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1 绪论 1

1.1 非高炉炼铁方法的意义 1

1.1.1 直接还原法 2

1.1.2 熔融还原法 2

1.2 非高炉炼铁方法的发展及现状 4

1.2.1 直接还原技术概况 4

1.2.2 熔融还原技术的产生与发展 10

1.3 我国非高炉炼铁技术概况 10

1.3.1 我国直接还原技术发展概况 10

1.3.2 我国熔融还原技术发展概况 12

参考文献 12

2 非高炉炼铁基础 14

2.1 非高炉炼铁方法的技术经济指标 14

2.2 非高炉炼铁方法使用的原燃料 16

2.2.1 含铁原料 16

2.2.2 燃料与还原剂 18

2.3 含碳球团及其还原机理 20

2.3.1 固-固还原机理 20

2.3.2 二步还原机理 21

2.4 产品性质及其应用 25

2.4.1 非高炉炼铁方法产品种类和性质 25

2.4.2 直接还原铁的处理及储运 27

2.4.3 直接还原铁的应用 29

参考文献 33

3 气体还原的直接还原方法 35

3.1 铁氧化物气体还原机理 35

3.1.1 热力学分析 35

3.1.2 动力学分析 37

3.2 冶金还原煤气 40

3.2.1 还原煤气消耗量 40

3.2.2 煤气脱硫及海绵铁渗碳 41

3.2.3 冶金还原煤气的制造 43

3.3 竖炉法基本原理 47

3.3.1 竖炉法概述 47

3.3.2 竖炉内还原基础 48

3.4 竖炉法直接还原典型工艺 54

3.4.1 Midrex工艺 54

3.4.2 HYL-Ⅲ工艺 58

3.4.3 Energiron工艺 59

3.4.4 其他工艺 62

3.5 其他气体直接还原方法 70

3.5.1 固定床方法 70

3.5.2 流态化方法 73

参考文献 77

4 应用固体还原剂的直接还原方法 79

4.1 固体碳还原铁矿石的反应 79

4.1.1 热力学分析 79

4.1.2 动力学分析 80

4.2 回转窑法 83

4.2.1 回转窑法工艺原理 83

4.2.2 回转窑法典型工艺介绍 90

4.3 转底炉法 92

4.3.1 概述 92

4.3.2 转底炉法工艺原理 93

4.3.3 转底炉法典型工艺介绍 96

4.4 ITmk3与CHARP法 102

4.4.1 ITmk3工艺 102

4.4.2 煤基热风转底炉熔融炼铁法 104

4.5 其他应用固体还原剂的直接还原方法 104

4.5.1 Kinglor-Metor法 104

4.5.2 EDR法 106

4.5.3 固体反应罐法 107

4.5.4 川崎KIP法 107

参考文献 108

5 熔融还原基础 110

5.1 预还原基础研究 110

5.1.1 预还原反应热力学 110

5.1.2 预还原过程能耗分析 111

5.1.3 预还原过程能耗图解 113

5.1.4 预还原反应动力学 117

5.2 终还原基础研究 121

5.2.1 终还原反应热力学 121

5.2.2 终还原过程能耗分析 122

5.2.3 终还原过程能耗图解 125

5.2.4 终还原反应动力学 132

5.3 煤气改质技术研究 139

5.3.1 煤气改质技术的物料平衡及热平衡 139

5.3.2 煤气改质的作用 140

5.4 熔融还原全过程操作线图分析 142

5.4.1 预还原度平衡点 142

5.4.2 煤气改质对熔融还原过程的影响 143

5.5 泡沫渣的形成与抑制 144

5.5.1 泡沫渣的形成机理及影响因素 144

5.5.2 泡沫渣指数 145

参考文献 146

6 含碳球团研究 148

6.1 含碳球团还原的特点 149

6.1.1 含碳球团的还原过程 149

6.1.2 含碳球团还原过程特点及其在熔融还原中的应用 155

6.1.3 含碳球团的直接还原度（Rd） 156

6.1.4 含碳球团直接还原度的变化 157

6.2 含碳球团还原过程数值模拟 159

6.2.1 界面反应模型 160

6.2.2 综合模型 162

6.3 含碳球团冷固结技术 166

6.3.1 波兰特水泥固结法 167

6.3.2 高压蒸养法 168

6.3.3 水玻璃固结法 169

6.3.4 其他冷固结法 170

6.4 含碳球团预还原过程物料平衡计算和热平衡计算 170

6.4.1 含碳球团中碳的直接还原度与煤气条件的关系 170

6.4.2 含碳球团竖炉还原过程分析 171

参考文献 179

7 典型熔融还原流程 182

7.1 Corex工艺 182

7.1.1 概述 182

7.1.2 工艺流程 183

7.1.3 原燃料要求 185

7.1.4 Corex流程的工艺特点 186

7.1.5 宝钢罗泾Corex C-3000装置 186

7.1.6 宝钢罗泾Corex C-3000装置的技术进步 194

7.1.7 Corex流程的展望 195

7.2 Finex工艺 196

7.2.1 工艺流程 197

7.2.2 Finex工艺流程的技术及经济指标 199

7.2.3 Finex工艺应用前景 203

