直接还原铁技术.
直接还原铁技术
直接还原铁是铁矿在固态条件下直接还原为铁，可以用来作为冶炼优质钢、特殊钢的纯净原料，也可作为铸造、铁合金、粉末冶金等工艺的含铁原料。这种工艺是不用焦碳炼铁，原料也是使用冷压球团不用烧结矿，所以是一种优质、低耗、低污染的炼铁新工艺，也是全世界钢铁冶金的前沿技术之一。
直接还原炼铁工艺有气基法和煤基法两种，按主体设备可分为竖炉法、回转窑法、转底炉法、反应罐法、罐式炉法和流化床法等。目前，世界上90%以上的直接还原铁产量是用气基法生产出来的。但是天然气资源有限、价高，使生产量增长不快。用煤作还原剂在技术上也已过关，可以用块矿，球团矿或粉矿作铁原料（如竖炉、流化床、转底炉和回转窑等）。但是，因为要求原燃料条件高（矿石品位要大于66%，含SiO2+Al2O3杂质要小于3%，煤中灰分要低等），规模小，设备寿命低，生产成本高和某些技术问题等原因，致使直接还原铁生产在全世界没有得到迅速发展。因此，高炉炼铁生产工艺将在较长时间内仍将占有主导地位。1．直接还原铁的质量要求
直接还原铁是电炉冶炼优质钢种的好原料，所以要求的质量要高（包括化学成份和物理性能），且希望其产品质量要均匀、稳定。
1．1 化学成份
直接还原铁的含铁量应大于90%，金属化率要＞90%。含SiO2每升高1%，要多加2%的石灰，渣量增加30Kg/t，电炉多耗电18.5kwh。所以，要求直接还原铁所用原料含铁品位要高：赤铁矿应＞66.5%，磁铁矿＞67.5%，脉石（SiO2+Al2O3）量＜3%～5%。直接还原铁的金属化率每提高1%，可以节约能耗8～10度电/t。直接还原铁含C＜0.3%，P＜0. 03%，S＜0.03%，Pb、Sn、As、Sb、Bi等有害元素是微量。
1．2 物理性能
回转窑、竖炉、旋转床等工艺生产的直接还原铁是以球团矿为原料，要求粒度在5～30mm。隧道窑工艺生产的还原铁大多数是瓦片状或棒状，长度为250～380mm，堆密度在1.7～2. 0t/m3。
生产过程中产生的3～5mm磁性粉料，必须进行压块，才能用于炼钢。强度：取决于生产工艺方法、原料性能和还原温度。改进原料性能和提高温度有利于提高产品强度。产品强度一般＞500N/cm2。
2．直接还原铁产生工艺技术介绍
2．1 竖炉法
气基竖炉法MIDREX、HYL法直接还原铁产生中占有绝对优势，该工艺技术成熟、设备可靠，单位投资少，生产率高（容积利用系数可达8～12t/m3·d），单炉产量大（最高达180万t/年）等优点。经过不断改进，其生产技术不断完善，实现规模化生产。
（1）MIDREX技术
Midrex法标准流程由还原气制备和还原竖炉两部分组成。
还原气制备：将净化后含CO与H2约70%的炉顶气加压送入混合室，与当量天然气混合送入换热器预热，后进入1100℃左右有镍基催化剂的反应管进行催化裂化反应，转化成CO2 4%～36%、H260%～70%、CH43%～6%和870℃的还原气。后从风口区吹入竖炉。
竖炉断面呈圆形，分为预热段、还原段和冷却段。选用块矿和球团矿原料，从炉顶加料管装入，被上升的热还原气干燥、预热、还原。随着温度升高，还原反映加速，炉料在800℃以上的还原段停留4～6小时。新海绵铁进入冷却段完成终还原和渗碳反应，同时被自下而上通入的冷却气冷却至＜100℃。还原铁的排出速度用出铁器调节。产品典型成分如下：
产品化学成分（%）
工艺/成分Tfe ηFe SiO2 Al2O3 CaO MgO C P S
Midrex 91-93 92-95 2.0-5.5 0.5-1.5 0.2-1.6 0.3-1.1 0.7-2.5 0.07 0.01 -0.03
工艺多用球团和块矿混合炉料。球团粒度9-16mm占95%，球团冷压强度＞2450 N/球，块矿粒度10～35mm占85%；要有高软化温度和中等还原性；化学成分铁量要高，酸性脉石低（≯3%-5%），CaO＜2.5%，MgO＜1.0%，TiO＜0.15%，S＜0.008%。为放宽对矿石含硫要求，Midrex法改用净化炉顶气作冷却气。在冷却海绵铁的同时被热海绵铁脱硫，从冷却段排出后再作为裂化剂，可容许用含硫0.02%矿石。
现今Midrex法作业指标为：产品金属化率86%～96%，有效容积利用系数10 t /m3·d，能耗10.47GJ/t，电114kWh/t，水1.64m3/t。
Arex法是Midrex法的新改进，天然气被氧气（或空气）部分氧化后送入竖炉，利用新生热海绵铁催化裂化，省去了还原气重整炉。改进后吨铁电耗可降低50Kwh。（2）HYL（罐式）法与HYL-Ⅲ（竖炉）法。
HYL法由4座罐式反应炉和1座还原气重整炉构成。该工艺作业稳定、设备可靠。产品含碳2%左右，不易再氧化，不发生炉料粘结；只因还原气要反复冷却、加热，系统热效率低，能耗偏高，气体消耗为20.93GJ/t；1975年后再没建新厂。
对HYL罐式法作出改革，保留原还原制备工艺，但将还原气重整转化与气体加热合一；4个罐式反应炉改为连续式竖炉，称HYL-Ⅲ竖炉法。
该工艺采用高氢还原气，高还原温度（900-960℃）和0.4-0.6MPa高压作业。改善还原动力学，加速还原发应；含硫气不通过重整炉，延长了催化剂和催化管使用寿命；还原和冷却作业分别控制，能对产品金属化率和含碳量进行大范围调节，产品平均金属化率9 0.9%、控制碳量1.5%-3.0%，质量稳定；配置CO2吸收塔，选择性地脱除还原气中H2O 和CO2，提高还原气利用率；重整炉产生高压蒸汽发电。最低生产能耗为10.43-11.2 GJ/t，电耗90kWh/t。HYL（罐式）法已逐渐被HYL-Ⅲ（竖炉）法取代，合计产量占世界总产量的25%左右。
该法的新改进是天然气进入反应器直接裂解，生产高碳（3.8%）DRI产品。最近又推出HYL-Hytemp生产系统。将热还原铁（650℃）气力输送到电炉车间，喷入电炉。冶炼时间缩短，电极和耐火材料消耗降低，金属收率提高。吨钢电耗降低112kW·h，电极消耗降低0.55kg，冶炼时间缩短16min，产率提高16%，吨钢成本可降低4.6美元。
2．2 气基流化工艺
（1）F1NMEF工艺
该工艺使用<12mm粒度矿粉（脉石<3%，低硅高铁），在流化床上干燥，被加热到100℃，送入反应器结构顶端的闭锁料斗系统中，加压1.1MPa后，通过4个串联液化床反应器，铁粉在重力作用下从上方反应器向下流动，与作为还原剂的重整天然气逆向而行。产品含铁92%，金属化率92%~95%，含碳0.5%~3.0%，以FeC形式存在。现世界上已有三套这种装置，1999年奥钢联建第一套，第二套在西澳BNP公司，能力250万吨/年，埃及建的第三套，年能力115万吨。该工艺的优点成本低、质量好。
（1）Circored和Circofer工艺
两种工艺核心设备都包括一座循环液化床和一座普通流休床。Circored是用天然气为能源，Circofer以煤为能源。铁精矿粉是经过预热后（约900℃）进入循环流化床参加反应，使动力学条件得到改善，在4个大气压条件下，铁矿与氢在630℃时可被还原（在气体环路中加入部分氢）。
2．3转底炉法
