世纪钢铁工业炼铁工艺技术进步的趋向.pptx

2024/4/22 2024/4/22 周一周一1 1内容：1 12020世纪钢铁工业的简明回顾世纪钢铁工业的简明回顾2 2关于钢铁冶金的工艺流程关于钢铁冶金的工艺流程3 32020世纪世纪21 21世纪之交的钢铁工艺流程的探索世纪之交的钢铁工艺流程的探索4 4简单的概括简单的概括2024/4/22 2024/4/22 周一周一2 21 12020世纪钢铁工业的简明回顾世纪钢铁工业的简明回顾2024/4/22 2024/4/22 周一周一3 3图图图图1 201 20世纪以来（世纪以来（世纪以来（世纪以来（1900-20101900-2010）世界钢产量与中国钢产量的演变）世界钢产量与中国钢产量的演变）世界钢产量与中国钢产量的演变）世界钢产量与中国钢产量的演变一次大战二次大战氧气转炉与连铸技术出现一次石油危机二次石油危机薄板坯连铸技术出现2024/4/22 2024/4/22 周一周一4 41.11.1钢铁工业发展的拉动力，推动力和限制力钢铁工业发展的拉动力，推动力和限制力实践证明：实践证明：实践证明：实践证明：n n钢铁是目前和今后相当一段时间内人类社会所使钢铁是目前和今后相当一段时间内人类社会所使用的重要材料；用的重要材料；n n钢铁是国家工业化的支撑。一个国家要实现工业钢铁是国家工业化的支撑。一个国家要实现工业化必须要跨过钢铁工业的门槛；化必须要跨过钢铁工业的门槛；n n19001900年以来钢铁工业经历了两个高速增长期，这两年以来钢铁工业经历了两个高速增长期，这两个增长期均与人类社会的工业化密切相关；个增长期均与人类社会的工业化密切相关；n n人类社会经济发展对钢铁的需求的增长是钢铁工人类社会经济发展对钢铁的需求的增长是钢铁工业的拉动力；技术进步是钢铁工业发展的推动力，业的拉动力；技术进步是钢铁工业发展的推动力，而地球资源、能源、环境的约束则是钢铁工业发而地球资源、能源、环境的约束则是钢铁工业发展的限制力。展的限制力。2024/4/22 2024/4/22 周一周一5 5限制力（资源、能源、环境）永远存在限制力（资源、能源、环境）永远存在限制力（资源、能源、环境）永远存在限制力（资源、能源、环境）永远存在钢铁工业钢铁工业推动力（技术进推动力（技术进步）持续存在步）持续存在 发展发展拉动力（经济增拉动力（经济增长）时有时无长）时有时无 图图2 2 钢铁工业发展的拉动力，推动力和限制力钢铁工业发展的拉动力，推动力和限制力2024/4/22 2024/4/22 周一周一6 6图图3 203 20世纪以来（世纪以来（1900190020102010年）世界人均产钢量的演变年）世界人均产钢量的演变 2024/4/22 2024/4/22 周一周一7 7图图3 203 20世纪以来（世纪以来（190019002001020010年）世界人均产钢量的演变年）世界人均产钢量的演变 1.2 211.2 21世纪钢铁工业将继续发展世纪钢铁工业将继续发展2024/4/22 2024/4/22 周一周一8 8 20 20 世纪世界人口高速增长。由于工业化的拉世纪世界人口高速增长。由于工业化的拉动力，钢产量增长的速度远大于人口增长的速度。动力，钢产量增长的速度远大于人口增长的速度。世界钢铁工业第二个高速增长主要是由中国世界钢铁工业第二个高速增长主要是由中国等发展中国家工业化拉动的。这个高速增长期预等发展中国家工业化拉动的。这个高速增长期预计将在计将在20152015年前后结束，并进入稳定期。如果目前年前后结束，并进入稳定期。如果目前的发展中国家或地区中有的进入工业化阶段，世的发展中国家或地区中有的进入工业化阶段，世界钢铁工业将出现新的增长期。目前全球已实现界钢铁工业将出现新的增长期。目前全球已实现和正在进行工业化国家的人口不足和正在进行工业化国家的人口不足3030亿，其余亿，其余3030亿以上的人口陆续进入工业化阶段将是不可阻挡亿以上的人口陆续进入工业化阶段将是不可阻挡的潮流，世界钢铁工业继续发展是必然趋势。的潮流，世界钢铁工业继续发展是必然趋势。