摘要：鉴于我国炼铁原燃料条件,气基竖炉直接还原工艺还原速度快、产品质量稳定、自动化程度高、单机产能大、工序能耗低等技术优势,以及现代煤制气工艺的成熟程度,以煤制气为还原剂的煤制气-气基竖炉直接还原新工艺为我国发展非高炉炼铁的主导方向.在此背景下,本论文主要进行了煤制气-气基竖炉直接还原炼铁新工艺及其应用的初步探索性研究.在分析我国煤资源状况、主要煤制气工艺及其与直接还原炼铁有机结合可行性的基础上,首先以三种国产铁精矿（山西、吉林、辽宁）为原料制备氧化球团并检测其冶金性能,研究结果表明基于国内资源条件生产的氧化球团各项性能均优良,适用于气基竖炉直接还原,其中以山西产铁精矿制备的球团性能低温还原粉化指数95.68％,还原性指数75.74％,膨胀率16.780％;随后,模拟Midrex和HYL工艺条件进行了气基竖炉还原试验,山西氧化球团在950℃、H2∶CO=5∶2条件下还原30 min后,球团的金属化率可达95％以上;在900℃LH2∶CO=1∶1条件下还原50 min后金属化率能达到93％,能够满足气基竖炉实际生产对球团金属化率的要求;最后,将煤制气-气基竖炉直接还原炼铁新工艺应用于硼铁矿的高效清洁利用.基于硼镁铁矿开发的战略重要性以及硼铁矿开发利用以硼为主的基本原则,在充分考虑硼铁矿资源特点和现有技术现状的基础上,提出了硼铁精矿气基竖炉直接还原-电炉熔分新工艺.研究结果表明,与高炉法相比,气基竖炉直接还原-电炉熔分新工艺的技术优势显著,新工艺过程中含硼铁精矿没有受到杂质或添加剂的污染,富硼渣中B2O3含量在22％左右,活性高于85％,是“一步法”生产硼酸的优良原料,硼和铁的利用率提高,而且新工艺的环境负荷明显降低,预计CO2排放降低40％.总体而言,基于我国炼铁原料条件,发展煤制气-气基竖炉直接还原新工艺是可行的,其将在非焦炼铁以及特色冶金资源高效综合利用方面具有良好的应用前景.