将铁矿粉、钢铁厂含铁粉尘、煤粉和粘结剂按一定比例混合，压制成含碳球团矿，送入烘干机内进行烘干，脱除水份。将干燥的含碳球团均匀地铺在转底炉上（只铺一层），在高温1200～1400℃下球团矿内氧化铁与碳反应，放出CO，在炉膛内燃烧成CO2，并形成高温废气（在1000℃以上）。一般反应只要20分钟左右。
将废气收引出预热煤气（400℃）和助燃空气（900℃），低温废气从蓄热室和换热器引出，再去烘干生球团。这时废气温度在100℃左右。从节能角度看，能源利用效率较高。转底炉的高温气体由燃烧器来提供（使用煤气加热）。
转底炉可以处理含Zn、Pb高粉尘，可以避免配入烧结矿中后，在高炉冶炼过程中Z n、Pb的富集造成的负面影响。
目前的山西翼城，河南巩义已有外径为16.3米的转底炉，年产量在7万吨，金属化率达85%，每吨铁投资为182元。
2．4开发利用焦炉煤气，对含碳球团在竖炉内进行直接还原。焦炉煤气含55%左右的氢。在化学反应中，氢对氧化铁的还原率是最高的。目前，首钢准备开展这方面的工作。焦炉煤气要进行裂解，提高H2的含量，并要预热到930～950℃，在参与还原反应，反应后气体要脱除CO2，再循环利用。
用氢作还原剂存在的主要技术问题：
? H2还原铁的其它氧化物都是吸热反应，需要充足的热。在满足还原和供热的煤气的最佳H2含量为32.05%。
? 富氢预还原会导致物料的粉结。采取分段供应富氢和非富氢供气制度。
3．直接还原铁发展现状
3．1 全世界直接还原铁发展比较快，2003年产量为4960万吨，2004年为5460万吨，2005年约为6000万吨。年增长率在10%以上。在直接还原铁生产工艺中，气基直接还原占92%。
表1 各种直接还原铁生产所占比例单位：%
年MIDREX HYLⅢHYLⅠFinmet 其他煤基其他气基
2003 64.60 18.40 1.30 5.20 10.20 0.40
2004 64.10 18.90 1.90 2.90 12.10 0.10
2004年委内瑞拉产量783万吨，印度937万吨，墨西哥654万吨，伊朗641万吨，俄罗斯314万吨，沙特341万吨，特立尼达和多哥236万吨，中国为43万吨。
3．2 中国情况
2005年中国生产直接还原铁为约50吨，而生产能为比产量要高出20%。主要是技术、原料、成本等因素影响。
全国现有30多个直接还原铁企业，其总生产能力约60万吨。总体上讲，规模小，生产成本高，缺少高品质的原料。多数企业用隧道窑反应罐法，生产工艺落后，能耗高，环境污染严重。
（1）天津直按还原铁厂生产实践
2004年产直接还原铁33.2万吨，2005年约产34万吨，设备作业率在98%以上。
该厂是采用DRC法煤基直接还原生产工艺：两条φ5X80ｍ回转窑----冷却筒----产品分选----成品。
使用巴西球团矿（含铁品位68%，SiO2+Al2O3约为2%）适宜配入煤和石灰石，进行混均，从回转窑给料端加入。窑体是倾斜安装，慢速旋转，使炉料朝卸料端运动，同时，矿石被加热和还原（注意温度控制在不要使脉石熔融，以免结圈）。煤作为热源和还原剂，一部分随铁矿石同时加入，另一部分从窑的卸料端喷入窑内。供煤所燃烧的空气，通过沿窑长度方向安装在窑壳上不同位置的风机由轴向吹入窑内。热的还原产品经过冷却筒冷却，然后筛分、磁选及风选，分离出非磁性物，得到成品。来自窑内的烟气经余热锅炉回收余热（产生蒸汽），废气经布袋除尘，用废气风机送入烟囱。
操作的技术关键：
? 保证窑内还原气氛，控制好风量
? 控制好窑体内各部分的适宜温度，不让脉石熔融
? 窑的卸料端保持微正压，20~30Ｐａ
控制直接还原铁金属化率在91.1%～94.6%，质量合格率在94%，是最经济的指标。金属化率高和低，均会造成回转窑和电炉炼钢指标的恶化。（炼钢过程加入直接还原铁比例最好控制在15%～35%，并要控制好料流加入速度32～34Kg/兆瓦?分，以免出现钢水的沸腾现象以及喷溅）。
影响产品金属化率的因素是：频繁停窑、非正常条件下生产（难以调控），窑和冷却筒密封性不良、煤的成份波动和质量控制点选择不当。
（2）首钢密云冶金矿山公司煤基链篦机─ 回转窑─ 一步法
该公司直按还原铁年生产能力6.20万吨，
? 生产工艺：配料─ 造球─ 干燥（链篦机）─ 回转窑（还原）─ 冷却─ 成品。
? 铁精矿水份严格控制在5.5%～6.5%。
? 造球配皂土（粘结剂）0.8%～1.0%，台时产量20±2吨。
? 链篦机带速为0.5m/min，布料厚度100～120ｍｍ。
生球抗压强度≧1.2Kg/个，落下强度≧5次/0.5ｍ，水份控制在7.5%左右，粒度6～1 6mm占85%以上。
? 回转窑及热工系统操作
窑头喷煤总量在7.0±0.5吨/小时，精煤枪压力控制在60KPa，细煤枪压力控制10～14 KPa。
窑尾加煤控制在800±50Kg/h，严禁窑尾煤量过值。
窑温控制：窑头箱<980℃，
1、2、3号电偶控制在1000～1040℃，短时温度不得超过1060℃；
4、5、6号电偶控制在1000±20℃；
7、8、9号电偶控制在950～1000℃；
冷烟室温度控制在700℃以下。
链篦机预热段温度控制在850～920℃
过渡段温度控制在550～650℃
干燥段温度控制在250～350℃
1、2号风箱温度不得低于600℃
回转窑电机转速控制在400～440转/分，主风机的回热风阀门开度45%～50%，转速800～850转/分，回热风机入口负压780±20KPa，温度310～350℃。干燥风机阀门开度6 5%～70%，转速800～850转/分。
产品质量标准的厂标是：铁品位≧88%，S≦0.04%，金属化率>90%。
(3)山东莱芜鲁中冶金矿山公司直接还原铁厂用冷固球团----回转窑工艺生产直接还原铁，年生产能力5万吨。后改为块矿回转窑法。
? 福建大田海绵铁公司用sic反应罐----隧道窑法生产直能力5万吨/年。
? 喀左海绵铁厂、哈尔滨市海绵铁厂、吉林复森海绵铁公司、吉林桦甸海绵铁厂等也具备了年生产能力2.5万吨。
直接还原炼铁
直接还原炼铁 在低于矿石熔化温度下，通过固态还原，把铁矿石炼制成铁的工艺过程。这种铁保留了失氧时形成的大量微气孔，在显微镜下观察形似海绵，所以也称为海绵铁；用球团矿制成的海绵铁也称为金属化球团。直接还原铁的特点是碳、硅含量低，成分类似钢，实际上也代替废钢使用于炼钢。习惯上把铁矿石在高炉中先还原冶炼成含碳高的生铁。而后在炼钢炉内氧化，降低含碳量并精炼成钢，这项传统工艺，称作间接炼钢方法；而把炼制海绵铁的工艺称作直接还原法，或称直接炼铁（钢）法。 直接还原原理与早期的炼铁法（见块炼铁）基本相同。高炉法取代原始炼铁法后,生产效率大幅度提高,是钢铁冶金技术的重大进步。但随着钢铁工业大规模发展，适合高炉使用的冶金焦的供应日趋紧张。为了摆脱冶金焦的羁绊，18世纪末提出了直接还原法的设想。20世纪60年代，直接还原法得到发展，其原因是：①50～70年代，石油及天然气大量开发，为发展直接还原法提供了方便的能源。②电炉炼钢迅速发展，海绵铁能代替供应紧缺的优质废钢,用作电炉原料,开辟了海绵铁的广阔市场。