2024/4/22 2024/4/22 周一周一9 91950年年2000年年2006年年第一次高速第一次高速增长期增长期第二次高速第二次高速增长期增长期第一种可能性第一种可能性第二种可能性第二种可能性年份年份世世界界钢钢年年产产量量 亿亿吨吨图图4 4 世界钢铁产量发展趋向预期世界钢铁产量发展趋向预期2024/4/22 2024/4/22 周一周一1010 按目前的发展方式，在世界实现工业化过程按目前的发展方式，在世界实现工业化过程钢铁工业将以较快速度增加。预计在钢铁工业将以较快速度增加。预计在20302030年以前年以前将大大超过将大大超过2020亿吨亿吨/年，对地球资源和环境将是难年，对地球资源和环境将是难以支撑和承受的负担。如果能开发出一种新的增以支撑和承受的负担。如果能开发出一种新的增长方式（新型工业化道路），则有可能出现第二长方式（新型工业化道路），则有可能出现第二种可能性，用较低人均钢产量支撑工业化进程。种可能性，用较低人均钢产量支撑工业化进程。世界钢产量增加的趋势是必然的，但走新路的可世界钢产量增加的趋势是必然的，但走新路的可能性是存在的。能性是存在的。2024/4/22 2024/4/22 周一周一11111.3 211.3 21世纪钢铁工业面临的挑战世纪钢铁工业面临的挑战 钢铁工业的发展史，从技术层面上讲就是钢钢铁工业的发展史，从技术层面上讲就是钢铁冶金工艺流程的创新史。铁冶金工艺流程的创新史。钢铁工业具有两重性：一方面是经济社会发钢铁工业具有两重性：一方面是经济社会发展的支柱，另一方面钢铁工业具有展的支柱，另一方面钢铁工业具有“两高一资两高一资”的特性，是人类社会发展的负担。的特性，是人类社会发展的负担。21 21世纪钢铁工世纪钢铁工业面临的挑战是如何在克服业面临的挑战是如何在克服“两高一资两高一资”的前提的前提下，使钢铁工业支撑人类社会经济发展，最根本下，使钢铁工业支撑人类社会经济发展，最根本的是依靠技术进步和创新。的是依靠技术进步和创新。2024/4/22 2024/4/22 周一周一12122关于钢铁冶金的工艺流程2024/4/22 2024/4/22 周一周一13132.1 2.1 钢铁工艺的基础钢铁工艺的基础 钢铁工艺的本质是从地球地壳的铁的化合物钢铁工艺的本质是从地球地壳的铁的化合物中提取铁元素并制成人类社会使用的铁基的合金中提取铁元素并制成人类社会使用的铁基的合金材料。从理论观点讲，钢铁冶金属于材料。从理论观点讲，钢铁冶金属于Fe-C-OFe-C-O的高的高温物理化学。钢的生产路线的本质是温物理化学。钢的生产路线的本质是FeFe的氧化物的氧化物脱氧并使脱氧并使FeFe转化为转化为Fe-CFe-C合金的过程。合金的过程。2024/4/22 2024/4/22 周一周一1414图图5 钢的生产路线钢的生产路线 2024/4/22 2024/4/22 周一周一1515 从图从图5 5可见，从铁矿石直接转化为钢的路是可见，从铁矿石直接转化为钢的路是走不通的。从铁矿石直接转化为钢，目前实际上走不通的。从铁矿石直接转化为钢，目前实际上有两条路。一条是将铁矿石转化为直接还原铁，有两条路。一条是将铁矿石转化为直接还原铁，通过电炉熔炼为钢，另一条则是将矿石在高炉内通过电炉熔炼为钢，另一条则是将矿石在高炉内炼成铁水，送转炉（或电炉）冶炼成钢。炼成铁水，送转炉（或电炉）冶炼成钢。20102010年全年全球钢产量中，球钢产量中，70%70%以上的钢是从铁矿石中的铁生以上的钢是从铁矿石中的铁生产出来的。产出来的。30%30%的钢是利用回收废钢生产的。用铁的钢是利用回收废钢生产的。用铁矿石生产钢，资源、能源消耗比废钢生产路线高矿石生产钢，资源、能源消耗比废钢生产路线高很多，排放量也大，是很多，排放量也大，是“两高一资两高一资”的源头。多的源头。多年来科技工作者试图从炼铁工艺方面寻求出路。年来科技工作者试图从炼铁工艺方面寻求出路。2024/4/22 2024/4/22 周一周一1616n n有没有更好的工艺流程可以取代现有的流程？有没有更好的工艺流程可以取代现有的流程？n n如何改进现有的工艺流程，减少资源消耗，降低如何改进现有的工艺流程，减少资源消耗，降低污染排放，减轻对化石资源的依赖？污染排放，减轻对化石资源的依赖？以下就世纪之交的钢铁新工艺流程的探索予以以下就世纪之交的钢铁新工艺流程的探索予以讨论。讨论。