先进钢铁流程及材料国家重点实验室中试基地建设项目投资立项备案核准融资贷款申报资料

每吨铁仅用焦丁，原料以球团和块矿为主。

由于取消了焦化和烧结工序，污染物排放量大幅度降低。

和烟尘的排放量仅为传统炼铁流程的和。

我国钢铁工业正处在个非常关键的发展时期，国家中长期科学与技术发展规划纲要中已经明确指出，今后钢铁工业的重点是研究开发以熔融还原和资源优化利用为基础，集产品制造能源转换和社会废弃物再资源化三大功能于体的新代可循环钢铁流程，作为循环经济的典型示范。

因此，开发熔融还原技术将是我国钢铁工业非常紧迫的现实任务和长期的发展趋势。

有限责任公司是家具有万吨生产规模的国有控股的联合钢铁企业。

但由于没有自己的焦化厂，长期以来依赖外购焦炭，制约了企业的可持续发展。

所以，熔融还原工艺尤其适合该公司的实际生产状况。

中试基地是创新性科研成果转化的重要平台九五期间在国家科技部原科委的支持下，启动了国家攀登计划项目熔融还原技术基础研究。

原冶金部组织了全国熔融还原专家，实行举国体制，开展了这项技术的开发研究。

专家组在认真总结国外熔融还原开发的经验教训和我国过去的体会，提出了具有自主知识产权的煤氧熔融还原炼铁技术，并制定了研究开发方案。

年开展了单元技术的实验室研究。

年在总结单元技术研究成果的基础上，开展了半工业试验的研究。

在当时的承德冶金部试验厂建成了的半工业联动热态试验装置，先后进行了两次试验，突破了些关键技术难题，取得了阶段性成果，在些技术指标上达到了当时的世界领先水平。

但由于该项技术在开发阶段完全依靠政府财政支持，企业界受当时经济条件的限制，认为投资风险较大，未作为投资主体全面介入。

因此，当时建设的半工业试验装置规模偏小，功能不配套，试验设备简单，些关键设备的可靠性较差，试验中由于非技术原因而中断运行的现象比较普遍。

又由于没有后续资金支持，深入开发工作被迫中止，造成我国该项重要技术的产业化进程拖后，丧失了与国外技术同步开发的良好机会，拉大了与国外同类技术的差距，与我国目前钢铁大国的地位很不相称。

先进钢铁流程及材料国家重点实验室认真总结了九五攀登计划项目的经验教训，进步完善了工艺方案，在实验室对关键的技术难点进行了基础性研究。

但如果没有中试基地，进步做放大的半工业试验，就很难将实现工程化和产业化。

只有建立中试基地，集中科研院所和企业的人力物力和技术和软硬件资源，充分发挥各自的优势，建立产学研结合的研发队伍，以企业创新为主体，共同开发我国自主知识产权的熔融还原工艺，才能使实验室的成果真正实现工程化和产业化。

最终实现熔融还原工艺替代传统的高炉炼铁工艺，取消焦化和烧结工序，缩短和简化工艺流程，大幅度降低能耗和减少污染物的排放。

并实现集成创新，促进钢厂生产流程的整体结构优化，提升钢铁行业自主研发能力和技术创新能力。

通过中试基地的建设和技术辐射，起到以点带面的作用，加速世纪我国自主知识产权的熔融还原炼铁新工艺的推广应用，实现钢铁行业可持续发展，为实现十五节能减排目标和年我国实现人均翻两番提供支撑条件。

第二章技术现状和发展趋势国家开发熔融还原的历史和现状分析上世纪年代，德国日本美国澳大利亚荷兰奥地利以及前苏联等国为谋求技术垄断地位，抢占世纪钢铁工业技术制高点，相继投入大量人力物力和财力，在国际上掀起开发煤基熔融还原炼铁新工艺的浪潮。

