纯氢竖炉直接还原关键技术研究与应用

摘要

纯氢冶金技术具备生产过程绿色和产品洁净的优势，对于钢铁工业摆脱化石能源依赖，促进与新能源耦合，实现近零碳排放具有引领作用.纯氢竖炉对原料适应性强，纯氢竖炉直接还原颠覆传统碳质冶金原理.纯氢竖炉还原关键技术，如H₂高温加热、抗氢侵蚀耐火材料和抗高温氢腐蚀材料，相关要求高于富氢气基竖炉.在中国钢研科技集团有限公司自主开发的纯氢竖炉中进行白云鄂博矿氧化球团纯氢还原规模化试验验证，稳定实现了金属化率达96%以上的还原铁生产目标，证明了纯氢冶金工艺的适应性与工业化生产的可行性.验证结果表明，纯氢竖炉合理的工艺制度是H₂加热温度为1 000～1 050℃,压力为0.30～0.35 MPa,竖炉竖向总压差在0.025 MPa左右，同时因纯氢竖炉炉内压力损失小，可以选取比其他类型气基竖炉更小的操作压力.使用纯氢竖炉生产金属化率在96%以上的还原铁（H₂-DRI）产品，标准态下，H₂消耗量约为540 m³（1 t DRI）,还原铁金属化球团抗压强度为675～860 N/个，粉尘回收量与还原铁产量之比为0.84%,炉顶气平均含尘量为2.33 g/m³.开发的纯氢竖炉在稳定操作、智能化控制、气氛调节、安全运行方面表现优异，为纯氢竖炉还原工业化生产提供完整的解决方案.

关键词

纯氢竖炉 / 纯氢直接还原铁 / 氧化球团 / 金属化率 / H₂电加热 / 高温H₂喷吹

基金资助

中国钢研纯氢冶金技术开发项目(GY002)