2024/4/22 2024/4/22 周一周一1717320世纪21世纪之交的钢铁新工艺流程的探索2024/4/22 2024/4/22 周一周一1818图图6 世界直接还原铁产量（世界直接还原铁产量（19702010 包括包括DRI/HBI）图图63.13.1铁矿石直接还原铁矿石直接还原2024/4/22 2024/4/22 周一周一1919 20082008年世界金融危机后和世界钢产量一样，直年世界金融危机后和世界钢产量一样，直接还原铁产量下降（接还原铁产量下降（20082008年为年为68506850万吨）。万吨）。20102010年年超过超过70007000万吨为历史最高。这次增长的特点是具万吨为历史最高。这次增长的特点是具有天然气资源的国家得到发展。如果有油气资源，有天然气资源的国家得到发展。如果有油气资源，直接还原比高炉炼铁能耗低，排放少。直接还原比高炉炼铁能耗低，排放少。2024/4/22 2024/4/22 周一周一2020 铁矿石直接还原工艺可分为气基与煤基两大铁矿石直接还原工艺可分为气基与煤基两大类。世界钢协对类。世界钢协对20082008年世界年世界68506850万吨直接还原铁进万吨直接还原铁进行统计：气基产量占行统计：气基产量占50905090万吨，为万吨，为74.3%74.3%（其中：（其中：MidrexMidrex 3980 3980万吨，万吨，Hyl Hyl 990990万吨，其他万吨，其他110110万吨），万吨），煤基产量煤基产量17601760万吨，占万吨，占25.7%25.7%。从。从20102010年情况看，气年情况看，气基似乎增长更快。基似乎增长更快。2024/4/22 2024/4/22 周一周一2121表表表表1 20101 2010年世界各国直接还原铁产量年世界各国直接还原铁产量年世界各国直接还原铁产量年世界各国直接还原铁产量 （万吨）（万吨）（万吨）（万吨）国家国家国家国家产量产量国家国家国家国家产量产量国家国家国家国家产量产量印度印度印度印度23422342特立尼达和特立尼达和特立尼达和特立尼达和多巴哥多巴哥多巴哥多巴哥308308阿联酋阿联酋阿联酋阿联酋118118伊朗伊朗伊朗伊朗935935埃及埃及埃及埃及286286南非南非南非南非112112墨西哥墨西哥墨西哥墨西哥537537马来西亚马来西亚马来西亚马来西亚239239加拿大加拿大加拿大加拿大6060沙特沙特沙特沙特479479卡塔尔卡塔尔卡塔尔卡塔尔216216德国德国德国德国4545俄罗斯俄罗斯俄罗斯俄罗斯479479印度尼西亚印度尼西亚印度尼西亚印度尼西亚136136秘鲁秘鲁秘鲁秘鲁1010委内瑞拉委内瑞拉委内瑞拉委内瑞拉379379利比亚利比亚利比亚利比亚1271272024/4/22 2024/4/22 周一周一22223.1.1 3.1.1 气基铁矿石直接还原工艺气基铁矿石直接还原工艺 气基铁矿石直接还原工艺中，最早的，应用最广的仍气基铁矿石直接还原工艺中，最早的，应用最广的仍是是MidrexMidrex。气基铁矿石直接还原工艺中，份额次于气基铁矿石直接还原工艺中，份额次于MidrexMidrex的是的是HylHyl。HylHyl是是墨西哥墨西哥HylsaHylsa开发的开发的，经过经过HylHyl，Hyl Hyl，Hyl Hyl，Hyl-ZR Hyl-ZR（Zero ReformerZero Reformer）。）。20062006年年，HylsaHylsa的母公司的母公司TechitTechit宣布和宣布和DanieliDanieli公司合作，将公司合作，将Hyl-ZRHyl-ZR工艺工艺改为改为“EnergironEnergiron”，并在阿联酋建设并在阿联酋建设“EnergironEnergiron”工工艺的铁矿石直接还原工厂。该厂设计年产直接还原铁艺的铁矿石直接还原工厂。该厂设计年产直接还原铁160160万万吨，是近年来建成并投产的规模最大，现代化水平最高的吨，是近年来建成并投产的规模最大，现代化水平最高的气基还原铁工厂。其流程见图气基还原铁工厂。其流程见图7 7 。