③选矿技术提高,能提供高品位精矿,使脉石含量可以降得很低，简化了直接还原工艺。1980年全世界直接还原炼铁生产量为713万吨，占全世界生铁产量的1.4％。最大的直接还原工厂规模达到年产百万吨，在钢铁工业中已占有一定的位置。 海绵铁中能氧化发热的元素如硅、碳、锰的含量很少，不能用于转炉炼钢，但适用于电弧炉炼钢。这样就形成一个直接还原炉－电炉的钢铁生产新流程。经过电炉内的简单熔化过程，从海绵铁中分离出少量脉石，就炼成了钢，免除了氧化、精炼及脱氧操作，使新流程具有作业程序少和能耗低的优点。其缺点是：①成熟的直接还原法需用天然气作能源，而用煤炭作能源的直接还原法尚不完善，70年代后期，石油供应不足，天然气短缺，都限制了直接还原法的发展。②直接还原炉－电炉炼钢流程，生产一吨钢的电耗不少于600千瓦·时,不适于电力短缺地区使用。③海绵铁的活性大、易氧化，长途运输和长期保存困难。目前，只有一些中小型钢铁厂采用此法。 现在达到工业生产水平或仍在继续试验的直接还原方法约有二十余种，主要分为两类：使用气体还原剂的直接还原法按工艺设备来分，有三种类型，包括竖炉法、反应罐法和流态化法。作为还原剂的煤气先加热到一定温度（约900）,并同时作为热载体，供还原反应所需的热量。要求煤气中H、CO含量高,CO、H O含量低；CH在还原过程中分解离析的碳要影响操作,含量不得超过3％。用天然气转化制造这样的煤气最方便；也可用石油（原油或重油）制造，但价格较高。用煤炭气化制造还原气，是正在研究的课题。 竖炉法在竖炉中炉料与煤气逆向运动，下降的炉料逐步被煤气加热和还原，传热、传质效率较高。竖炉法以Midrex法为代表，是当前发展最快、应用最广的直接还原炼铁法，其改进的生产流程示意见图1[ Midrex法生产流程示意]
中国煤基隧道窑法直接还原铁(海绵铁)生产新工艺技术
中国煤基隧道窑法还原铁（海绵铁）生产最新工艺技术 中国是世界第一大钢产量国，2011 年钢产量突破7 亿吨，年需要废钢9000 多万吨，还原铁需求量为500 万吨。我国年进口还原铁300万吨，而还原铁（海绵铁）年产量仅为60 万吨。 我国是一个贫铁矿资源丰富的国家，低贫呆矿占铁矿资源97%以上，但每年需要从国外进口6 亿吨的铁矿石，国内大量的低贫呆矿没有得到很好的开发。 另外，我国每年还有上亿吨的硫酸渣、铜渣、除尘灰等含铁废料产生。现在，我国是一个非焦煤储量丰富的国家，焦煤资源日益频发，因此国家出台相关政策，鼓励发展直接还原铁和非焦炼铁工艺技术开发与应用。 提高还原铁的产量及开发我国大量的低贫呆矿使其资源化迫在眉睫。 我国目前年生产的60 万吨还原铁（海绵铁），主要是由200 余条隧道窑法生产的。在我国，煤基隧道窑罐式法生产还原铁（海绵铁）走过30 年的历史，其 工艺技术比较稳定、成熟，小项目分布相对比较普遍。但因传统的煤基隧道窑罐式法，必须采用昂贵的耐火罐；同时具有能耗高；还原时间长；劳动力消耗高；产品质量低下等原因，造成生产成本高、销路不畅等实际问题。目前造成煤基隧道窑法还原铁生产停顿状态。 2011年，在北京非高炉会议上，许多隧道窑法海绵铁厂家强烈要求专家、教授们能提供一套新的工艺技术，使煤基隧道窑厂家能焕发生机。 因此，沈阳博联特熔融还原科技有限公司与多家与会海绵铁厂家进行了交流后，半年内通过研发和工业试验，为其解决了两大技术问题，可以让煤基隧道窑法海绵铁厂家获得新生。 一. 实现了煤基隧道窑无罐法生产海绵铁甚至砾铁产品将煤基隧道窑烧嘴位置进行改变，采用直接燃煤新技术，彻底去掉昂贵的耐火罐，实现了无罐法生产海绵铁，入炉铁矿可以多种化。新技术煤基隧道窑法海绵铁的主要特点： 1、降低生产运行成本。取消了昂贵的耐火罐，可以降低生产运行成本200 多元/ 吨。 2、还原时间大大的缩短。 传统隧道窑罐式法生产还原铁的还原时间，一般为：粘土罐28?31小时、
200万吨直接还原铁项目概述(对外)
你好！ 我们这项目的基本情况汇报给你。 一、项目内容 200万吨直接还原铁钢厂项目，建厂主要内容包括：码头、原料场、直接还原铁、炼钢、轧钢系统、发电、制氧等公辅设施及办公生活综合设施等。 二、主要产品 一条高速线材生产线年产60万吨，Φ5.5~16mm高速无扭热轧盘条。一条棒材生产线年产60万吨，生产高强度带肋钢筋和圆钢；另一条棒材生产线年产80万吨。生产高强度带肋钢筋和圆钢。 三、工艺及主要设备 序 号 工序项目规格座数 1 码头码头 2 料场原料场 3 直接还原多层炉Φ17.5m*1.5m*12 4 回转窑Φ6m*90m 4 熔分炉110mw 2 4 炼钢提钒设施 转炉100t，5机5流方坯 2 5 轧钢高线高线60万吨，棒材140万吨 3 棒材A 60万吨 棒材B 80万吨 6 公辅设施制氧10000m3/h 2 发电2*160MW 2 给排水 检化验 库房合金、耐材库；成品库 总图运输 检维修 7 综合设施生活、办公 四、直接还原铁工艺流程图
多层炉：干燥脱水、去除挥发分；炉料的排出温度500℃； 回转窑：还原，炉料的出口温度950-1000℃； 熔分炉：熔化、渣铁分离；渣1500-1550℃；铁水1450-1500℃； 五、原料燃料成分 海砂精矿粒度：0.05~0.25mm。 成分Tfe TiO2 V2O5 MnO SiO2 Al2O3 CaO MgO P S 典型值（%）56.8 7.7 0.45 0.66 3.9 3.7 1.5 3.4 0.18 0.04 煤的成分 名称M V A C S 数值21 34 4.5 40.5 0.22 粒度：≤50mm，100％；＜3mm，≯20％。 200万吨年耗量 序号名称耗量(万t/a) 日耗量(t/d) 小时耗量 1 海砂矿380 11500 479.17 2 熔剂24 750 31.25 3 煤280 8484.848 353.54 六、我们想了解： 直接还原铁部分4座多层炉（多膛炉）、4条回转窑、2座熔分炉现在造价（估算）？ 包含土建、设备、安装等
直接还原铁生产工艺的分析
直接还原铁生产工艺的分析 世界上直接还原铁生产技术已经成熟, 技术发展极为迅速, 根据Midrex 公司预测, 2010年全世界 直接还原铁产量将超过7300万t。于高炉流程存在着生产成本过高和环境污染的两大难题, 炼铁工艺由 高炉流程逐步向直接还原铁短流程过渡已成为定局。当今的钢铁企业对这一革命性技术工艺越早开发越 能占据主动; 不敢承担风险, 迟疑不前, 必将处于被动和落后的局面。因此, 直接还原铁的开发不是“有 所为”和“有所不为”的问题, 而是生产工艺的选择问题。 1 世界直接还原铁生产技术现状 1.1 生产工艺发展态势 由于某些国家天然气资源丰富, 直接还原铁生产技术在南美洲、南非和东南亚诸国的发展极为迅速, 而印度则后来居上; 特别是委内瑞拉、墨西哥等国, 生产历史已超过20余年, 生产规模不断扩大, 直接 还原铁产量已占本国钢铁产量的绝对份额; 而奥钢联、韩国合作开发的直接还原与熔融还原技术与日俱进; 浦项钢铁公司的直接还原铁生产大有代替高炉炼铁之势。对这样的发展态势, 作为世界钢铁生产大国的中国, 我们绝不可掉以轻心。 1.2 世界直接还原铁主要生产工艺 ??? 