基于转底炉直接还原技术.ppt
基于转底炉直接还原技术,钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,江苏省冶金设计院有限公司,2023年10月11日,2023/10/11,2,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,目 录,1.直接还原技术的兴起及分类 1.1 直接还原简述 1.2 直接还原发展 1.3 直接还原分类 1.4 国家发展政策 2.转底炉技术目前的发展情况 2.1 由来及发展 2.2 技术特点 2.3 应用方向 2.4 产品用途3.神雾集团 江苏省冶金设计院有限公司 转底炉技术的研究成果 3.1 蓄热式技术 3.2 研究试验数据 3.3 获取发明专利 3.4 已有工程业绩4.钢铁厂含铁粉尘、污泥的处理方法简介 4.1 粉尘特性 4.2 处理方法 4.3 转底炉与回转窑比较 4.4 已有工程情况5.沙钢利用粉尘、污泥年产30万吨转底炉直接还原工程简介 5.1 产品及生产规模 5.2工艺流程及总图 5.3技术经济参数 5.4转底炉参数,2023/10/11,3,基于转底炉直接还原技术,钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,1.直接还原技术的兴起及分类,1.1 直接还原简述 1.2 直接还原发展 1.3 直接还原分类1.4 国家发展政策,返回目录,2023/10/11,4,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,1.直接还原技术的兴起及分类1.1 直接还原技术简述,为了解决焦煤短缺以及传统高炉炼铁工艺所存在的能耗高，流程长、环境污染严重等问题，世界上出现了多种新型非高炉炼铁法，主要分为直接还原法和熔融还原法。由于从投资及生产成本来看，熔融还原目前与直接还原还有一定差距。因此，目前非高炉炼铁的主要生产工艺仍以直接还原为主。,直接还原法（产品多为固态团块）,熔融还原法（产品多为液态铁水）,气基法（块矿或造块）,煤基法（块矿或造块）,COREX（原料为块矿）,FINEX（原料为粉矿）,HIsmelt（原料为粉矿）,非高炉炼铁法,2023/10/11,5,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,1.直接还原技术的兴起及分类1.1 直接还原技术简述,直接还原是指铁矿石或含铁氧化物在低于熔化温度之下还原成金属的过程。其所得的产品称为直接还原铁（DRI），通称海绵铁或金属化球团。高品质DRI可以做为电炉炼钢的原料和转炉炼钢的冷却剂，代替废钢或生铁块等。低金属化率的DRI可以直接入熔分炉冶炼，替代普通烧结矿或球团矿，生产铁水。,直接还原化学反应式（所标温度为开始明显反应的温度）,2023/10/11,6,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,1.直接还原技术的兴起及分类1.2 直接还原技术发展,早在1770年，英国就出现了第一个直接还原法专利，之后出现过数百种直接还原方案，真正实现直接还原工艺工业化生产是从20世纪50年代开始的。1968年美国Midrex法获得成功，直接还原开始迅速发展，产量稳步上升。从1975年至2005年，全世界直接还原铁（DRI）的年产量从80万吨增至5600万吨、即70倍。2007年世界非高炉炼铁产量达6722万吨，约为粗钢产量的5%，同比增长12.4%。发展迅速。,2023/10/11,7,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,1.直接还原技术的兴起及分类1.3 直接还原技术的分类,直接还原炼铁技术,气基还原技术（还原剂为天然气等）,煤基还原技术（还原剂为煤炭等）,Midrex 竖炉法,HYL 竖炉法,回转窑法,隧道窑法,转底炉法,2023/10/11,8,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,1.直接还原技术的兴起及分类1.4 国家发展政策,以下是近年来国家发改委和科技部关于鼓励非焦炼铁政策条文的部分摘抄：1)2008年国家发展改革委办公厅关于请组织实施循环经济高技术产业重大专项的通知一、专项主要内容（一）钢铁行业。开展转底炉直接还原成套工艺产业化示范，建设年产20万吨以上转底炉直接还原示范装置，使钢铁厂尘泥（特别是含锌尘泥）全部得到资源化利用。2）国务院2007年7月27日颁布的国家计委、经贸委七号令当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术指导目录(2000年修订)：十四、钢铁；8、直接还原。3）2005年12月2日中华人民共和国国家发展改革委员会第40号令产业结构调整指导目录(2005年本)：第一类：鼓励类 七、钢铁；6、15万吨/年及以上直接还原法炼铁。