2024/4/22 2024/4/22 周一周一2323 图图图图7 Hyl-Zero Reformer(ZR)7 Hyl-Zero Reformer(ZR)直接还原流程直接还原流程直接还原流程直接还原流程 Partial Oxidation andReforming Reactions 2H2+O2 2H2O 2CH4+O2 2CO+4H2 CH4+H2O CO+3H2O CO+H2O CO2+H2Reduction andCarburization Reactions Fe2O3+3H2 2Fe+3H2O Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 3Fe+CH4 Fe3C+2H22024/4/22 2024/4/22 周一周一2424 今年今年6 6月，参加欧洲炼铁炼焦大会期间，月，参加欧洲炼铁炼焦大会期间，部分同志参观过阿布扎比的部分同志参观过阿布扎比的“EnergironEnergiron”工厂。工厂。MidrexMidrex流程中流程中产量最大的厂在墨西哥产量最大的厂在墨西哥MegsmodMegsmod，年产年产176176万吨。气基流还有万吨。气基流还有FINMETFINMET，采用流态化床，在委内瑞拉建有采用流态化床，在委内瑞拉建有生产厂，生产生产厂，生产HBI HBI。2024/4/22 2024/4/22 周一周一25253.1.23.1.2煤基铁矿石直接还原工艺煤基铁矿石直接还原工艺 3.1.2.1 3.1.2.1 回转窑流程回转窑流程 与气基直接还原工艺比，煤基直接还原工艺与气基直接还原工艺比，煤基直接还原工艺单体产能低，单位能耗高，单体产能低，单位能耗高，DRIDRI品位低。煤基直品位低。煤基直接还原使用回转窑者多，使用非结焦性煤，煤的接还原使用回转窑者多，使用非结焦性煤，煤的灰份熔点必须低于铁矿石的还原温度灰份熔点必须低于铁矿石的还原温度100100以上，以上，否则就会结圈。煤基直接还原铁产量高的是印度，否则就会结圈。煤基直接还原铁产量高的是印度，以回转窑为主。回转窑流程中以以回转窑为主。回转窑流程中以SL/RNSL/RN流程最多。流程最多。2024/4/22 2024/4/22 周一周一2626图图图图8 SL/RN8 SL/RN8 SL/RN8 SL/RN流程流程流程流程 2024/4/22 2024/4/22 周一周一27273.1.2.2 3.1.2.2 转底炉转底炉 转底炉出现在美国，用于处理钢铁厂的含铁转底炉出现在美国，用于处理钢铁厂的含铁废弃物，并使用铁矿粉和煤粉，日本新日铁和神废弃物，并使用铁矿粉和煤粉，日本新日铁和神户使用转底炉，。用含铁废弃物生产金属化球团户使用转底炉，。用含铁废弃物生产金属化球团并回收废弃物中的锌。转底炉在国内国外均有发并回收废弃物中的锌。转底炉在国内国外均有发展。展。2024/4/22 2024/4/22 周一周一2828 图图9 转底炉流程转底炉流程 2024/4/22 2024/4/22 周一周一2929 神户制钢以转底炉工艺为基础，开发出称之神户制钢以转底炉工艺为基础，开发出称之为为“ITmk3ITmk3”的直接还原铁工艺，生产出一种称为的直接还原铁工艺，生产出一种称为Iron nuggetsIron nuggets（铁块中铁块中Fe 97%Fe 97%、C 2%C 2%，比重比重4.4g/cm4.4g/cm3 3）的产品，用于电炉炼钢的产品，用于电炉炼钢。2024/4/22 2024/4/22 周一周一3030图图10 ITmk310 ITmk3工艺流程工艺流程2024/4/22 2024/4/22 周一周一3131图图11 ITmk311 ITmk3的产品的产品Iron nuggetsIron nuggets2024/4/22 2024/4/22 周一周一3232 ITmk3ITmk3第一座商业化第一座商业化 Misabi Nugget Misabi Nugget projectproject是神户制钢与美国动力钢公司的合资厂，是神户制钢与美国动力钢公司的合资厂，产生产能力产生产能力5050万吨。靠近万吨。靠近Misabi I ron Misabi I ron Range,Range,20072007年年6 6月开始建设，月开始建设，20102010年元月投产。年元月投产。根据报道根据报道ITmk3ITmk3的的COCO2 2 排放低于高炉流程。排放低于高炉流程。