氫基豎爐直接還原煉鐵工藝

人類使用鐵器制品至少有5000多年歷史，開始是用鐵隕石中的天然鐵制成鐵器。最早的隕鐵器是在尼羅河流域的格澤(Gerzeh)和幼發(fā)拉底河流域烏爾（Ur)出土于公元前4000多年前的鐵珠和匕首。目前中國最早的隕鐵文物是1972年在河北藁城臺西村商代中期（公元前13世紀中期）遺址中發(fā)現(xiàn)的鐵刃青銅鉞。這件古兵器，經全面的科學考查，確定刃部是隕鐵加熱鍛造成的。它表明我國商代人們已掌握一定水平的鍛造技術和對鐵的認識，熟悉鐵加工性能，并認識鐵與青銅在性質上的差別。但那時人們還不會利用鐵礦石煉鐵，而鐵隕石又很少，所以當時的鐵制品是十分珍貴的物品。

我國用鐵礦石直接煉鐵，早期的方法是塊煉鐵，后來用豎爐煉鐵。在春秋時代晚期（公元前6世紀）已煉出可供澆鑄的液態(tài)生鐵，鑄成鐵器，應用于生產，并發(fā)明了鑄鐵柔化術。這一發(fā)明加快了鐵器取代銅器等生產工具的歷史進程。戰(zhàn)國冶鐵業(yè)興盛，生產的鐵器制品以農具、手工工具為主，兵器則青銅、鋼、鐵兼而有之。據(jù)記載，今山東臨淄和河北邯鄲鐵礦等，春秋戰(zhàn)國時期都已進行開采。

所以說中國古時候用鐵礦石煉鐵最早的標準答案是春秋時期！

氫基豎爐直接還原煉鐵工藝流程

小說是《大唐慎重型發(fā)明家》。該小說簡介： 秦風準備使用高爐煉鐵法煉鐵，此法是二十一世紀煉鐵的主要方法。

 這種方法是由古代豎爐煉鐵發(fā)展、改進而成的。

 盡管世界各國研究發(fā)展了很多新的煉鐵法，但由于高爐煉鐵技術經濟指標良好，工藝簡單，生產量大,勞動生產率高,能耗低，這種方法生產的鐵仍占世界鐵總產量的95％以上。

 雖然按照唐朝現(xiàn)有的技術手段，無法達到真正的高爐煉鐵，但是也會讓煉鐵有一個質的飛躍。

氫氣豎爐還原煉鐵技術

高爐煉鐵 blast furnace ironmaking 現(xiàn)代煉鐵的主要方法，鋼鐵生產中的重要環(huán)節(jié)。這種方法是由古代豎爐煉鐵發(fā)展、改進而成的。盡管世界各國研究發(fā)展了很多新的煉鐵法，但由于高爐煉鐵技術經濟指標良好，工藝簡單，生產量大,勞動生產率高,能耗低，這種方法生產的鐵仍占世界鐵總產量的95％以上。

高爐生產時從爐頂裝入鐵礦石、焦炭、造渣用熔劑(石灰石)，從位于爐子下部沿爐周的風口吹入經預熱的空氣。在高溫下焦炭（有的高爐也噴吹煤粉、重油、天然氣等輔助燃料）中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳和氫氣，在爐內上升過程中除去鐵礦石中的氧，從而還原得到鐵。煉出的鐵水從鐵口放出。鐵礦石中不還原的雜質和石灰石等熔劑結合生成爐渣，從渣口排出。產生的煤氣從爐頂導出，經除塵后，作為熱風爐、加熱爐、焦爐、鍋爐等的燃料。

氫基豎爐直接還原煉鐵工藝嗎

主要是為了入爐后的爐料透氣性、融化性和品位，燒結礦和球團礦都要加熔劑，并且都是多孔結構，所以透氣性和融化性能都比塊礦好，粉礦是不能直接入爐的，透氣性太差。

燒結礦燒結機生產出來的，球團礦是豎爐焙燒出來的，燒結礦的堿度比球團礦高，通常高爐里主要用燒結礦，加球團礦是為了調節(jié)爐料堿度。

氫基熔融還原冶煉技術

氫氧化鋁制取鋁需要兩步進行：第一步，把氫氧化鋁進行高溫，在高溫條件下，氫氧化鋁成才成氧化鋁和水。其化學反應方程式為：

2Al(OH)3=高溫Al2O3+3H2O

第二部，在把氧化鋁加熱到熔化狀態(tài)，對液體氧化鋁進行電解生成單質鋁和氧氣。化學反應方程式為：

2Al2O3=電解4Al+3O2(氣體)