世界直接还原铁生产工艺大致可分为两大类: 一种是气基竖炉生产工艺; 一种是煤基回转窑生产工 艺。前者生产量约占总产量的92%, 而后者约占总产量的8%。在这两种生产技术的基础上, 又发展了熔 融还原生产技术。近年来, 将直接还原与熔融还原技术加以组合, 形成了COREX-Midrex联合流程, 颇受 人们的关注。直接还原铁主要生产工艺见表1。 ??? 应该指出, 世界上Midrex法和HYL法应用的比较普遍, 各项技术经济指标亦趋稳定, 生产工艺成熟 可靠。特别是墨西哥的HYL法, 生产技术不断创新, 由于开发了“自重整”技术, 使建设费用减少了 26% , 电炉的耗电降低了5%～6%。印度由于缺乏天然气, 但精煤的资源丰富, 因此多采用煤基回转窑 的生产方法。多年的生产实践证明, 煤基回转窑无论是在生产成本、生产效率还是环境保护方面, 均不及 气基竖炉法。 1.3 熔融还原法 熔融还原法也是采用直接还原的原理, 将铁精矿直接还原成熔融铁, 通常以煤为还原剂, 将还原炉与 熔铁炉置于一身, 其最终产品不是海绵铁或热压铁块, 而是熔融铁。主要的生产厂家如下： (1) 南非的伊斯科公司： COREX—1000, 生产能力为30万t/a, 现已生产了300万t; (2) 韩国：COREX C—2000, 1995年11月投产, 1997 年市场上又出现了C—3000R, 其生产能力约为C—2000的13.5 倍。目前, 世界上采用熔融还原法生产的共有7家, 总生产能力超过500万t/a, 相当 于世界铁水总生产量的1%。 1.4 COREX-Midrex 联合生产工艺 ??? 该技术是奥钢联与浦项钢铁公司联合开发成功的。这项技术一出现, 即显示出其独特的优点, 它具有 气基竖炉和熔融还原的优点, 又不需外来气源, 因此对天然气缺乏的厂家来说是求之不得的。COREX-Midrex 联合流程示意图见图1。 对COREX-Midrex联合流程的三点看法： (1) COREX-Midrex联合流程(正准备建1台90万t/a 的装置, 并计划于2005年代替浦项1号高炉(1666m3) ) 虽有其先进性的一面, 但由于开发成功的时间较短, 因此工业生产的考验约在2010年才能有 结论; (2) 由于煤与熔融铁直接接触, 煤中绝大部分硫进入熔融铁中, 因此生产出的还原铁并非纯净铁, 其 铁中的含硫量(0.015%～0.020%) 相当于高炉铁; (3) 对高炉流程的系统设备和资源(包括技术资源) 未能加以利用。因此该工艺适合于新建的位于城 市周边的钢铁厂或轧钢厂。 2钢铁联合企业生产直接还原铁技术工艺的选择 据专家预测, 在未来30～40年, 全世界钢铁生产工艺仍将以高炉流程为主。就是说, 高炉仍将长时 间存在。有高炉, 就必然有焦炉。如何在现有的高炉流程的基础上, 加以合理地、科学地改造, 使高炉 流程向直接还原铁生产的短流程逐步过渡, 达到既能生产高炉铁, 又能生产直接还原铁, 进一步降低钢材 成本, 改善生产环境的目的, 这是广大钢铁工作者义不容辞的责任。 2.1 铁精矿的准备问题 直接还原铁开发的初级阶段对入还原炉的铁精矿的技术要求非常苛刻, 一般要求块矿入炉, 铁精矿含 铁量在70%以上, SiO2含量在2%以下, 特别对煤基回转窑入炉铁精矿中低熔点金属的含量有更严格的要 求。随着直接还原铁技术的发展, 入炉铁精矿的技术条件越来越放宽, 并以直接还原本身的技术进步加以 补偿。例如, FNEX技术的开发成功, 使块矿入炉变为粉矿或氧化球团矿均可入炉, 这大大有利于直接还 原铁技术的开发。 ??? 西欧炼铁界开发的精矿加工处理技术, 使还原炉入炉铁精矿达到其技术要求, 保证了还原炉生产的顺行, 其流程示意图见图2。 2.2 气基竖炉还原炉两段反应机理 一段: 3Fe2O3 + H2= Fe3O4+ H2O
直接还原铁的品质与用途
直接还原铁的品质与用途 直接还原铁即粉末冶金还原铁粉生产中的海绵铁。炼钢中的海绵铁的品质要求与粉末冶金用海绵铁的品质要求不同,其含铁量在90%以上,但要控制S,P,Pb,Zn,Bi,As等有害元素的含量。用于生产还原铁粉的直接还原铁其技术条件为:TFe=97.5%～98.0%、金属化率≥95%、C=0.3%～0.4%、S、P≤0.020%、Si≤0.10%。用于炼钢的直接还原铁其技术条件为:TFe≥91%、金属化率≥85%、S、P≤0.020%、Si≤0.20%。 直接还原铁除了作为电弧炉冶炼原料以外,直接还原铁还是氧气转炉的优质冷却剂和炉料,对转炉的冷却效果是废钢的112～2倍。应用直接还原铁后转炉冶炼可获得多种效果,如稀释铁水中的S、P、Bi、Pb、Zn、As等有害杂质元素含量,消除废钢对炉衬的机械损耗作用,改善自动加料和终点控制,提高计算机自控水平,提高生产率等。 所以将钢厂的含铁氧化物为原料建立直接还原铁生产线,投产后其产品在钢铁企业的用途是广泛的、有益的。 基本特点： 1、化学成分稳定，有效稀释钢中残余和夹杂金属元素含量，改善钢的质量； 2、P、S有害元素含量低，可缩短精炼时间； 3、减少装料次数、减少停电作业和热损失，熔化速度快、电耗低、可提高效率、降低成本； 4、熔化期中，供电作业稳定，允许大功率供电、口音低、烟尘少、工作环境好； 5、使用成本低廉，经济效益高。编辑本段生产工艺：在工业上应用较多的有铁磷还原法，铁精矿粉还原法等，即将轧钢氧化铁磷或精矿粉经还原铁压块机压制成块后，装入焙烧管进窑焙烧，生产出了优质还原铁。直接还原铁经粗破（将直接还原铁锭破成块状）中破（将块状直接还原铁破碎成0～15mm的颗粒状）后，再经过磁选，去除SiO2、、CaS和游离碳等杂质。用户可再次使用还原铁压块机压制直接还原铁颗粒，使直接还原铁颗粒成型并达到一定的堆比重g/cm3要求。直接还原铁破碎颗粒直接影响压块物理特性（压缩性、成型性、堆比重g/cm3）对特钢生产起到至关重要的作用。 1. 铁磷还原法：轧钢氧化铁磷是钢材在加热炉中加热后在轧制过程中，其表面氧化层自行脱落而产生的。还原海绵铁可采用热轧沸腾钢氧化铁磷作原料，因为沸腾钢氧化铁磷中的TFe、C、S、P化学成分含量，能满足还原海绵铁生产的技术要求，在还原海绵铁中最好不要以高碳钢或合金钢氧化铁磷为原料。2. 铁精矿粉还原法：磁铁矿的主要成分是Fe3O4经采用湿式球磨、湿式磁选、联合选矿工艺后产出的普通精矿粉，是生产还原海绵铁的优选原料。3. 隧道窑工艺即固态碳还原工艺。碳是通过与耐火罐中的氧在高温下形成一氧化碳以气相还原的，见下式：C+O2→CO2 CO2+C→2CO Fe3O4+CO→3FeO+CO2 FeO+CO→Fe+CO2 为了脱除固态还原剂中的硫配入石灰石粉通过炉中的化学反应吸收还原剂中挥发的H2S以免渗入海绵铁中，见下列反应式：CaCO3→CaO+CO2 CaO+H2S+C→CaS+H2+CO 氧化铁在隧道窑中加热被固体碳还原的过程是比较复杂的过程。炉料以预热到还原、冷却将产生一系列物理化学变化，隧道结构和性能是影响海绵铁产量、质量的重要因素。但控制和调节有关工艺参数使炉内整个系统达到平衡，从而达到还原目的。又是决定产品产量、质量的关键。编辑本段工艺流程：直接还原铁的生产工艺流程可分为如下五个工序：一.原料准备及其烘干破碎工序：将脱硫剂、还原剂两种物料装入定量料斗，定量料斗按两种物料的重量比，通过输送机将物料送到烘干室内对两物料进行烘干、混合。烘干后的物料含水量小于3%，烘干后的物料，通过输送机送到还原剂破碎机内进行粉碎，粉碎粒度为1.5mm以下。破碎后的