,2023/10/11,9,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,我国天然气资源非常有限，但煤炭资源（尤其是非焦煤）却很丰富。因此，煤基法直接还原铁工艺是我国的首选工艺。目前在国内实施的工艺主要有：回转窑工艺、隧道窑工艺和转底炉工艺等。但现有的以回转窑、隧道窑为代表的煤基直接还原法，存在生产效率低、生产规模小、能耗高、容易出现结圈结瘤的缺点。机械化、自动化程度较高的转底炉法是目前比较先进、可靠、经济的工艺。已成为煤基法直接还原铁工艺的首选。,1.直接还原技术的兴起及分类1.4 国家发展政策,2023/10/11,10,基于转底炉直接还原技术,钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,2.转底炉技术目前发展情况,2.1 转底炉技术由来及发展2.2 转底炉技术特点 2.3 转底炉技术应用方向2.4 转底炉产品用途,返回目录,2023/10/11,11,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,2.转底炉技术目前发展情况2.1 转底炉技术由来及发展,1978年加拿大INCO集团所属的国际金属公司为了处理利用冶金废弃物，在美国建成的世界上第一座具有生产规模的转底炉（Rotary Hearth Furnace）工艺生产线，并因此而命名INMETCO。它既可以用来还原铁矿石，也可处理冶金厂产生的粉尘，以及其它含铁、铬、锌的废弃物等。1995年日本神户制钢在加古川钢铁厂建成转底炉工业示范装置，到2002年末，新日铁广畑厂、君津厂共建成3条转底炉工业生产线，处理钢铁厂粉尘，产品用于高炉。德国西马克德马克公司在此基础上，将含碳球团装入转底炉还原成金属化直接还原铁，在经埋弧电炉熔化后生产出液态铁水，即形成Redsmelt法。1999年，美国印第安纳州Iron Dynamics公司利用此法建成年产60万t还原铁的生产线投产。该转底炉直径50m，底宽7m。1996年，西马克德马克公司为泰国Nakomthai公司建设转底炉直接还原生产线，采用Redsmelt法，年产50万t还原铁。随后，意大利Lucchini集团Piombino厂投资建设Redsmelt新炼铁工艺车间。,2023/10/11,12,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,2.转底炉技术目前发展情况2.1 转底炉技术由来及发展,在我国，转底炉直接还原工艺的研究开发虽然进行了数十年，但目前尚未形成一定的规模。大部分转底炉直接还原生产线还处在试验阶段。2005年，神雾集团通过采用蓄热式技术，突破技术瓶颈，开发成功蓄热式转底炉直接还原技术，并进行推广。2006年，由神雾集团设计及承建，我国第一条采用蓄热式转底炉工艺直接还原生产线：四川攀枝花龙蟒集团年产8万吨直接还原铁示范工程投产，转底炉外径30m。其原料为含钒钛精矿和煤，通过蓄热式转底炉-熔分炉工艺，生产出含钛渣和含钒铁水。2007年，神雾集团设计并承建了天津荣程钢铁钢铁集团公司年产80万吨蓄热式转底炉直接还原工程，预计2009年投产。该转底炉成为目前世界上最大的转底炉，转底炉外径70m。,2023/10/11,13,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,2.转底炉技术目前发展情况2.1 转底炉技术由来及发展,2007年8月，由神雾集团江苏省冶金设计院总承包，江苏沙钢集团公司年产30万吨固废综合处理、循环利用项目开始设计和建设，这是我国第一条采用蓄热式转底炉直接还原技术，处理钢铁厂含铁粉尘、污泥，并回收氧化锌的生产线，也是目前国内处理粉尘用最大的转底，转底炉外径45m。该工程预计2009年底建成。2007年9月，由神雾集团设计并承建的，攀枝花钢铁集团公司10万吨钒钛矿转底炉工程开始设计和建设，预计2009年投产。,2023/10/11,14,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,2.转底炉技术目前发展情况2.2 转底炉技术特点,转底炉工艺流程为：铁精矿粉或含氧化铁粉尘、还原剂和粘结剂经混和制球后，经干燥直接装入转底炉，在12501350的高温下，随着炉底的旋转，炉料依次经过预热、还原区，约有85以上的铁氧化物被还原成金属化球团。,2023/10/11,15,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,2.转底炉技术目前发展情况2.2 转底炉技术特点,转底炉内部示意图,2023/10/11,16,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,2.