2024/4/22 2024/4/22 周一周一3333表表2 ITmk32 ITmk3与高炉工艺与高炉工艺CO2CO2排放的比较排放的比较2024/4/22 2024/4/22 周一周一34343.1.3 3.1.3 铁矿石直接还原的发展趋向铁矿石直接还原的发展趋向 由于资源条件的限制，直接还原铁的产量在由于资源条件的限制，直接还原铁的产量在世界铁产量中所占的比例不高。但在一定条件下，世界铁产量中所占的比例不高。但在一定条件下，直接还原流程在经济上是有利的。进入直接还原流程在经济上是有利的。进入21 21世纪直世纪直接还原铁的发展加快。直接还原铁主要供电炉使接还原铁的发展加快。直接还原铁主要供电炉使用，由于所含杂质少，有利于冶炼高级钢种，但用，由于所含杂质少，有利于冶炼高级钢种，但电耗比用废钢要高。电耗比用废钢要高。2024/4/22 2024/4/22 周一周一35353.2 3.2 铁矿石熔融还原铁矿石熔融还原 开发铁矿在熔融还原工艺的主要目标是摆脱开发铁矿在熔融还原工艺的主要目标是摆脱高炉流程对炼焦煤（焦炭）的依赖。寻求生产液高炉流程对炼焦煤（焦炭）的依赖。寻求生产液态铁水的工艺流程。到目前为止，已实现工业化态铁水的工艺流程。到目前为止，已实现工业化的只有的只有COREXCOREX和和FINEXFINEX 两种流程。两种流程。2024/4/22 2024/4/22 周一周一3636表表表表3 3 世界世界世界世界COREXCOREX装置现状装置现状装置现状装置现状 工工工工 厂厂厂厂 装置装置装置装置型式型式型式型式数量数量数量数量公称生产能公称生产能公称生产能公称生产能力力力力万吨万吨万吨万吨/年年年年使用使用使用使用原料原料原料原料投产日期投产日期投产日期投产日期产出煤产出煤产出煤产出煤气利用气利用气利用气利用现状现状现状现状韩国浦项公司韩国浦项公司韩国浦项公司韩国浦项公司C-2000C-2000C-2000C-20001 1 1 160606060块矿，球团块矿，球团块矿，球团块矿，球团1992199219921992年年年年发电，发电，发电，发电，钢厂钢厂钢厂钢厂已改造为已改造为已改造为已改造为FINEXFINEXFINEXFINEX印度印度印度印度JLNDALJLNDALJLNDALJLNDAL西南钢西南钢西南钢西南钢厂厂厂厂C-2000C-2000C-2000C-20002 2 2 28 802020202块矿，球团块矿，球团块矿，球团块矿，球团1997199719971997年年年年2001200120012001年年年年发电，发电，发电，发电，钢厂，钢厂，钢厂，钢厂，球团厂球团厂球团厂球团厂在生产中在生产中在生产中在生产中南非，南非，南非，南非，Mittal Mittal Mittal Mittal steelsteelsteelsteel(原原原原Saldanha)Saldanha)Saldanha)Saldanha)C-2000C-2000C-2000C-20001 1 1 16565块矿，球团块矿，球团块矿，球团块矿，球团1999199919991999年年年年DR/MidreDR/MidreDR/MidreDR/Midrex x x x工厂，工厂，工厂，工厂，钢厂钢厂钢厂钢厂在生产中在生产中在生产中在生产中中国，宝钢中国，宝钢中国，宝钢中国，宝钢C-3000C-3000C-3000C-30002 2 2 2151502020202块矿，球团块矿，球团块矿，球团块矿，球团2007200720072007年年年年投产一座投产一座投产一座投产一座发电，发电，发电，发电，钢厂钢厂钢厂钢厂一座尚在建设中一座尚在建设中一座尚在建设中一座尚在建设中印度，印度，印度，印度，EssarEssarEssarEssar钢厂钢厂钢厂钢厂2-20002-20002-20002-20002 2 2 28 802020202球团矿球团矿球团矿球团矿系由韩国韩系由韩国韩系由韩国韩系由韩国韩宝公司迁来宝公司迁来宝公司迁来宝公司迁来钢厂钢厂钢厂钢厂已建成后迁来，已建成后迁来，已建成后迁来，已建成后迁来，未投产未投产未投产未投产2024/4/22 2024/4/22 周一周一3737图图13 COREX13 COREX流程流程 2024/4/22 2024/4/22 周一周一3838 估计今后不会再有新的估计今后不会再有新的COREX装置出现。