直接还原铁简介及伊朗ARFA直接还原铁厂实例
直接还原铁简介及 伊朗ARFA直接还原铁厂实例 张风杰 （中国22冶集团有限公司，唐山） 【摘要】国际钢铁协会统计2009年全球粗钢产量12.197亿吨，中国粗钢产量为5.678亿吨，至此中国已连续14年位居世界第一。显然我们早已步入了钢铁大国行列，但我们离钢铁强国还有很长距离，在某些冶金技术领域相当滞后，尤其直接还原铁方面还我们还处于起步阶段。学习和了解国际先进的直接还原铁技术，发现和弥补我们的不足迎头赶上，中国直接还原铁前景广阔。 【关键字】直接还原铁优势气基竖炉法施工发展空间 直接还原铁(DRI-Direct Reduced Iron)，精铁粉或氧化铁在炉内低于融化温度的条件下还原成为多孔状物质，还原失氧形成大量气孔，在显微镜下观察形似海绵而又名海绵铁。其化学成分稳定，杂质含量少，可直接用作电炉炼钢的原料，也可作为转炉炼钢的冷却剂，它还是冶炼优质钢和特种钢的必备原材料。作为一种非高炉炼铁工艺，它越来越得到世界各国的重视。 美国米德雷克斯公司(Midrex)的统计数据显示，2008年世界直接还原铁产量达到6845万吨。自1990年全球还原铁产量从1768万吨增长到2008年的6845万吨，平均年增长幅度在6.0%，这已是直接还原铁产量连续30年增长，即使在2009年严峻的经济环境下，世界直接还原铁产量仍保持在6200万吨。除中国外，在1994～2010年间，全世界新增的炼铁生产能力有一半是基于直接还原流程。 具体到各个国家，2008年印度已经连续6年保持世界最大的直接还原铁生产国地位，当年产量为2120万吨，占世界总产量的31%；伊朗位居第二，产量为744万吨；委内瑞拉位居第三，产量为687万吨；这些国家具有充足的铁矿石和燃料资源，具备发展直接还原铁充分条件。 另外，近年来俄罗斯直接还原铁产量增长较快，2008年较上年增长33.7%。2004年，我国直接还原铁产量为43万吨，2005年为41万吨，2006年为40万吨，2007年为60万吨，2008年产量为60万吨。可见我国的直接还原铁产量相对于印度、伊朗等国是微乎其微的。 直接还原铁得以在世界范围内迅速发展，经分析得益于其产品本身和制作工艺的巨大优势以及市场需求的日益增大 产品优势：（1）还原铁化学成分稳定，炼钢过程中能有效稀释废钢中有害残余和夹杂金属含量，改善钢的质量；（2）还原铁本身P、S有害元素含量低，可缩短精炼时间；（3）可减少冶炼装料次数、减少停电作业和热损失，冶炼过程熔化速度快、电耗低、可提高效率、降低成本；（4）电炉冶炼熔化期，供电作业稳定，允许大功率供电、低噪音、烟尘少、工作环境好；（5）使用成本低廉，经济效益高。 工艺优势：（1）制作流程短，直接还原铁可直接提供于电炉炼钢；（2）不用焦炭，不受炼焦煤短缺的影响；（3）污染少，取消了焦炉、烧结等污染量大的工序；（4）还原铁中硫、磷等有害杂质与有色金属含量低，有利于电炉冶炼优质钢
流态化还原炼铁技术
流态化还原炼铁技术 流态化(fluidization)是一种由于流体向上流过固体颗粒堆积的床层而使得 固体颗粒具有一般流体性质的物理现象,是现代多相相际接触的工程技术。使用流态化技术的流化床反应器因具有相际接触面积大,温度、浓度均匀,传热传质条件好,运行效率高等优点而应用于现代工业生产。 高炉炼铁技术在矿产资源受限和环保压力增大等形势下,将面临着前所未有的挑战。铁矿石对外依存度过高、铁矿石粒度越来越小和焦炭资源枯竭等状况,迫使人们加快步伐探索改进或替代高炉工艺的非高炉型炼铁工艺。以气固流态化还原技术为代表的非高炉炼铁工艺逐步受到重视。 新工艺的建立和发展需要理论研究作为支撑。目前国内对于流态化还原炼铁 过程中的气固两相流规律的认识还不够深入,特别是对不同属性铁矿粉的流态化特性、不同操作条件下的流态化还原特性,以及反应器结构对流态化还原过程的影响等相关研究还不够充分,基于流态化还原技术的新工艺要成熟应用于大规模工业生产还有明显距离。 发展流态化技术须重视基础研究 流态化技术可以把固体散料悬浮于运动的流体之中,使颗粒与颗粒之间脱离接触,从而消除颗粒间的内摩擦现象,使固体颗粒具有一般流体的特性,以期得到良好的物理化学条件。流态化技术很早就被引入冶金行业,成为非高炉炼铁技术气基还原流程中的一类重要工艺。流态化技术在直接还原炼铁过程中主要有铁矿粉磁化焙烧、粉铁矿预热和低度预还原、生产直接还原铁的冶金功能。 我国从上世纪50年代后期开始流态化炼铁技术的研究。1973年~1982年,为 了开发攀枝花资源,我国进行了3次流态化还原综合回收钒钛铁的试验研究。中国科学院结合资源特点对贫铁矿、多金属共生矿的综合利用,开展了流态化还原过程和设备的研究;钢铁研究总院于2004年提出低温快速预还原炼铁方法(FROL TS),并
直接还原铁生产技术及现状
直接还原铁生产技术及现状 【我来说两句】2010-8-4 9:59:55 中国选矿技术网浏览80 次收藏 【摘要】：直接还原铁（DRI/HBI）是电炉冶炼纯净钢最佳的残留元素的稀释剂。直接还原是钢铁工业技术发展的重要方向，气基竖炉和煤基回转窑是成熟的直接还原工业化生产技术。中国直接还铁的生产仍处于起步时期，2008年产量约60万t，占世界总产量不足1.0%。直接还原铁在中国有广阔的发展前景，以国内铁矿资源为原料的氧化球团-煤制气-竖炉是中国发展直接还原铁的主要方向。 一、直接还原铁生产技术及现状 直接还原是铁氧化物在不熔化、不造渣，在固态下还原为金属铁的工艺。直接还原产品统称为直接还原铁（Direct Reduction Iron，缩写为DRI），由于DRI的结构呈海绵状，也称为“海绵铁”，为了提高产品的抗氧化能力和体积密度，DRI热态下挤压成型产品称为热压块（HBI），DRI冷态下挤压成型产品称为DRI压块。 直接还原是已实现大规模工业化生产技术，已实现工业化生产的直接还原法有数10种。2008年世界直接还原铁（DRI/HBI）的产量约6845万t，约为世界生铁产量9.30亿t的7.23%。直接还原铁由于产品纯净、质量稳定、冶金特性优良，成为生产优质钢、纯净钢不可缺少的原料，是世界钢铁市场最紧俏的商品之一，直接还原是世界钢铁生产的一个不可缺少的组成部分。 世界直接还原的现状可归纳为以下几个方面。 （一）产量持续增加，气基竖炉占主导地位 DRI的产量持续迅速增加，见表1。气基竖炉Midrex法及HYL法是生产规模最大的工艺方法，回转窑是煤基直接还原主要方法。气基工艺的产量约占世界总产量的75%。煤基直接还原约占25%。直接还原铁各工艺产量的分布见表2。俄罗斯、印度、中东等地近年来都有大型气基竖炉直接还原生产厂的建设计划。