转底炉技术目前发展情况2.2 转底炉技术特点,转底炉外形示意图,2023/10/11,17,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,2.转底炉技术目前发展情况2.2 转底炉技术特点,由于转底炉的结构特点，使其具有如下独特的优势：细粒度的矿煤紧密结合，在高温下快速还原。因此反应速度快，整个过程只需10-20分钟，生产周期很短。原料与炉底无相对运动，对生球或压块的强度要求低，可使用冷固结含碳球团，取消了高温氧化球团生产环节，这是竖炉和回转窑不能比拟的。采用辐射传热，避免了“辐射”和“传质”之间的矛盾。且煤炭带入的挥发分将充分燃烧，煤粉带入的大部分碳也可通过二次燃烧，转化为CO2，燃料利用率高、无碳氢化合物排放而污染环境问题。原料适应性广，还原煤要求低，可适用各种含铁原料及普通非炼焦煤。原料中如含有害杂质(锌、铅、钾、钠、砷等)，在转底炉中可以部分或大部挥发，并可从烟气中回收。环境友好，因炉内为微负压系统，无烟气泄出，也无工艺污水，烟气中二氧化硫排放量也大大低于烧结。相对于其它直接还原炼铁技术，蓄热式转底炉直接还原工艺投资省。,2023/10/11,18,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,2.转底炉技术目前发展情况2.3 转底炉技术应用方向,目前神雾集团开发的转底炉直接还原技术，应用方向为：熔融炼铁（转底炉-埋弧炉）原料为精矿粉，产品为铁水转底炉处理钢铁厂粉尘 原料为粉尘固废，产品为还原铁转底炉处理海砂等钒钛矿 原料为钒钛矿，产品为钛渣、钒铁转底炉处理红土镍矿 原料为含镍矿，产品为镍铁转底炉处理赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿及高磷鲕状赤铁矿、含铁铜渣镍渣等难选矿石 原料为难选矿，产品为还原铁转底炉高温一步还原（Itmk3）原料为精矿粉等，产品为粒铁,2023/10/11,19,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,2.转底炉技术目前发展情况2.3 转底炉技术应用方向,精矿粉熔融炼铁及钒钛矿处理工艺流程,2023/10/11,20,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,2.转底炉技术目前发展情况2.3 转底炉技术应用方向,钢铁厂固废粉尘处理工艺流程,2023/10/11,21,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,2.转底炉技术目前发展情况2.3 转底炉技术应用方向,难选矿处理工艺流程,2023/10/11,22,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,2.转底炉技术目前发展情况2.3 转底炉技术应用方向,红土镍矿处理工艺流程,2023/10/11,23,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,2.转底炉技术目前发展情况2.3 转底炉技术应用方向,高温一步还原（Itmk3）工艺流程,2023/10/11,24,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,2.转底炉技术目前发展情况2.4 转底炉产品用途,转底炉产品主要为直接还原铁，其用途及配套规模如下：,2023/10/11,25,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,2.转底炉技术目前发展情况2.4 转底炉产品用途,2023/10/11,26,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,2.转底炉技术目前发展情况2.4 转底炉产品用途,2023/10/11,27,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,2.转底炉技术目前发展情况2.4 转底炉产品用途,2023/10/11,28,基于转底炉直接还原技术,钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,3.神雾集团江苏省冶金设计院有限公司转底炉技术的研究成果情况,3.1 采用蓄热式燃烧技术，实现转底炉技术工业化。3.2 通过理论研究和试验，取得转底炉直接还原工艺数据。3.3 申报获取转底炉直接还原相关国家发明专利多项。3.4 建成或承接国内外多个转底炉直接还原工程项目。,返回目录,2023/10/11,29,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,3.神雾集团 江苏省冶金设计院有限公司转底炉技术的研究成果,返回目录,神雾集团江苏省冶金设计院有限公司组织多名国内燃烧、冶金、工业炉、机械设计、自动控制、热工材料等领域的技术专家，跟踪国际国内直接还原技术发展前沿，在相关领域开展理论及实验研究，取得了一系列突破性进展。