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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