工业化的工艺迄今为止，可以商业化生产的熔融还原只有，上世纪年代末形成该工艺的概念流程，由德国公司和奥钢联合作开发，年在德国克尔建成了年产万吨铁水的半工业性试验装置即法，先后进行了小时的各种试验，证明了工艺的可行性。

年月与南非依斯科尔公司签约决定在厂建造座型的装置，年产铁水万吨，年月日正式投产。

这是世界上第套熔融还原生产装置。

经过约年半实践，生产渐趋稳定，从年月起已经可以高于设计能力稳定地运行。

接着这技术在世界上进步推广第二套型装置见图和图于年月在韩国浦项建成投产第三套型于年月在南非萨尔达纳建成投产第四第五套型分别于年月和年月在印度京德尔公司建成投产。

目前，除了第套因原料运输成本过高而关闭技术等。

我国熔融还原工艺的开发状况在八五和九五期间，原冶金部科技部等部门就组织我国科研院所和大专院校及相关企业开展了熔融还原技术研究与开发，并形成了多项专利技术。

特别是九五攀登计划项目熔融还原技术基础研究，在充分吸收了国外各种流程的经验和教训的基础上，形成了适合于我国资源与能源结构具有中国特色的煤氧熔融还原工艺，而且完成了半工业试验，并在些重大关键技术与环节上取得了突破，同时申报并获批了多项发明专利。

从试验结果看，其能耗指标投资和运行成本都明显优于。

只是由于缺乏后续的资金支持，没能继续进行工业化试验。

我国钢铁工业正处在个非常关键的发展时期，国家中长期科学与技术发展规划纲要中已经明确指出，今后钢铁工业的重点是研究开发以熔融还原和资源优化利用为基础，集产品制造能源转换和社会废弃物再资源化三大功能于体的新代可循环钢铁流程，作为循环经济的典型示范。

因此，开发熔融还原技术将是我国钢铁工业非常紧迫的现实任务和长期的发展趋势。

国内熔融还原及相关技术的研究始于世纪年代，在基础研究模拟试验和相关技术开发方面，曾取得许多基础研究和应用研究的成果，为后续开发工作奠定了基础。

年在原冶金部的支持下东北大学开始了实验室规模的流化床预还原竖炉熔融还原法的研究，经过年多的时间研究了项课题，做了次实验室小型竖炉热模拟试验，最终炼出了合格生铁，可是这工作没有继续进行下去，到的实验室装置为止，年完成了结题报告后就偃旗息鼓了。

年，通过原冶金部向国家科委申请国家攀登计划项目，在国内开展熔融还原技术开发工作，并获得支持。

在实施攀登计划的五年中，围绕我国提出的煤氧熔融还原炼铁工艺中国专利主体流程，开展了大量基础研究和工程化研究。

借鉴和两种典型技术路线的优点，采用中等预还原度金属化率左右和低二次燃烧率的两步法熔融还原技术路线以冷固结含碳球团为原料采用液体渣焦流动床进行终还原熔渣中浸没喷吹煤氧制造还原煤气熔池在强搅拌条件下实现渣铁分离。

在实施攀登计划中取得基础研究成功后，年钢铁总院在承德炼钢试验厂建成了吨小时的半工业试验装置见图和图，进行了中试热态试验。

使我国成为继德国日本和澳大利亚之后，第四个具有吨级熔融还原联动试验装置的国家。

图熔融还原流程示意图图熔融还原工艺出铁照片熔融还原半工业试验分两个阶段进行。

第阶段工作的主要目的是打通工艺流程，认真总结试验结果，解决试验中暴露出的各种问题，进行改进和完善。

第二阶段的主要目的是实现连续稳定运行，全面实现攻关目标。

第阶段热试历时天，主要成绩如下基本打通了预还原终还原工艺流程，实现了出渣出铁，将概念流程转变为可实际操作的工程化流程实现了密闭带压操作和安全操作验证了主要设备和结构基本合理终还原和预还原设备和构造水冷螺旋排料及动密封装置气动锁气阀煤氧枪结构安全检测装置煤气分析系统和计算机监控系统等。