并已取得了成功业绩。主要取得的成果分类如下：3.1 采用蓄热式燃烧技术，实现转底炉技术工业化。3.2 通过理论研究和试验，取得转底炉直接还原工艺数据。3.3 申报获取转底炉直接还原相关国家发明专利多项。3.4 建成或承接国内外多个转底炉直接还原工程项目。,2023/10/11,30,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,3.神雾集团 江苏省冶金设计院有限公司转底炉技术的研究成果3.1 采用蓄热式燃烧技术，实现转底炉技术工业化,返回目录,为达到还原反应温度，传统转底炉必须使用高热值燃料。国外转底炉均采用天然气为燃料，能耗较大，不符合我国能源情况，因此很难实现工业化。作为国内燃烧及热力技术的领先者，神雾集团采用专有的蓄热式高温空气燃烧技术（HTAC），成功实现转底炉技术的工业化，优势为：可采用低热值燃气、煤制气作为转底炉燃料，最大限度地提高转底炉的热效率，符合我国能源结构，实现转底炉技术工业化。采用交替蓄热技术，大幅度地提高转底炉炉膛内的同一断面的温度均匀性，实现转底炉的大型化。可大幅度减少二氧化碳及氮氧化物等有害气体的排放量，并实现了废气余热的极限回收。,2023/10/11,31,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,3.神雾集团 江苏省冶金设计院有限公司转底炉技术的研究成果3.1 采用蓄热式燃烧技术，实现转底炉技术工业化,2023/10/11,32,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,针对转底炉煤基直接还原技术，做了大量基础研究和试验工作。,动力学机理3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2（快）2Fe3O4+CO=3FeO+CO2（快）FeO+CO=Fe+CO2（快速达到平衡）CO2+C=2CO（慢）总的反应方程式2Fe2O3+C=4Fe+4CO+CO2反应热焓（H25=862.5 kcal/kg Fe,3.神雾集团 江苏省冶金设计院有限公司转底炉技术的研究成果3.2 通过理论研究和试验，取得转底炉直接还原工艺数据,2023/10/11,33,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,转底炉燃烧介质流向布置研究,3.神雾集团 江苏省冶金设计院有限公司转底炉技术的研究成果3.2 通过理论研究和试验，取得转底炉直接还原工艺数据,2023/10/11,34,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,转底炉温度场,3.神雾集团 江苏省冶金设计院有限公司转底炉技术的研究成果3.2 通过理论研究和试验，取得转底炉直接还原工艺数据,2023/10/11,35,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,转底炉流动状态,3.神雾集团 江苏省冶金设计院有限公司转底炉技术的研究成果3.2 通过理论研究和试验，取得转底炉直接还原工艺数据,2023/10/11,36,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,转底炉CO质量分数,3.神雾集团 江苏省冶金设计院有限公司转底炉技术的研究成果3.2 通过理论研究和试验，取得转底炉直接还原工艺数据,2023/10/11,37,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,转底炉CO2质量分数,3.神雾集团 江苏省冶金设计院有限公司转底炉技术的研究成果3.2 通过理论研究和试验，取得转底炉直接还原工艺数据,2023/10/11,38,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,转底炉 CO/CO2体积分数比,3.神雾集团 江苏省冶金设计院有限公司转底炉技术的研究成果3.2 通过理论研究和试验，取得转底炉直接还原工艺数据,2023/10/11,39,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,转底炉纵截面（炉膛中环截面）温度场分布,3.神雾集团 江苏省冶金设计院有限公司转底炉技术的研究成果3.2 通过理论研究和试验，取得转底炉直接还原工艺数据,2023/10/11,40,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,转底炉纵截面（炉膛中环截面）垂直方向的气体速度分布,3.