非高爐煉鐵工藝與理論

前言

強(qiáng)大的工業(yè)是一個(gè)國家強(qiáng)盛的基礎(chǔ)，鋼鐵工業(yè)則是基礎(chǔ)的基礎(chǔ)。煉鐵是鋼鐵工業(yè)不可缺少的一環(huán)，即使是電爐工藝使用的廢鋼也來源于鐵。高爐煉鐵是煉鐵工業(yè)的主體工藝，它的主要燃料是焦炭。目前，焦炭的供應(yīng)存在兩大問題：其一，焦煤資源的分布很不均勻，世界上很多地區(qū)甚至大部分地區(qū)的焦煤儲(chǔ)量很小，甚至根本沒有；其二，焦煤資源豐富地區(qū)的焦炭供應(yīng)也因鋼鐵工業(yè)的發(fā)展而日趨緊張。鋼鐵工業(yè)的發(fā)展需求與焦炭供應(yīng)的緊張是研究和發(fā)展非高爐煉鐵工藝的基本動(dòng)力。因此，非高爐煉鐵工藝的基本特征之一就是不用或僅少量使用焦炭。煉焦工業(yè)是環(huán)境污染的主要源頭之一，而焦炭則主要應(yīng)用于高爐煉鐵。因此，使用非高爐工藝代替高爐工藝可有效地消除或減少環(huán)境污染源。我國是焦煤資源豐富的國家，因此非高爐煉鐵工業(yè)發(fā)展比較困難。過去雖然有一些小規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)，但大多數(shù)均不能經(jīng)受住時(shí)間的考驗(yàn)。直至寶鋼C3000熔融還原工程建成投產(chǎn)我國才有了真正意義上的非高爐煉鐵工業(yè)。但要使非高爐煉鐵在我國得到發(fā)展和推廣還需要進(jìn)行大量的研究和開發(fā)工作，其中最重要的是將煉鐵能耗和成本降低至能夠與高爐競(jìng)爭的水平。本書第1版出版于2002年，出版后受到讀者的認(rèn)可。非高爐煉鐵工業(yè)自本書出版以來發(fā)生了很多變化，其中最引世人注目的有cOREx流程第一座C3000裝置在中國的建成投產(chǎn)、FINEx流程F1.5裝置的建成投產(chǎn)以及流化床直接還原流程FINMET代替FIOR法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化等事件。因此，對(duì)《非高爐煉鐵工藝與理論》一書有必要適時(shí)補(bǔ)充新內(nèi)容，以滿足讀者需求。

內(nèi)容概要

　　《非高爐煉鐵工藝與理論（第2版）》第1版于2002年出版，已不能滿足當(dāng)前形勢(shì)的需要，很多內(nèi)容亟待更新和增補(bǔ)。第2版是在原書結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加和修改了部分內(nèi)容，將近幾年來非高爐煉鐵生產(chǎn)的新技術(shù)、新工藝進(jìn)行了補(bǔ)充，并對(duì)有些章節(jié)進(jìn)行了修改?！　　斗歉郀t煉鐵工藝與理論（第2版）》以MIDREX直接還原流程和COREX熔融還原流程為重點(diǎn)，介紹了現(xiàn)代化非高爐煉鐵的主要工藝流程及重點(diǎn)設(shè)備，作者結(jié)合自己多年的研究成果，對(duì)非高爐煉鐵工藝的重要理論問題進(jìn)行了詳細(xì)的論述和討論。　　《非高爐煉鐵工藝與理論（第2版）》可作為鋼鐵冶金專業(yè)科研和教學(xué)的參考用書。