拉美、北非及亚洲天然气丰富地区是直接还原铁主要产地。印度是世界直接还原铁产能和产量最大的国家，2008年产量达到2120万t。 年2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 产量4032 4508 4945 5460 5699 5979 6722 6845 年2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Midrex法66.3 66.6 64.6 64.1 61.3 59.7 59.10 58.2 HYIJ－Ⅲ17 18.4 18.4 18.9 19.7 18.4 16.8 14.5 HYL－I 2.7 1.3 1.3 1.9 Finmet 4.5 3.6 5.2 2.9 2.3 2.2 2.1 1.6 其它气基 1.0 0.2 0.4 ＜0.1 O.04 0.0 0.0 0.0 煤基8.4 9.8 10.2 12.1 16.5 19.7 22.6 25.7 （二）煤制气-竖炉直接还原为DRI发展开辟了新途径 由Midrex公司提出，并在南非实现了工业化生产的COREX熔融还原尾气作为Midrex 还原气的工艺技术，以及墨西哥HYL 公司提出的HYL－ZR工艺直接使用焦炉煤气、合成
PF法直接还原铁新工艺工业性试验成功
PF法直接还原铁新工艺工业性试验成功 [我的钢铁] 2007-04-27 00:00:00 近日，由北京冶金设备研究设计总院研究设计的单孔罐式还原炉在河北唐山工业性试验成功。 中冶集团北京冶金设备研究设计总院教授级高工陈守明等技术人员长期坚持竖炉直接还原铁工艺研究，结合国内情况创新，发明了PF法竖炉直接还原工艺，并拥有自主知识产权。1998年在北京科技大学做了固定罐的实验室试验，1999年在山西朔州三元碳素厂煅烧石油焦的罐式炉上进行了半工业性试验，验证了这种工艺的可靠性、主要工艺及设备参数。2006年与唐山企业合作，不断优化设计，建设一座单孔罐式还原炉进行工业性试验。2007年3月5日点火生产，一周内打通流程。受试验设备和检测条件所限，操作技术未达最佳状态，生产稳定时DRI金属化率90%左右，少量达到98.2%。如能进一步优化设计和施工、操作技术，各项技术经济指标可以达到或超过KM法指标。 PF法直接还原铁工艺流程如下： PF法直接还原铁工艺主要特点： 容积利用系数高、设备作业率高，能耗低，大幅度降低工程投资和生产成本。 1、反应室与燃烧室分隔，气氛、温度像反应罐（隧道窑）法一样适宜生产DRI，产品金属化率高。但罐体高得多，预热段、还原段、冷却段分别采用不同材料和结构，能连续生产，比反应罐法生产率高，能耗低；而且罐体不像隧道窑中那样反复加热、冷却，寿命长。 2、能像回转窑和转底炉一样连续生产，但炉体不动而炉料自动下落，炉气逆流上升，设备简单可靠，有利于加热和直接还原反应进行，并可方便地控制炉料还原温度和时间，利用系数高、作业率高，能源和原料消耗低； 3、直接还原与反应罐法和回转窑法一样采用外配碳，还原剂和脱硫剂可适当过量，确保还原和脱硫效果，又不增加产品灰分，使得原燃料选用范围广、工艺设备简单、产品质量好，而投资少、成本低； 4、反应室、燃烧室间隔排列，机构紧凑，每组反应罐都是一座独立的还原设备，若干组并列、组成各种生产能力的还原炉。可根据市场和原燃料情况灵活设计和使用，生产规模可大可小，配套设备可洋可土，遇到停电或其他事故可随时停止和重新启动，适合中国和发展中国家国情； 5、适合作为煤基直接还原铁工艺主体设备，也易改造为气基法竖炉和其他工业炉窑。 试验证明，PF法是一种安全可靠的竖炉直接还原工艺，而且综合了当前几种直接还原铁工艺长处，在节能、环保和工程投资、生产成本等方面有明显改进。这种工艺的研究开发和转化，是我国在探索先进、适用的直接还原铁工艺方面的重大进展。 相关链接： 直接还原铁（DRI），也称海绵铁，是冶炼优质钢必不可少的原料，也可作为高炉炼铁、转炉炼钢、铸造、铁合金、粉末冶金的优质炉料，有色冶金的置换剂、水处理的脱氧剂,供不应求。更重要的是，DRI可以用天然气、煤气和非炼焦煤等作能源，实现无焦炼铁，并且比高炉炼铁碳耗低、CO2排放少，有利于节省能源资源、保护环境，被誉为绿色冶金。 随着生产发展、社会进步，资源短缺、环境污染问题日益突出，发达国家钢铁企业都在改造传统生产工艺，逐步关闭能耗高、污染大的高炉、焦炉，发展优质高效的短流程电炉钢厂，世界DRI产量近二十年翻了三番。中国钢铁产量连续十几年高速增长，2006年已达4.2亿吨，生产能力达到6亿吨左右，但DRI生产能力只有几十万吨。目前国家制定政策、采取措施，限制传统钢铁生产工艺低水平重复建设，鼓励发展直接还原、熔融还原非焦炼铁工艺。
直接还原炼铁技术的最新发展doc
直接还原炼铁技术的最新发展 作者: 胡俊鸽,吴美庆,毛艳丽, 钢铁研究 摘要撰写人TsingHua 出版日期：2006年4月30日 直接还原铁可以作为电炉、高炉和转炉的炉料。DRI代替优质废钢更适合于生产对氮和有害元素有严格要求的钢种,如用于石油套管、钢丝绳、电缆线等的钢种。近年,由于钢铁市场升温,废钢资源呈现世界性紧缺。2003年,我国钢铁企业生产回收的废钢铁和非生产回收废钢铁合计为1502万t;而全年炼钢消耗废钢与辅助炼钢消耗废钢之和为4 750万t。显然,国内的废钢缺口很大。未来几年,随着国际市场废钢资源的短缺,世界对废钢的需求量将不断增长。当今,在废钢资源全球性紧缺、国际市场价格频频上扬的情况下,对于我国来说,寻找废钢替代品已迫在眉捷。直接还原铁和热压块铁是最好的废钢替代品。1直接还原炼铁技术发展状况2003年世界直接还原铁总量为4900万t。比2002年增加了10%,不同工艺所生产直接还原铁所占份额如下:Midrex 为64.6%,HyLⅢ为18.4%,HyLⅠ为1.3%,Finmet为5.2%,其他气基为0.4%,煤基为10.2%。直接还原工艺根据还原剂不同可分为气基和煤基。气基直接还原工艺中,竖炉Midrex、Arex(Midrex改进型)和HyLⅢ工艺、反应罐法Hy LⅠ、流化床法Fior和Finmet工艺,都已获得了工业应用,流化床法Fior、Cir cored和碳化铁法在工业上应用不久就停产了。煤基直接还原法中,获得工业应用的有回转窑法和转底炉法(Inmet-co、Fastmet、Sidcomet、DRylron),新开发的多层转底炉Primus工艺已于2003年2月投产。 1.1气基直接还原工艺气基还原工艺可分为使用球团矿或者块矿的工艺和使用铁矿粉的工艺。各种气基直接还原铁工艺发展状况如表1所示。表1各种气基直接还原铁工艺发展状况工艺装备工艺特点所用原料目前状况研究发展F ior(委内瑞拉)4个流化床反应器生产能耗高于竖炉Midrex和HyLⅢ铁矿粉Side tur厂于1976年投产,1985年开始,年产量达到35万t~41万t。由于市场原因于2000年停产。由委内瑞拉和奥钢联进一步发展成FinmetFinmet(奥钢联和委内瑞拉)4个流化床反应器铁矿靠重力从较高反应器流向较低反应器直接使用矿粉,是Fior 的进一步改进,比Fior能耗低、人员需求少。与Fior相比,其还原气体中H2含量少,CO没被氧化去。在Finmet工艺中,矿粉在流化床第一段被还原过程产生的热气体预热,其较高的CO含量可以提高热平衡,并使HBI的w(C)达3%。铁矿