神雾集团 江苏省冶金设计院有限公司转底炉技术的研究成果3.2 通过理论研究和试验，取得转底炉直接还原工艺数据,2023/10/11,41,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,转底炉纵截面（炉膛中环截面）圆周方向的气体速度分布,3.神雾集团 江苏省冶金设计院有限公司转底炉技术的研究成果3.2 通过理论研究和试验，取得转底炉直接还原工艺数据,2023/10/11,42,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,转底炉纵截面（炉膛中环截面）CO/CO2体积分数比,3.神雾集团 江苏省冶金设计院有限公司转底炉技术的研究成果3.2 通过理论研究和试验，取得转底炉直接还原工艺数据,2023/10/11,43,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,神雾集团江苏省冶金设计院有限公司拥有的煤基直接还原方向工艺路线的国家发明专利有：转底炉处理含锌粉尘回收氧化锌的方法：专利号 200810222976.8 矿石煤、直接还原-选别-造块后熔融炼铁方法：专利号 200810222975.3 蓄热式转底炉-湿法选别-埋弧电炉冶炼镍矿方法：专利号 200810223516.7,3.神雾集团 江苏省冶金设计院有限公司转底炉技术的研究成果3.3 申报获取转底炉直接还原相关国家发明专利多项,2023/10/11,44,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,2006年，神雾集团承建8万吨/年蓄热式转底炉示范工程在四川攀枝花市投产。投产后的转底炉外观,3.神雾集团 江苏省冶金设计院有限公司转底炉技术的研究成果3.4 建成或承接国内外多个转底炉直接还原工程项目,2023/10/11,45,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,2007年,全国政协副主席、中国工程院院长徐匡迪等7名院士视察攀枝花市神雾承建的我国第一座转底炉,3.神雾集团 江苏省冶金设计院有限公司转底炉技术的研究成果3.4 建成或承接国内外多个转底炉直接还原工程项目,2023/10/11,46,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,2007年，北京神雾公司为天津荣程钢铁集团公司设计的年产80万吨蓄热式转底炉直接还原工程开始建设，目前设备已进入安装阶段，预计2009年3月建成投产。签字仪式,3.神雾集团 江苏省冶金设计院有限公司转底炉技术的研究成果3.4 建成或承接国内外多个转底炉直接还原工程项目,2023/10/11,47,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,天津荣程钢铁集团公司世界最大的年产80万吨蓄热式转底炉直接还原工程转底炉安装现场,3.神雾集团 江苏省冶金设计院有限公司转底炉技术的研究成果3.4 建成或承接国内外多个转底炉直接还原工程项目,2023/10/11,48,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,2008年6月，神雾集团与尼日利亚在北京举行了30万吨/年蓄热式转底炉直接还原工程项目合作签字仪式，预计2010年3月投产,3.神雾集团 江苏省冶金设计院有限公司转底炉技术的研究成果3.4 建成或承接国内外多个转底炉直接还原工程项目,2023/10/11,49,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,2008年8月，神雾集团与江苏沙钢集团在南京举行了中国第一条30万吨/年粉尘处理转底炉直接还原工程合作开发及工程总承包签约仪式，2009年年底投产。,3.神雾集团 江苏省冶金设计院有限公司转底炉技术的研究成果3.4 建成或承接国内外多个转底炉直接还原工程项目,2023/10/11,50,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,2008年9月，神雾集团与攀钢集团签订10万吨/年蓄热式转底炉直接还原工程项目，2009年6月投产。,3.神雾集团 江苏省冶金设计院有限公司转底炉技术的研究成果3.4 建成或承接国内外多个转底炉直接还原工程项目,2023/10/11,51,基于转底炉直接还原技术,钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,4.钢铁厂含铁粉尘、污泥的处理方法简介,4.1 钢铁厂含铁粉尘、污泥特性4.2 含铁粉尘、污泥处理方法及特点4.3 转底炉与回转窑方法处理尘泥工艺比较,返回目录,2023/10/11,52,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,在钢铁生产各工序中，均有大量的粉尘，污泥产生，其主要品种有：高炉煤气干法除尘灰、高炉煤气湿法洗涤污泥、转炉污泥、电炉除尘灰，以及各工序的岗位环境除尘中捕集的含铁粉尘，其总量要占到企业钢产量的47。