氫基豎爐直接還原煉鐵工藝流程圖

豎爐

豎爐指爐身直立，爐蓋上帶有豎井，并利用電弧爐排出的高溫廢氣在豎井內預熱廢鋼的超高功率電弧爐。爐氣在爐內向上運動。與爐料之間呈逆流換熱；多數(shù)豎爐的爐料與燃料直接接觸。

高爐（blast

furnace）

橫斷面為圓形的煉鐵豎爐。用鋼板作爐殼，殼內砌耐火磚內襯。高爐本體自上而下分為爐喉、爐身、爐腰、爐腹

、爐缸5部分。由于高爐煉鐵技術經濟指標良好，工藝

簡單，生產量大，勞動生產效率高，能耗低等優(yōu)點，故這種方法生產的鐵占世界鐵總產量的絕大部分。高爐生產時從爐頂裝入鐵礦石、焦炭、造渣用熔劑（石灰石），從位于爐子下部沿爐周的風口吹入經預熱的空氣。在高溫下焦炭（有的高爐也噴吹煤粉、重油、天然氣等輔助燃料）中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳和氫氣，在爐內上升過程中除去鐵礦石中的氧，從而還原得到鐵。煉出的鐵水從鐵口放出。鐵礦石中未還原的雜質和石灰石等熔劑結合生成爐渣，從渣口排出。產生的煤氣從爐頂排出，經除塵后，作為熱風爐、加熱爐、焦爐、鍋爐等的燃料。高爐冶煉的主要產品是生鐵

，還副產高爐渣和高爐煤氣。

氫基熔融還原新工藝

有，中國中冶2020年研發(fā)投入133億元，氫冶鐵相關專利共42項：專利包括但采用氫氣生產熱態(tài)海綿鐵的系統(tǒng)、利用CH4非催化富氧轉化生產海綿鐵的直接還原工藝、COREX熔融還原爐煤氣用于生產甲醇的方法和裝置、以CO為主還原煤氣生產直接還原鐵方法、豎爐還原氣的制備系統(tǒng)等。公司占冶金國內90％/全球60％份額，中冶賽迪提出以“氫能制備→氫能冶煉→CCUS”為主線，通過富氫還原低碳高爐/氫基豎爐直接還原/基于高效預還原的氫基熔融還原三大技術路徑，實現(xiàn)綠色低碳氫冶金技術路線圖。

氫還原煉鐵法

赤鐵礦的主要成分是三氧化二鐵，冶煉赤鐵礦，一般不用氫氣，而是選擇用一氧化碳，主要是因為氫氣是通過電解水來制取的，能耗比較高，不適合工業(yè)生產，而一氧化碳可以從其他工業(yè)生產的尾氣中獲得，即實現(xiàn)了廢物的綜合利用，又防止污染環(huán)境。

氫基豎爐直接還原煉鐵工藝固廢

西漢時期，出現(xiàn)坩堝煉鐵法。同時，煉鐵豎爐規(guī)模進一步擴大。1975年，在鄭州附近古滎鎮(zhèn)發(fā)現(xiàn)和發(fā)掘出漢代冶鐵遺址，場址面積達12萬m2，發(fā)掘出兩座并列的高爐爐基，高爐容積約50m3。西漢時期還發(fā)明了“炒鋼法”，即利用生鐵“炒”成熟鐵或鋼的新工藝，產品稱為炒鋼。同時，還興起“百煉鋼”技術。東漢(公元25～220年)，光武帝時，發(fā)明了水力鼓風爐，即“水排”。

氫還原煉鐵難點

工業(yè)煉鐵的反應原理：是將鐵礦石在特定的環(huán)境中用還原劑將鐵礦石中的鐵氧化物還原成生鐵。生鐵除了少部分用于鑄造外，絕大部分是作為煉鋼原料。

工業(yè)煉鐵工藝主要有高爐法，直接還原法，熔融還原法，等離子法。

其反應式為：

　　Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2(高溫)(還原反應）

　　Fe3O4+4CO==3Fe+4CO2(高溫)（還原反應）

　　爐渣的形成:

　　CaCO3=CaO+CO2(條件：高溫）

　　CaO+SiO2=CaSiO3(條件：高溫