今年6月在欧洲炼铁炼焦大会上All Siemens VAI的Christian Bhm对COREX流程结论性意见是：By fulfilling the regulations,utilization of low-cost/high available raw materials,overall fuel savings even for the blast furnace and the impressive ecological advantages,these new processes once again approve themselves as alternates to the blast furnace and/or a reasonable expansion/substitution of existing production route。2024/4/22 2024/4/22 周一周一39393.2.2 3.2.2 FINEXFINEX流程流程 FINEXFINEX实际上是在实际上是在POSCO1992POSCO1992年投产的年投产的COREX C-2000COREX C-2000的基础上开发出来的。的基础上开发出来的。2024/4/22 2024/4/22 周一周一4040图图14 高炉、高炉、COREX到到FINEX流程的演变流程的演变2024/4/22 2024/4/22 周一周一4141图图15 FINEX工艺主要技术改进工艺主要技术改进2024/4/22 2024/4/22 周一周一4242图图16 16 FINEX扩大规模过程扩大规模过程2024/4/22 2024/4/22 周一周一4343表表4 1.5-mtpy 4 1.5-mtpy FINEX操作实绩操作实绩2024/4/22 2024/4/22 周一周一44443.2.3 3.2.3 熔融还原发展趋向熔融还原发展趋向 熔融还原流程的目标之一是不用焦炭生产铁水，代替熔融还原流程的目标之一是不用焦炭生产铁水，代替高炉炼铁。不用焦炭生产出铁水目前在技术上可以做到或高炉炼铁。不用焦炭生产出铁水目前在技术上可以做到或部分做到，但在工业化上还不可能完全取代高炉。当前，部分做到，但在工业化上还不可能完全取代高炉。当前，已商业化的已商业化的COREXCOREX和和FINEXFINEX，在环境排放方面均优于高，在环境排放方面均优于高炉炼铁。炉炼铁。COREXCOREX只能在特定条件下采用，只能在特定条件下采用，HIsmeltHIsmelt目目前尚未达到商业化的条件，前尚未达到商业化的条件，FINEXFINEX具备了取代具备了取代18001800mm3 3及以及以下高炉的条件，下高炉的条件，两者均未达到完全取代高炉炼铁的程度。两者均未达到完全取代高炉炼铁的程度。开发熔融还原工艺的目标是不用焦炭，开发熔融还原工艺的目标是不用焦炭，COREXCOREX和和FINEXFINEX都未完全做到。都未完全做到。熔融还原工艺开发之初熔融还原工艺开发之初COCO2 2排放还未被提到议事日排放还未被提到议事日程上。所有已开发的熔融还原流程的程上。所有已开发的熔融还原流程的COCO2 2排放都比高炉炼排放都比高炉炼铁高。熔融还原工艺今后研究方向如何走，有待进一步研铁高。熔融还原工艺今后研究方向如何走，有待进一步研究。究。2024/4/22 2024/4/22 周一周一45453.3 3.3 炼焦工艺技术进步炼焦工艺技术进步 3.3.1 3.3.1 现有炼焦工艺的改进现有炼焦工艺的改进型煤炼焦工艺型煤炼焦工艺（Formed Coke ProcessFormed Coke Process）配煤调湿技术配煤调湿技术（Coal Moisture ControlCoal Moisture Control）粉煤干燥预成块技术粉煤干燥预成块技术DAPSDAPS（Dry-Cleaned Dry-Cleaned and Agglomerated Precompaction and Agglomerated Precompaction SystemSystem）干熄焦技术干熄焦技术（Coke Dry QuenchingCoke Dry Quenching）巨型单室焦炉巨型单室焦炉（Jumbo Single Chamber Jumbo Single Chamber SystemSystem）无回收焦炉无回收焦炉（Non Recovery Coke OvenNon Recovery Coke Oven）焦炉大型化焦炉大型化,炭化室高度增高到炭化室高度增高到7m7m以上以上。