验证了终还原工艺原理，积累了工艺控制经验。

出现的主要问题设备管道系统容易堵塞煤氧枪浸没喷吹时稳定性差，容易堵塞前炉渣铁过道太长，造成渣铁不易分离含碳球团耐磨性差，造成预还原炉内粉尘增加，透气性变差。

针对第阶段的问题，对设备进行了全面改进和完善。

于年月日始开展了第二阶段的试验工作。

第二阶段工作主要由烘炉开炉小时连续试验和全煤炼铁等构成。

第二阶段试验达到了预期目标，获得了大量有价值的数据资料，积累了宝贵的经验，验证了该工艺的技术可行性，在熔融还原炼铁技术上取得较大的技术突破。

试验结果归纳如下设备连续热运行天，其中无故障运行小时，超过规定的小时的考核指标累积产铁量吨，平均产铁率吨小时，接近吨小时产铁率的考核指标，利用系数达到氧气消耗，优于的考核指标综合煤耗，按同口径算法推算出工业化后所能达到的综合煤耗水平为，低于当时同等规模的各种熔融还原工艺的能耗指标终还原炉炉衬平均侵蚀速度最低侵蚀速度，比日本法和美国法的终还原炉炉衬侵蚀速度明显降低，有利于实现工业化终还原正常煤气成分和变化规律基本满足预还原要求，解决煤氧枪在渣焦床中大量喷煤的关键技术，累计喷煤吨，安全可靠进行了全煤炼铁试验，试验证明在维持定的渣焦床可以稳定运行正常冶炼条件下，铁水可以满足质量要求。

虽然由于资金的问题，没能进步进行工业化试验，但通过两次半工业试验，初步证明了该工艺技术路线是合理的，在许多方面优于等工艺，预示了实现工业化的可能性。

试验中存在的问题，主要来自设备的选型不尽合理，如除尘器的除尘效率低，造成粉尘堵塞管道等。

这些问题都是在今后的工业化试验中能够克服解决的。

我国经过多年的开发研究，培养了批熔融还原的专门人才，积累了丰富的实践经验，为今后的工业化试验奠定了扎实的基础。

国内外技术发展趋势从国外已经商业化的熔融还原技术和正在向商业化靠近的熔融还原技术的发展趋势看，有以下特点值得关注副产煤气的高效利用熔融还原过程副产煤气如何高效利用成为其经济上能否具有竞争力的关键。

根据传统高炉炼铁系统与熔融还原炼铁系统次能耗对比发现，单位铁水的能耗分别为和，意味着过程副产煤气比传统高炉煤气载能高出相当于公斤标煤吨铁。

这部分高出的能量不能被充分利用，很难替代高炉，也很难在经济上站住脚。

目前比较简单的方法是直接用于燃气发电，从副产煤气使用的经济性看，直接用于发电似乎不是最佳使用方法。

直接使用粉矿技术积极开展直接用粉矿进行熔融还原的尝试。

炼铁过程直接使用粉矿或部分使用粉矿，并逐步取消烧结或球团过程，是炼铁界长期梦寐以求的目标。

韩国在引进奥钢联技术的基础上，推出技术。

它是利用过程副产煤气对部分粉矿进行预还原，得到定金属化率的海绵铁粉，经热压块后，再返回送入的熔融气化炉中。

韩国浦项先后在吨天和吨天规模的试验装置上进行了热态试验，并在原有装置的旁边，建设了万吨年的装置。

但这是种中间环节造块的方式，难度更大。

因为预还原矿的温度在度以上，势必造成运行成本更高，设备耐热性和耐磨性要求也非常高。

利用热风替代纯氧，降低炼铁成本利用热风替代纯氧如技术，降低生产成本。

如前所述，用纯氧进行熔融还原炼铁时，必须解决副产高热值煤气的高效利用。

但利用热风代替纯氧必须走步法还原的路子，因为