对一个大型钢铁企业而言，其数量是十分惊人的。如何处理这部份尘泥，已是企业节能减排发展循环经济，实行清洁化生产的一个重要课题。属国家重点支持的高新技术领域。高炉尘泥中主要含铁、碳，一般还含锌、铅等有害元素，具体的与进入高炉的原料、冶炼的钢种有关。电炉除尘灰中除含铁外，还含有锌、铅、铬、镍等金属元素。,4.钢铁厂含铁粉尘、污泥的处理方法简介4.1 钢铁厂含铁粉尘、污泥特性,2023/10/11,53,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,目前国内处理钢铁厂含铁粉尘、污泥方法主要有：直接填埋处理。配入烧结等原料，循环利用。采用回转窑工艺处理粉尘，回收氧化锌。采用蓄热式转底炉工艺处理粉尘，回收氧化锌等。,4.钢铁厂含铁粉尘、污泥的处理方法简介4.2 含铁粉尘、污泥处理方法及特点,2023/10/11,54,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,（1）直接将粉尘、污泥弃用，填埋处理存在的问题：需要大量的场地进行填埋，造成土地和资源浪费。粉尘、污泥中含有金属元素，会造成环境污染、毒害居民。1976年起美国环保机构（EPA）将此类尘泥，均划为有毒固体废料，1988年开始，该粉尘被禁止以传统的方式填埋、弃置，必须对其中的锌、铅进行回收或钝化处理后，方可填埋。继美国之后，西方各国及日本、韩国等都制定了类似的法律。结论：根据我国资源利用和环境保护战略及法规，直接填埋方法不可用。,4.钢铁厂含铁粉尘、污泥的处理方法简介4.2 含铁粉尘、污泥处理方法及特点,2023/10/11,55,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,（2）将尘泥直接配入烧结原料中，循环使用。存在的问题：粉尘粒度小，亲水性差，不易成球，对烧结混合料造球不利，影响烧结料层的透气性，也影响烧结矿的强度。尤其是对于2000m3以上的高炉，对入炉烧结矿要求较高，则此方法无法保证烧结矿的质量。由于锌铅无法去除而造成的高炉内循环富集，导致高炉上部结瘤，煤气管道堵塞；锌铅浸入炉口耐火材料，造成耐材膨胀开裂，影响高炉的顺行。由于锌无法去除而造成的循环富集，也使得炼钢尘泥中锌含量的提高，进而影响产品质量和生产顺行。结论：锌铅无法去除，循环富集，影响生产流程和产品质量，因此，此方法不可用。,4.钢铁厂含铁粉尘、污泥的处理方法简介4.2 含铁粉尘、污泥处理方法及特点,2023/10/11,56,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,（3）采用回转窑工艺处理粉尘，回收氧化锌。存在的问题：物料随窑体转动而滚动运行，易被粉碎，因此原料要制成高强度的高温氧化球团，工序能耗增加，原料要求高。生产中物料粉末与煤灰易粘在一起而形成“结圈”，从而损坏炉衬，形成操作事故，使作业率下降。受“结圈”制约，还原温度偏低，一般最高1100左右，影响还原速度，造成生产效率低。为减少“结圈”现象，对煤质要求苛刻，如灰熔点必需高于1280，只有神府、义马等几种煤适用，吨产品煤耗1t左右，生产成本高。设备难以大型化，单台产能很难突破15万t/a，生产规模小。与其它直接还原法相比，投资过大。由于物料滚动，烟气扬尘严重，影响二次燃烧效果和氧化锌回收效果，甚至造成爆炸事故。结论：出于以上原因，建议慎用或不用回转窑法。,4.钢铁厂含铁粉尘、污泥的处理方法简介4.2 含铁粉尘、污泥处理方法及特点,2023/10/11,57,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,（4）采用蓄热式转底炉工艺处理粉尘，回收氧化锌。特点：料煤结合紧密，还原度温高（1350），还原速度快（10-20min），生产周期短，生产效率高。物料与炉底无相对运动，对生球或压块的强度要求低，可使用冷固结含碳球团，取消了高温氧化球团生产环节。采用辐射传热，避免了“辐射”和“传质”之间的矛盾。煤炭带入的挥发分充分燃烧，大部分碳也可通过二次燃烧，转化为CO2，燃料利用率高，吨产品煤耗低（），无碳氢化合物排放而污染环境问题。还原煤要求低，可采用普通非炼焦煤，成本低。炉内为微负压系统，无扬尘，回收氧化锌效果、除尘效果好。单台转底炉产量较大（最大80万t/a），生产规模灵活。与其它直接还原法相比，投资较省。结论：蓄热式转底炉工艺是目前处理含铁粉尘、污泥最有效的方法。,4.钢铁厂含铁粉尘、污泥的处理方法简介4.2 含铁粉尘、污泥处理方法及特点,2023/10/11,58,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,4.