煤基直接还原铁综述
低品位铁矿石煤基直接还原铁 摘要：文章介绍介绍了直接还原铁的两种生产方法，并联系国内实际着重介绍煤基直接还原法，联系我国铁矿石的供需现状，通过分析近年来直接还原铁发展状况，提出低品位铁矿石用褐煤半焦做还原剂生产直接还原铁的思路。 直接还原是指用气体或固体还原剂在低于铁矿石软化温度下，在反应装置内将铁矿石还原成金属铁的方法。其产品称直接还原铁，这种铁保留了失氧前的外形，因失氧形成了大量微孔隙，显微镜下形似海绵结构，故又称海绵铁。[4]直接还原铁(DRI)因质地纯净、成分稳定，是一种替代废钢、冶炼优质钢和特殊钢的理想原料。很多用废钢不能生产的特种钢都能用海绵铁生产出来[3]. 一、直接还原铁的生产方法 直接还原工艺根据还原剂不同可分为气基直接还原和煤基直接还原。气基直接还原工艺以天然气为主要还原剂，包括竖炉、反应罐和流化床流程。煤基直接还原以煤为主要能源，主要是使用回转窑为主体设备的流程[1]。 目前运行中的气基直接还原设备有三种。第一种是竖炉，是成熟的主导工艺，以MIDREX 流程为代表，具有容易控制、产品质量好、能耗低、环境污染轻、生产率高等特点，竖炉流程占据了大部分直接还原生产能力[6]。第二种是反应罐，使用反应罐的流程只有HYL法。反应罐采用落后的固定床非连续生产模式，证处于被逐渐淘汰的过程中。第三种是流化床，目前唯一的代表是FIOR法[1]。 煤基直接还原法工艺主要包括回转窑法、转底炉法、隧道窑法。只有回转窑流程拥有可观的生产能力，具有代表性的回转窑流程是SL-RN法。 推动直接还原工艺技术发展的客观原因主要有以下几点； 1）世界多数国家严重缺少焦煤，但其中不少国家拥有优质丰富的铁矿以及天然气和非焦煤资源，可以因地制宜地发展直接还原来解决生铁资源问题。委内瑞拉、墨西哥、伊朗等国具有丰富的天然气及优质铁矿,主要发展竖炉气基直接还原工艺,而南非、印度、新西兰等国家具有丰富的烟煤及优质铁矿,则主要发展回转窑煤基直接还原工艺。 2)随着电炉短流程生产线的兴起,对废钢的需求日益增长,而发展中国家由于废钢量不足,客 观需要发展直接还原铁来补充[12]。与使用废钢相比,电炉使用直接还原铁的好处有:①还原铁有害元素(Cu、Ni、Cr、Mo、Sn、As、Pb、Bi)含量很低,能够稀释、降低钢中的有害元素; ②用直接还原铁可实现连续装料、成渣迅速、连续融化及熔池沸腾,促进脱气,降低钢中N含量,利于快速形成泡沫渣,从而减少钢中夹杂物;③缩短电炉精炼周期,提高Ni、Mo等有价元素的收率。 3)直接还原低碳海绵铁可用于直接生产电工纯铁、铁氧体及工业铁料,有利于电炉钢厂发展精品、提高产品附加值[7]。 4)直接还原—电炉—连铸—轧制的短流程生产规模小、建设周期短、投资省、生产灵活,便于按市场调整产品种类和数量[11]，可为资金和技术缺乏的发展中国家提供可以代替传统资金和技术密集型的高炉—转炉长流程,因地制宜地发展本国的钢铁工业,不仅对发展中国家有极大的吸引力,而且对为解决地区性钢材需求和品种调剂的发达国家也有吸引力。 二、我国铁矿石资源供需现状 2001年我国铁矿石资源量581.19亿吨，居世界第四位，但是铁矿石品位比世界品位低11%，而且难采难选。我国铁矿石资源的特点：一是贫矿多，贫矿储量占总储量的80%；二是多元素共生的复合矿石较多；三是磁铁矿多。此外矿体复杂，有些贫矿床上部为赤铁矿，下部为磁铁矿。
直接还原铁技术
直接还原铁技术 直接还原铁是铁矿在固态条件下直接还原为铁，可以用来作为冶炼优质钢、特殊钢的纯净原料，也可作为铸造、铁合金、粉末冶金等工艺的含铁原料。这种工艺是不用焦碳炼铁，原料也是使用冷压球团不用烧结矿，所以是一种优质、低耗、低污染的炼铁新工艺，也是全世界钢铁冶金的前沿技术之一。 直接还原炼铁工艺有气基法和煤基法两种，按主体设备可分为竖炉法、回转窑法、转底炉法、反应罐法、罐式炉法和流化床法等。目前，世界上90%以上的直接还原铁产量是用气基法生产出来的。但是天然气资源有限、价高，使生产量增长不快。用煤作还原剂在技术上也已过关，可以用块矿，球团矿或粉矿作铁原料（如竖炉、流化床、转底炉和回转窑等）。但是，因为要求原燃料条件高（矿石品位要大于66%，含SiO2+Al2O3杂质要小于3%，煤中灰分要低等），规模小，设备寿命低，生产成本高和某些技术问题等原因，致使直接还原铁生产在全世界没有得到迅速发展。因此，高炉炼铁生产工艺将在较长时间内仍将占有主导地位。1．直接还原铁的质量要求 直接还原铁是电炉冶炼优质钢种的好原料，所以要求的质量要高（包括化学成份和物理性能），且希望其产品质量要均匀、稳定。 1．1 化学成份 直接还原铁的含铁量应大于90%，金属化率要＞90%。含SiO2每升高1%，要多加2%的石灰，渣量增加30Kg/t，电炉多耗电18.5kwh。所以，要求直接还原铁所用原料含铁品位要高：赤铁矿应＞66.5%，磁铁矿＞67.5%，脉石（SiO2+Al2O3）量＜3%～5%。直接还原铁的金属化率每提高1%，可以节约能耗8～10度电/t。直接还原铁含C＜0.3%，P＜0. 03%，S＜0.03%，Pb、Sn、As、Sb、Bi等有害元素是微量。 1．2 物理性能 回转窑、竖炉、旋转床等工艺生产的直接还原铁是以球团矿为原料，要求粒度在5～30mm。隧道窑工艺生产的还原铁大多数是瓦片状或棒状，长度为250～380mm，堆密度在1.7～2. 0t/m3。 生产过程中产生的3～5mm磁性粉料，必须进行压块，才能用于炼钢。强度：取决于生产工艺方法、原料性能和还原温度。改进原料性能和提高温度有利于提高产品强度。产品强度一般＞500N/cm2。 2．直接还原铁产生工艺技术介绍 2．1 竖炉法 气基竖炉法MIDREX、HYL法直接还原铁产生中占有绝对优势，该工艺技术成熟、设备可靠，单位投资少，生产率高（容积利用系数可达8～12t/m3·d），单炉产量大（最高达180万t/年）等优点。经过不断改进，其生产技术不断完善，实现规模化生产。 （1）MIDREX技术 Midrex法标准流程由还原气制备和还原竖炉两部分组成。 还原气制备：将净化后含CO与H2约70%的炉顶气加压送入混合室，与当量天然气混合送入换热器预热，后进入1100℃左右有镍基催化剂的反应管进行催化裂化反应，转化成CO2 4%～36%、H260%～70%、CH43%～6%和870℃的还原气。后从风口区吹入竖炉。 竖炉断面呈圆形，分为预热段、还原段和冷却段。选用块矿和球团矿原料，从炉顶加料管装入，被上升的热还原气干燥、预热、还原。随着温度升高，还原反映加速，炉料在800℃以上的还原段停留4～6小时。新海绵铁进入冷却段完成终还原和渗碳反应，同时被自下而上通入的冷却气冷却至＜100℃。还原铁的排出速度用出铁器调节。产品典型成分如下： 产品化学成分（%）
直接还原铁指数、还原度和化率的测定
