放大户,炼铁系统深度减碳成为我国钢铁行业实现碳中和目标的关键。本文分别从高炉炼铁和非高炉炼铁两个角度出发,梳理总结了各主要低碳炼铁工艺技术的研究进展和主要问题,并对其应用前景进行了展望。我国钢铁工业应把技术创新作为降碳的核心要素,结合行业发展趋势和自身特点,加大力度开发适合我国国情的低碳炼铁新技术;综合考虑资产保值、技术成熟程度和降碳潜力,短期内应以基于现有高炉工艺的深度脱碳技术创新为主要方向,从而为远期零碳钢铁的发展提供过渡方案和缓冲空间;中长期以富氢气基竖炉直接还原技术为发展重点,不断提升其技术成熟度和经济适用性,逐步提高氢气比例直至全氢冶炼;氢基熔融还原技术和电解还原铁技术的发展任重道远,未来有望成为实现我国钢铁行业碳中和目标的解决方案之一。

关键词：碳中和低碳炼铁高炉直接还原熔融还原

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高铁赤泥熔融还原提铁尾渣缓冷过程相变研究

中国有色冶金 2023年第6期52卷 139-147页

作者：蒋志刚吕国志李晓飞朱忠南张廷安东北大学冶金学院辽宁沈阳110819 多金属共生矿生态化冶金教育部重点实验室辽宁沈阳110819

赤泥的堆积占用大量土地资源,且存在环境及安全风险,目前从赤泥中回收有价元素是赤泥有效消纳的方式之一。本文采用熔融还原法处理高铁赤泥,在提取铁元素后对熔融尾渣进行缓冷过程的物相分析及微观形貌分析,研究提铁尾渣在缓冷过程中的... 详细信息

赤泥的堆积占用大量土地资源,且存在环境及安全风险,目前从赤泥中回收有价元素是赤泥有效消纳的方式之一。本文采用熔融还原法处理高铁赤泥,在提取铁元素后对熔融尾渣进行缓冷过程的物相分析及微观形貌分析,研究提铁尾渣在缓冷过程中的物相变化,为赤泥熔融还原提铁尾渣水泥化提供理论依据。结果表明,提铁条件为碱度0.8、配碳比1.1、CaF_(2)添加量10%的赤泥提铁尾渣,在缓冷过程中选择1000℃的条件下进行保温,能更好形成制备水泥所需物相。

关键词：高铁赤泥熔融还原提铁尾渣缓冷物相转变水泥制备

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熔融还原炼镁热力学分析和模拟

重庆大学学报（自然科学版） 2011年第5期34卷 65-70页

作者：唐祁峰高家诚陈小华重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心材料科学与工程学院重庆400044

为了提高现有硅热还原炼镁工艺中原料之间的反应速度,提出熔融还原炼镁新技术。在煅烧白云石中添加适量的Al2O3和SiO2,使整个体系在反应时呈完全熔融状态,从而加快反应速度。通过软件模拟、热力学分析和实验验证,在适当配比下于1 600℃... 详细信息

为了提高现有硅热还原炼镁工艺中原料之间的反应速度,提出熔融还原炼镁新技术。在煅烧白云石中添加适量的Al2O3和SiO2,使整个体系在反应时呈完全熔融状态,从而加快反应速度。通过软件模拟、热力学分析和实验验证,在适当配比下于1 600℃可以获得完全熔化的CaO-MgO-Al2O3-SiO2四元系。通过对熔融还原反应的热力学计算得出,平衡状态下还原温度为1 600℃时,对应镁蒸汽的露点为870℃。结果表明熔融还原炼镁新技术是可行的。

关键词：金属镁硅热法熔融还原热力学

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高铁赤泥熔融还原过程中钠铝硅的行为研究

有色金属科学与工程 2023年第6期14卷 773-780页

作者：朱忠南吕国志李晓飞蒋志刚张廷安东北大学多金属共生矿生态化冶金教育部重点实验室沈阳110819

随着氧化铝行业的发展,国内堆存了大量高铁赤泥。赤泥的堆存不仅增加氧化铝企业生产成本,还会造成环境污染,同时高铁赤泥中的金属资源未有效回收。本文采用熔融还原法处理高铁赤泥,通过对还原渣进行成分分析、物相分析以及微观形貌分析... 详细信息

随着氧化铝行业的发展,国内堆存了大量高铁赤泥。赤泥的堆存不仅增加氧化铝企业生产成本,还会造成环境污染,同时高铁赤泥中的金属资源未有效回收。本文采用熔融还原法处理高铁赤泥,通过对还原渣进行成分分析、物相分析以及微观形貌分析,研究了赤泥熔融还原过程中Na、Al、Si_(3)种元素的行为变化,为赤泥熔融还原渣水泥化提供理论依据。结果表明,赤泥中的Na元素由NaAlSiO_(4)转化为NaCaAlSi_(2)O_(7)留在了尾渣中,Al元素多以3CaO·Al_(2)O_(3)转化为尾渣中的NaCaAlSi_(2)O_(7)、Ca_(2)Al(AlSi)O_(7)等,Si元素则是从Ca_(2)SiO_(4)转化为NaCaAlSi_(2)O_(7)、Ca_(2)Al(AlSi)O_(7)、Ca2Al2SiO7等。

关键词：高铁赤泥熔融还原物相分析