2024/4/22 2024/4/22 周一周一46463.3.2 Scope213.3.2 Scope21炼焦新工艺的开发炼焦新工艺的开发 该工艺是日本政府部门与钢铁企业联合开发该工艺是日本政府部门与钢铁企业联合开发的。全称为的。全称为“Super Coke Oven Productivity Super Coke Oven Productivity and Environmental Enhancement toward and Environmental Enhancement toward the 21th centurythe 21th century”。1.Increasing the ratio of poor-coking coal from 20%to 50%.2.Higher productivity for reducing the construction costs.3.Reducing NOx by 30%and no smoke/no dust operation.4.Energy saving by 20%for reducing CO2图图17 Scope 21的目标的目标 9494 9595 9696 9797 9898 9999 0000 0101 0 02 2 0 03 3Pilot plant testPilot plant testBench scale testBench scale testBasic Basic researchresearchTest operation图图18 Scope 21开发进程开发进程 2024/4/22 2024/4/22 周一周一4949图图19 Scopr 21工艺流程工艺流程 g2024/4/22 2024/4/22 周一周一5050 依据依据SCOPE21SCOPE21的开发成果，新日铁的开发成果，新日铁20062006年年4 4月在大分厂建设月在大分厂建设5 5号焦炉，号焦炉，20082008年年5 5月投产。月投产。5 5焦炉焦炉碳化室碳化室6464孔，每孔炉高孔，每孔炉高6.76.7米米宽宽0.450.45米米长长16.616.6米，米，有效容积有效容积43.743.7立方米。设计年产焦炭立方米。设计年产焦炭100100万吨。万吨。2024/4/22 2024/4/22 周一周一5151表表5 5 大分大分5 5焦炉运行情况与焦炉运行情况与SCOPE21SCOPE21开发目标的对比开发目标的对比2024/4/22 2024/4/22 周一周一5252 大分大分5 5号焦炉是根据号焦炉是根据SCOPE21SCOPE21的原理设计的。的原理设计的。在运行后，做了许多改进。新日铁认为还要改进，在运行后，做了许多改进。新日铁认为还要改进，以求完善。以求完善。5 5号焦炉投资号焦炉投资370370亿日元，比常规焦炉亿日元，比常规焦炉高，目前没有建第二座的打算。高，目前没有建第二座的打算。2024/4/22 2024/4/22 周一周一53533.4 3.4 降低降低COCO2 2排放的排放的ULCOSULCOS方案方案 20042004年在欧盟支持下，年在欧盟支持下，4848家钢铁企业组成的家钢铁企业组成的共同体启动了共同体启动了ULCOS programULCOS program。ULCOSULCOS代表的代表的是是Ultra Low COUltra Low CO2 2 steelmaking(steelmaking(超低超低COCO2 2炼钢炼钢)，此项目第一期工作已结束，第二期中在瑞典的，此项目第一期工作已结束，第二期中在瑞典的LKABLKAB的试验高炉上进行的的试验高炉上进行的TGRBF(Top Gas TGRBF(Top Gas Recycled Blast Furnace)Recycled Blast Furnace)项目已完成。项目已完成。