钢铁厂含铁粉尘、污泥的处理方法简介4.3 转底炉与回转窑方法处理尘泥工艺比较,2023/10/11,59,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,1995-2002年，新日铁加古川厂、广畑厂、君津厂先后建成3条转底炉生产线，用于处理钢铁厂粉尘，产品用于高炉。2007年6月，中国台湾中钢公司引进新日铁技术，建成的年处理20万吨转底炉生产线投产，用于处理钢铁厂粉尘。项目投资约合6亿人民币。2007年底，中国马鞍山钢铁集团与新日铁正式签约，在马钢新区建设年处理20万吨转底炉生产线，用于处理钢铁厂粉尘，产品DRI作为高炉原料，回收含锌较高的粉尘。项目投资约6亿人民币（含6000万新日铁专利技术及软件费）。2008年8月，江苏沙钢集团与江苏省冶金设计院有限公司签约，由江苏省冶金设计院有限公司总承包年产30万吨转底炉生产线，用于处理粉尘和污泥，产品DRI作为高炉原料，回收含锌较高的粉尘。项目投资约3亿人民币。,4.钢铁厂含铁粉尘、污泥的处理方法简介4.4 目前已有采用转底炉处理粉尘、污泥的工程情况,2023/10/11,60,基于转底炉直接还原技术,钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,5.沙钢利用粉尘、污泥 年产30万吨转底炉直接还原工程简介,5.1 产品及生产规模5.2 工艺流程及总图5.3 主要技术经济参数5.4 转底炉设备参数,返回目录,2023/10/11,61,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,5.沙钢利用粉尘、污泥 年产30万吨转底炉直接还原工程简介5.1 产品及生产规模,沙钢集团目前钢铁产能已达2700万吨，各工序每年产生各类粉尘污泥几十万吨，主要通过烧结工序处理。由于原料中锌铅循环富集问题，已给烧结矿质量、高炉生产、炼钢生产带来一系列问题。为解决沙钢集团目前高炉炉料锌铅循环富集问题，尤其是保证现有3x2500m3高炉和在建的6000m3高炉生产要求，回收粉尘污泥中的氧化锌等资源，实现固废综合处理、资源循环利用的目的。沙钢建设转底炉直接还原生产线工程。本工程可处理钢铁厂粉尘50万吨/年，生产直接还原铁30万吨/年，产品用于高炉生产；回收氧化锌粉尘作为锌厂原料，经济效益可观。,2023/10/11,62,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,5.沙钢利用粉尘、污泥 年产30万吨转底炉直接还原工程简介5.1 产品及生产规模,设计规模 本工程设计选用年产30万t直接还原铁的转底炉一座，年产还原铁30万t，块度100mm48mm28mm，作为高炉炉料。工作制度 工作制度为连续工作制，每日三班，每班8小时，日历作业率91.32%，即相当于作业时间8000h/a。产品方案 金属化率80%的还原铁30万t/a、含ZnO-65%氧化锌粉尘1.5万t/a、蒸汽20t/h（温度300，出口压力1.6MPa）还原铁预计成分如下：,2023/10/11,63,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,5.沙钢利用粉尘、污泥 年产30万吨转底炉直接还原工程简介5.1 产品及生产规模,工程原料条件含铁原料 本工程原料为铁精矿、高炉污泥、含铁粉尘(各种炼钢、炼铁粉尘)。燃料 使用转炉煤气作为燃料，进厂压力5.5kPa、热值6MJ/Nm3。还原剂 使用煤作为还原剂。进厂原煤粒度控制在20mm以内，通过厂内破碎设备破碎至2mm以下后供转底炉使用。当采用全精粉作为原料时 石灰粒度要求小于3mm，采用水泥罐车输送至配料室的密闭石灰仓内，以改善环境条件。还原剂煤要求粒度74，从高炉喷吹系统用气力输送送到配料室。,2023/10/11,64,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,5.沙钢利用粉尘、污泥 年产30万吨转底炉直接还原工程简介5.1 产品及生产规模,工程原料成分,2023/10/11,65,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,5.沙钢利用粉尘、污泥 年产30万吨转底炉直接还原工程简介5.2 工艺流程及总图,工程工艺流程,2023/10/11,66,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,5.沙钢利用粉尘、污泥 年产30万吨转底炉直接还原工程简介5.2 工艺流程及总图,氧化锌收集工艺流程,2023/10/11,67,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,5.沙钢利用粉尘、污泥 年产30万吨转底炉直接还原工程简介5.2 工艺流程及总图,工程总平面布置总图,2023/10/11,68,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,5.