Page 7 - 国外钢铁技术信息内参（ 2022年5月）

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除反应(1)-(8)外，气转化反应也控制着直接还原过程的范围和所需焓：

CO +H2O = CO2 +H2 +1445 kJ/kg CO (9)

在镍基催化剂的催化作用下，采用三种类型的天然气重整和裂解生产还原
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气:

化学计量重整: CH4+CO2 =2CO +2H2 +11025 kJ/Nm3 CH4 (10)

蒸汽重整: CH4 +H2O =CO +3H2 + 9042 kJ/Nm3 CH4 (11)

部分燃烧: CH4 + 0.5O2 =CO +2H2 -1663 kJ/Nm3 CH4 (12)

甲烷裂解: CH4 = C +2H2 - 3600 kJ/Nm3 CH4

如前所述，合成气和焦炉气也可用作还原剂。只有部分燃烧产生过程(反应 ᇏݓࣁඋ࿐߶

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式 12)所需的能量。其他重整反应需要额外的能量。
在原位重整(或零重整-ZR)的情况下，新还原铁通常作为重整反应(10)和(11）

的催化剂。

金属化产物的渗碳是氧化铁重整为 DRI/HBI 的最后一步。根据反应式(14)

和(15)，甲烷和 CO 都可以作为渗碳剂为 DRI 提供所需的碳:

3Fe + CH4 =Fe3C +2H2 + 688 kJ/kg Fe (14)

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6Fe + 3CO + H2 =2Fe3C + CO2+ H2O -759 kJ/ kg Fe (15)
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大部分提供给 DRI 的碳都是与甲烷的吸热反应(14)。直接还原过程的动力学

可表示为:

反应时间 = K * （ρ 部分 * d 部分）* exp（E 活化/T）/Cg (16)

其中：K-系数，ρ-密度，d-直径，E-活化能，T-温度，C-还原气浓度

直接还原工艺存在一些明显的限制和要求，具体如下:

（1）原材料的要求:
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 高总铁含量->66.5%

 各种工艺对粒度限制: 竖炉用块矿、球团矿、流化床工艺用粉矿

 硅和氧化铝的限制

 石灰和氧化镁的限制

 硫的限制

 磷的限制
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