TGRBFTGRBF的实验流程见图的实验流程见图2020，图，图21.21.2024/4/22 2024/4/22 周一周一5454图图20 TGRBF20 TGRBF流程的三种模式流程的三种模式2024/4/22 2024/4/22 周一周一5555图图21 LKAB 21 LKAB 的的ULCOSULCOS实验高炉实验高炉2024/4/22 2024/4/22 周一周一5656 图图图图22 22 试验高炉试验进程试验高炉试验进程试验高炉试验进程试验高炉试验进程 2024/4/22 2024/4/22 周一周一5757图图图图23 23 试验结果试验结果试验结果试验结果1 1 2024/4/22 2024/4/22 周一周一5858 图图图图 24 24 试验结果试验结果试验结果试验结果2 2 2024/4/22 2024/4/22 周一周一5959图图图图25 25 试验结果试验结果试验结果试验结果3 3 2024/4/22 2024/4/22 周一周一6060 由于实验高炉实验进行顺利，由于实验高炉实验进行顺利，ULCOSULCOS项目项目组认为组认为TGRBFTGRBF工艺技术上成功的可能性很大。目工艺技术上成功的可能性很大。目前正在准备在前正在准备在MittalMittal公司的公司的10001000立方米级的高炉上立方米级的高炉上进行商业化试验。进行商业化试验。2024/4/22 2024/4/22 周一周一61613.53.5现有工艺的发展趋向现有工艺的发展趋向重视污染排放和环境负荷，重视资源循环利用；重视污染排放和环境负荷，重视资源循环利用；重视节能；球团使用比例增加；重视节能；球团使用比例增加；对对non-recovery cokemakingnon-recovery cokemaking和和stamp changing cokemakingstamp changing cokemaking开始重开始重视；视；强调高炉操作高效，高产和低燃料消耗；强调高炉操作高效，高产和低燃料消耗；注意高炉与焦炉的长寿；注意高炉与焦炉的长寿；注意高炉装备现代化和新高炉建设。注意高炉装备现代化和新高炉建设。2024/4/22 2024/4/22 周一周一62624.简单的概括2024/4/22 2024/4/22 周一周一63632020世纪末世界钢铁工业进入第二个高速增长期。世纪末世界钢铁工业进入第二个高速增长期。我国工业化过程中经济的快速增长是第二个高速我国工业化过程中经济的快速增长是第二个高速增长期中主要的拉动力。增长期中主要的拉动力。21 21世纪前期仍将处于第世纪前期仍将处于第二个高速增长期，钢铁工业仍将继续是人类社会二个高速增长期，钢铁工业仍将继续是人类社会实现工业化的支柱产业之一。如何克服钢铁工业实现工业化的支柱产业之一。如何克服钢铁工业的的“两高一资两高一资”弱点，及资源环境约束带来的困弱点，及资源环境约束带来的困难将是难将是21 21世纪钢铁工业工艺技术进步的主要趋向。世纪钢铁工业工艺技术进步的主要趋向。钢铁工业从铁矿石生产钢的基本工艺流程不会改钢铁工业从铁矿石生产钢的基本工艺流程不会改变，仍是铁矿石变，仍是铁矿石生铁生铁（脱碳）钢水（脱碳）钢水钢材。钢材。为减轻地球环境负荷，必须加强钢材回收循环利为减轻地球环境负荷，必须加强钢材回收循环利用，使废钢用，使废钢炼钢炼钢钢水钢水钢材的比例增加，将钢材的比例增加，将是技术进步内容之一。是技术进步内容之一。2024/4/22 2024/4/22 周一周一6464铁矿石直接还原受限制的因素多，在我国不可能铁矿石直接还原受限制的因素多，在我国不可能有大发展。有大发展。COREXCOREX不可能真正替代高炉。现有不可能真正替代高炉。现有FINEXFINEX有可能替代部分有可能替代部分18001800mm3 3的高炉。高炉炼铁的高炉。高炉炼铁仍将是仍将是21 21世纪从铁矿石炼钢工艺的主流。世纪从铁矿石炼钢工艺的主流。21 21世纪铁矿石加工工艺中球团将有大的发展。世纪铁矿石加工工艺中球团将有大的发展。炼焦工艺技术进步前景广阔。对炼焦新工艺应予炼焦工艺技术进步前景广阔。对炼焦新工艺应予以更大关注。以更大关注。提高炼铁工艺流程效率，延长设备寿命是提高炼铁工艺流程效率，延长设备寿命是21 21世纪世纪炼铁工艺技术进步的主题。炼铁工艺技术进步的主题。不当之处敬请指出不当之处敬请指出