7.3 HIsmelt工艺 204

7.3.1 工艺流程 205

7.3.2 SSPP及HRDF试验结果 208

7.3.3 HIsmelt流程的技术及经济评价 213

7.3.4 HIsmelt流程应用前景 215

7.4 CCF工艺 216

7.4.1 工艺流程 216

7.4.2 旋风熔融预还原炉（旋风炉） 217

7.4.3 旋风熔融炉的试验结果 218

7.4.4 CCF过程的物料平衡和热平衡 218

7.4.5 CCF流程技术及经济评价 219

7.5 HIsarna工艺 220

7.5.1 工艺流程 220

7.5.2 HIsarna流程的技术特点 222

7.5.3 HIsarna流程半工业试验 224

7.5.4 HIsarna流程的主要特点 224

7.6 DIOS工艺 225

7.6.1 DIOS主要研究结果 226

7.6.2 DIOS半工业试验 231

7.6.3 DIOS流程的技术及经济特征 235

7.7 AISI工艺 236

7.7.1 工艺流程 237

7.7.2 AISI流程的主要影响因素 238

7.7.3 AISI流程技术及经济指标 238

7.8 Romelt（PJV）工艺 240

7.8.1 工艺流程 240

7.8.2 Romelt流程的技术特点 241

7.8.3 Romelt流程半工业试验 243

7.8.4 Romelt流程的技术经济指标 243

7.8.5 Romelt流程的主要特点 246

7.9 Oxycup工艺 247

7.9.1 工艺流程 247

7.9.2 德国蒂森-克虏伯钢铁公司Oxycup工艺的技术经济指标 249

7.9.3 Oxycup工艺特点 251

7.10 Tecnored工艺 252

7.10.1 Tecnored工艺流程 252

7.10.2 Tecnored工艺特点 252

7.10.3 Tecnored工业试验 253

7.11 其他熔融还原工艺 253

7.11.1 Redsmelt法 253

7.11.2 川崎法 255

7.11.3 XR法 258

7.11.4 Combismelt法 259

7.11.5 CIG法 260

7.11.6 CGS法 269

7.11.7 COIN法 277

7.11.8 Elred法 283

7.11.9 SC法 288

7.11.10 COSRI法 295

7.11.11 Plasmasmelt法 296

7.11.12 LB法 296

参考文献 297

8 利用生物质的炼铁方法 301

8.1 关于生物质的基础理论 301

8.1.1 生物质的概念及资源状况 301

8.1.2 生物质的基础特性及利用 301

8.1.3 生物质能的碳中性 303

8.2 生物质应用于炼铁工艺概况 304

8.2.1 生物质应用于高炉喷吹 304

8.2.2 高炉使用含生物质焦的铁矿压块 308

8.2.3 生物质作为辅助原料在炼铁及相关工艺中的应用 310

8.2.4 生物质能辅助炼铁系统 311

8.2.5 生物质能辅助炼铁及CO2减排潜力 313

8.3 生物质焦的基础研究 317

8.3.1 生物质焦 317

8.3.2 生物质焦的气化反应性及其影响因素 317

8.4 生物质焦和铁矿粉复合压块的基础研究 322

8.4.1 配加生物质焦粉的铁矿粉混合物的还原规律 322

8.4.2 生物质焦粉的铁矿压块的自还原规律 328

8.4.3 含生物质焦粉的铁矿粉压块的自还原动力学 339

8.5 应用生物质能的非高炉炼铁流程 349

8.5.1 生物质焦应用于直接还原 349

8.5.2 生物质制氢-直接还原铁技术 351

参考文献 351

9 炼铁工业相关的单元技术 354

9.1 变压吸附制氧技术（PSA技术） 354

9.1.1 历史沿革 354

9.1.2 工艺流程 355

9.1.3 技术特点 355

9.1.4 半工业或工业试验结果 356

9.1.5 小型医用变压吸附制氧技术 356

9.1.6 评价及展望 357

9.2 CO2分离捕集与封存技术（CCS技术） 357

9.2.1 CO2分离捕集和封存技术发展 358

9.2.2 CO2分离捕集和封存技术工艺流程 358

9.2.3 CO2分离捕集技术特点 358

9.2.4 CO2的运输及经济技术评价 361

9.2.5 CO2地质封存的技术特点 361

9.2.6 评价与展望 362

9.3 流态化技术 362

9.4 焦炉煤气（COG）利用技术 364

9.4.1 焦炉煤气生产甲醇工艺 364

9.4.2 焦炉煤气低温分离生产液化天然气（LNG）联产氢气技术 365

9.4.3 焦炉煤气用于直接还原炼铁工艺 366

9.4.4 甲烷炉内改质直接还原工艺 366

9.5 粉体造粒技术 368

9.5.1 粉体造粒技术简介 368

9.5.2 基本造粒方法 369

9.5.3 粉体粒子间的结合力 369

9.6 环境保护及烟气脱硫脱硝技术 370

9.6.1 环境保护技术 370

9.6.2 烟气脱硫技术 371

参考文献 375

10 我国发展非高炉炼铁的展望 376

索引 378