書籍目錄

1 緒論1.1 現(xiàn)代化非高爐煉鐵1.2 非高爐煉鐵的分類1.2.1 分類標(biāo)準(zhǔn)1.2.2 直接還原1.2.3 熔融還原1.3 非高爐煉鐵的發(fā)展1.3.1 直接還原發(fā)展簡史1.3.2 熔融還原發(fā)展簡史1.3.3 非高爐煉鐵的發(fā)展環(huán)境2 理化基礎(chǔ)2.1 鐵的存在形態(tài)2.2 重要反應(yīng)熱力學(xué)分析2.2.1 C.H.O系熱力學(xué)2.2.2 鐵的還原與滲碳2.2.3 非鐵元素在還原和熔煉中的行為2.3 動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)2.3.1 化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基本參數(shù)2.3.2 傳質(zhì)基本參數(shù)2.3.3 鐵礦石還原與縮核模型2.3.4 氣固催化反應(yīng)與還原氣的制取2.3.5 煤的氣化2.4 還原氣及其利用率2.4.1 還原氣的熱力學(xué)利用率2.4.2 還原氣綜合利用率與關(guān)鍵步驟2.4.3 類CO還原氣與類氫還原氣2.4.4 決定氣體利用率的主要因素3 重點(diǎn)設(shè)備及工藝分析3.1 還原豎爐3.1.1 溫度分布3.1.2 能耗分析3.1.3 壓力分布3.1.4 豎爐還原過程中的礦石強(qiáng)度3.2 還原流化床3.2.1 流態(tài)化現(xiàn)象及流化床類型3.2.2 流化參數(shù)3.2.3 黏結(jié)失流問題3.2.4 還原速度與還原氣利用率3.3 煤炭流化床與熔煉造氣爐3.3.1 熔煉煤的有效熱值3.3.2 礦石熔煉熱3.3.3 煤耗與產(chǎn)氣量3.3.4 與還原豎爐的配合3.3.5 與還原流化床的配合3.3.6 原燃料性質(zhì)對(duì)燃料消耗的影響3.3.7 流程優(yōu)化3.4 鐵浴爐3.4.1 鐵浴爐形式3.4.2 影響熔煉煤有效熱值的參數(shù)3.4.3 二次燃燒對(duì)有效熱值的影響3.4.4 與還原單元的配合3.4.5 煤氣物理熱的利用4 直接還原流程4.1 重點(diǎn)流程MIDREX4.1.1 流程概述4.1.2 MIDREX原料4.1.3 還原豎爐基本結(jié)構(gòu)及運(yùn)行概況4.1.4 氣封系統(tǒng)4.1.5 還原段4.1.6 冷卻段4.1.7 MIDREX裝置與能耗4.1.8 MIDREX重要工藝參數(shù)4.1.9 流程分支4.2 BL4.2.1 造氣系統(tǒng)4.2.2 還原氣加熱系統(tǒng)4.2.3 還原系統(tǒng)4.2.4 尾氣清洗系統(tǒng)4.2.5 原燃料性質(zhì)4.2.6 主要工藝參數(shù)4.3 其他豎爐直接還原流程4.3.1 HYLⅢ(Energiron)4.3.2 ARMCO4.3.3 PUROFER4.3.4 WIBERG.SODERFORS4.3.5 PLASMARED4.3.6 EDR4.3.7 KINGLORMETOR4.4 流化床流程4.4.1 FINMET4.4.2 FIOR4.4.3 H-IRON4.4.4 NU-IRON和HIB4.4.5 NOVALFER4.5 反應(yīng)罐流程HYL4.6 回轉(zhuǎn)窯流程4.6.1 SL-RN4.6.2 CODIR4.6.3 ACCAR4.6.4 SPM4.7 外熱反應(yīng)罐流程(HOGANAS)4.8 轉(zhuǎn)體爐流程4.8.1 INMETCO4.8.2 FASTMET及其衍生流程5 熔融還原流程5.1 重點(diǎn)流程COREX5.1.1 流程概述5.1.2 原料5.1.3 熔煉造氣煤5.1.4 鐵礦還原5.1.5 熔煉與造氣5.1.6 脫硫與熔劑在豎爐中的分解5.1.7 冷卻氣的使用及堿金屬循環(huán)5.2 其他三段式流程5.2.1 HNEX流程5.2.2 川崎法5.2.3 XR法5.2.4 SC法5.3 鐵浴一步法流程ROMELT5.4 鐵浴二步法流程5.4.1 COIN5.4.2 HISMELT5.4.3 AISI5.4.4 DIOS5.5 電熱法流程5.5.1 ELRED5.5.2 INRED5.5.3 PLASMASMELT5.5.4 COMBISMELT參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：1.1 現(xiàn)代化非高爐煉鐵高爐煉鐵是煉鐵生產(chǎn)的主體。經(jīng)過長時(shí)期的發(fā)展，它的技術(shù)已經(jīng)非常成熟。但它也存在著固有的不足，即其對(duì)冶金焦的強(qiáng)烈依賴關(guān)系。這一點(diǎn)對(duì)那些缺乏焦煤資源的地區(qū)影響格外突出。隨著焦煤資源的日漸貧乏，冶金焦的價(jià)格越來越高。與此相反，蘊(yùn)藏豐富的廉價(jià)非焦煤資源在煉鐵生產(chǎn)中則得不到充分的利用。為了降低煉鐵成本，人們一直在孜孜不倦地尋求以其他燃料代替冶金焦的途徑，其中煤粉噴吹、重油噴吹、天然氣噴吹等都是較為有效的措施。但這些措施的效果畢竟是有限度的，不可能從根本上解決問題。使煉鐵生產(chǎn)徹底擺脫對(duì)冶金焦的依賴是開發(fā)非高爐煉鐵技術(shù)的根本動(dòng)力。歷史上曾經(jīng)出現(xiàn)過為數(shù)眾多的非高爐煉鐵流程。這些流程大多數(shù)未能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。在那些實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化的流程中也有很多未能經(jīng)受住時(shí)間的考驗(yàn)，在激烈的競(jìng)爭中逐漸衰落甚至消失，例如電高爐、電矮身豎爐和粒鐵法等。經(jīng)過數(shù)百年的發(fā)展，至今已形成了以直接還原和熔融還原為主體的現(xiàn)代化非高爐煉鐵工業(yè)體系。直接還原和熔融還原雖然同屬非高爐煉鐵，但它們的產(chǎn)品不同。因此在鋼鐵冶金丁藝中所處的位置是不同的?，F(xiàn)代化鋼鐵生產(chǎn)最重要的工藝流程如圖1.1所示。它的主體由四部分構(gòu)成，焦?fàn)t、造塊設(shè)備（例如燒結(jié)機(jī)或帶式焙燒機(jī)）、高爐和轉(zhuǎn)爐。高爐使用冶金焦作為主體能源，它是由焦煤經(jīng)煉焦生產(chǎn)得到的。煉焦生產(chǎn)的絕大部分焦炭都消耗于煉鐵生產(chǎn)。高爐必須使用高強(qiáng)度塊狀鐵料，而礦山提供的則大部分是粉狀鐵礦（精礦和富礦粉）。因此，人工造塊是現(xiàn)代化高爐煉鐵必備的工序。高爐的產(chǎn)品是液態(tài)生鐵，它經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉成轉(zhuǎn)爐鋼。

編輯推薦

《非高爐煉鐵工藝與理論(第2版)》是由冶金工業(yè)出版社出版的。

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