沙钢利用粉尘、污泥 年产30万吨转底炉直接还原工程简介5.3 主要技术经济参数,工程物料平衡,2023/10/11,69,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,5.沙钢利用粉尘、污泥 年产30万吨转底炉直接还原工程简介5.3 主要技术经济参数,工程经济技术指标（1）,2023/10/11,70,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,5.沙钢利用粉尘、污泥 年产30万吨转底炉直接还原工程简介5.3 主要技术经济参数,工程经济技术指标（2）,2023/10/11,71,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,5.沙钢利用粉尘、污泥 年产30万吨转底炉直接还原工程简介5.3 主要技术经济参数,工程经济技术指标（3）,2023/10/11,72,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,5.沙钢利用粉尘、污泥 年产30万吨转底炉直接还原工程简介5.3 主要技术经济参数,每吨直接还原铁产品能源消耗,2023/10/11,73,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,5.沙钢利用粉尘、污泥 年产30万吨转底炉直接还原工程简介5.3 主要技术经济参数,经济效益测算 根据该厂不含税价格条件：含铁尘泥平均为205元/吨、无烟煤为600元/吨、转炉煤气0.416元/立方米、蒸汽70元/吨，其金属化高炉炉料制造成本833.73元/吨。假设金属化高炉炉料价格按940元/吨计，氧化锌粉尘（含氧化锌65%）9000元/吨计，则年销售额可达43500万元，税后投资收益率63.29%，全部投资回收期2.66年.,2023/10/11,74,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,5.沙钢利用粉尘、污泥 年产30万吨转底炉直接还原工程简介5.3 主要技术经济参数,项目设计和建设内容,原料接受系统配料系统混匀、润磨系统冷压球及筛分系统生球烘干及筛分系统转底炉还原系统热压块及冷却系统成品收集系统锌回收系统,通风、除尘系统燃气、热力系统水处理及循环系统余热回收蒸汽系统供配电及自动化系统内部通讯、监控系统消防、煤气报警系统红线范围内能源介质管线总图运输,2023/10/11,75,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,5.沙钢利用粉尘、污泥 年产30万吨转底炉直接还原工程简介5.4 转底炉主要技术参数,2023/10/11,76,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,5.沙钢利用粉尘、污泥 年产30万吨转底炉直接还原工程简介5.4 转底炉主要技术参数,转底炉生产能力 转底炉设计能力为每小时生产直接还原铁37.5t/h。转底炉尺寸 转底炉的主要尺寸：中心环直径：40 m 外环直径：45 m 内环直径：35 m 炉膛宽度：5 m,2023/10/11,77,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,5.沙钢利用粉尘、污泥 年产30万吨转底炉直接还原工程简介5.4 转底炉主要技术参数,转底炉炉体结构转底炉由固定炉顶、炉墙和转动炉底构成环形隧道式炉膛。根据还原工艺需要，环状炉膛分为：装料区、预热还原区、加热还原区、高温还原区、控制还原区、冷却区和出料区。在各个区，烧煤气的蓄热式烧嘴布置在炉膛两侧，烧CO的补风喷嘴也布置在炉膛两侧。转底炉的炉顶和内外环炉墙是固定结构，炉墙和炉顶的耐火材料由钢结构框架支承。还原区的炉温高达到1400，因此炉顶和炉墙采用特殊耐火浇注料和高级隔热材料筑成。环状炉底是转动的。炉底结构采用特殊设计，以保证转底耐火材料的结构稳定并消除热膨胀对炉底结构的影响。转动炉底与内外固定炉墙之间各有一条环缝，内外环缝用水封槽密封。加热区、冷却区和装出料区的炉膛高度各不相同，以适应工艺和结构的不同需要。在冷却区和出料区，采用冷却构件。,2023/10/11,78,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,5.沙钢利用粉尘、污泥 年产30万吨转底炉直接还原工程简介5.4 转底炉主要技术参数,转底炉炉体结构,2023/10/11,79,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,5.沙钢利用粉尘、污泥 年产30万吨转底炉直接还原工程简介5.4 转底炉主要技术参数,转底炉炉体结构,2023/10/11,80,基于转底炉直接还原技术 钢铁厂粉尘、污泥处理工艺介绍,返回目录,5.沙钢利用粉尘、污泥