直接还原炉料用铁矿石－还原挃数、最终还原度和金属化率 的测定 1 范围 本标准规定了一种在气体直接还原条件下，通过测定还原挃数、最终还原度和金属化率来评价氧从铁矿石中去除的难易程度的试验方法。 本标准适合于块矿和球团矿。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 ISO 2597-1:2006 铁矿石－全铁量的测定－第1 部分：三氯化锡还原滴定法 ISO 3082:2000 铁矿石－取样和制样方法 ISO 5416:2006 直接还原铁－金属铁含量的测定－溴－甲醇滴定法 ISO 9035:1989 铁矿石－酸溶亚铁含量的测定－滴定法 ISO 9507:1990 铁矿石－全铁量的测定－三氯化钛还原法 ISO 11323:2002 铁矿石和直接还原铁－名词术语 3 术语和定义 本标准中采用ISO 11323中的术语和定义。 4 原理 将试验样固定在试样床后，在800℃时通入由氢气、一氧化碳、二氧化碳和氮气组成的还原气体对试验样进行等温还原。在90分钟的还原时间内，连续或间隔一定的时间称量试验样。在氧铁比为0.9时计算还原度，同时通过90分钟后氧质量的损失（R90）来计算最终还原度。通过化学分析还原后的试样或R90的公式计算金属化率。 5 取样、制样和试验样制备 5.1 取样和制样 按照ISO 3082进行取样和试样的制备。 球团矿的粒度组成：10.0mm～12.5mm占50%，12.5mm～16.0mm占50%。 块矿的粒度组成：10.0mm～16.0mm占50%，16.0mm～20.0mm占50%。 上述粒度组成的干燥试样至少需要2.5kg。 试样在105℃±5℃的炉中烘干至恒重，然后冷却至室温。 注：若连续两次干燥试样的质量变化不超过试样原始质量的0.05%，则认为试样达到恒重状态。 5.2 试验样制备 试验样从试样中随机取出。 注：试验样也可以通过ISO 3082中的二分器等手工缩分方法获得。 从试样中至少要制备5仹1200g左右的试验样，每仹试验样称准至1g。其中，4仹用于试验，1仹用于化学分析。 6 设备 6.1 通则 本试验设备由下列部分组成： 6.1.1 常规试验设备，例如加热炉、手工具、时间控制装置和安全装置； 6.1.2 还原罐组件；
直接还原铁海绵铁AC工艺
直接还原铁（海绵铁）A--C工艺(二) 工艺特点2.1原料、还原剂，燃料容易解决 A—C工艺所用的原料是精矿粉或品位≥60%的赤铁矿或褐铁矿，远比富铁块矿好解决，同时生产中不需要先把精矿粉先变化氧化球团。生产费用也低，还原剂是普通无烟煤粉或焦碳末，煤中的灰份熔点也不要求很高，供热的热源可为普通动力煤或煤粉，有多余的高炉煤气、转炉煤气，焦炉煤气、混和煤气、石油气的地方也可用这些气体作为热源或用发生炉煤气作热源，还可使用重油作燃料。 2.2工艺稳定 本工艺吸取了各直接还原铁（海绵铁）工艺的优点，并加以改进和创新形成了一种更稳定可靠的新工艺，由于采用封闭式坩埚在还原炉内还原的方法，使坩埚内还原性气氛的浓度和压力都高，并采用计算机控制炉温，温差小，且还原气氛易保持，故很容易保证还原工艺的要求，产品质量稳定。 2.3工艺实用性强 A—C工艺对精矿粉、还原煤的要求不高，实用性强，工艺制度易于控制，操作简单，能较快的稳定产品质量，工人经过培训即可掌握。 2.4成本低、质量稳定 用A—C工艺生产的直接还原铁（海绵铁），每吨铁成本在1600元～2000元之间，吨铁成本较回转窑低50%左右，具有很强的成本优势。 用A—C直接还原铁（海绵铁）生产工艺的工序环节少，每个装料坩埚都经过预热、加热还原、冷却相同的过程，在同样的气氛下，同样容器内，经过同等的时间，出来的产品质量必然是均匀的。 2.5机械化程度高 本工艺选用了机械装卸料系统，替代了传统的人工装卸料，从而减轻了工人的劳动强度，改善了劳动环境，提高了产品质量，降低了产品消耗及产品成本，同时减少用工量，年产10万吨直接还原铁的工厂，全厂劳动定员只有150人，年产30万吨直接还原铁（海绵铁）的工厂，全厂劳动定员只有260人。 2.6自动化程度、生产效率高 本工艺采用了计算机控制系统，自动控制、调节炉温，保证了直接还原铁（海绵铁）的还原工艺要求。装卸料系统和压块系统的自动控制，提高了工作效率及设备运行的准确性。 2.7采用了机械化的燃烧系统，温度容易控制 用煤气或煤粉做燃料，自动化程度高，便于温度控制，有利于保证产品的质量。 2.8本工艺环保条件好，环保容易达标
直接还原铁(DRI)的运输
防损公告 在马绍尔群岛(Marshall Islands)登记的船舶YTHAN 轮于2004年2月28日在 哥伦比亚附近发生的灾难性损失是由该船5个船舱中的4个舱发生爆炸所致，而爆炸的原因是船舱中一夜间积累的氢气被点着。该可燃性气体是由在委内瑞拉的伯劳港(Paula)装载的“热压块铁粉末(HBI Fines)”与其中固有的水分(淡水)之间相互作用所产生。这不是首次发生类似的爆炸。 当代的散装货物运输规则 (BC Code)认可两种类型的直接还原铁(DRI)，即热压成型铁块或热压 块铁 (BC016)和其球体、块体等(BC015)。 其后，这些铁料分别改称为DRI (A)和DRI(B)。前者的运输要求远不如后者的运输要求高。YTHAN 轮的发货人称，虽然对BC Code 做某种合理的诠释将这种粉末(小于4毫米)的数量限制在总货量的5%以内，但该轮的货物(HBI Fines)仍可按运输DRI(A)种货物那样来运输。实际上， YTHAN 轮所载的这些DRI/HBI 粉末货物并不在前述两种货物运输规则的附表内。而专家的意见是该货物比DRI(B)货物更危险和更有活性的。 2004年马绍尔群岛针对该事件向IMO 海安会 (IMO Maritime Safety Committee (MSC))递交了一 份文件。以后在 “危险货物、固体货物、集装箱小组委员会(DSC)”每次会议中对这个主题进行了讨论。此项讨论最近与对BC Code 的修改工作同时进行。可以预见到的是，在以委内瑞拉为主的制造商协会(HBIA)与航运界之间存在着巨大的分歧。这种分歧严重地妨碍双方达成一致将所有各种DRI 货及其可能成为货源的衍生物种纳入运输规则的附表内。然而，经由马绍尔群岛、保赔协会国际组织(International Group of P&I Associations)和国际干货船东协会(Intercargo)一致努力，2008年9月在危险货物、固体货物和集装箱小组委员会第13次会议(DSC13)上草拟并通过了新的运输规则附表。这些新附表的全文在2008年11月的MSC 会上表决通过，并作为新的IMSBC Code 在2009年公布。该运输规则于2011年1月之前为推荐性规则，此后则为强制性规则。同时，该规则被视为一份“活”档，并两年进行一次修改。 该规则所做的最大的进步是在单独的一份附表中将DRI 粉末纳入该表内。并将该DRI Fines 定 名为DRI(C)。5%粉末的限制仍适用于DRI (A 和B)。 2009年12月11日，星期五668号公告-12/09 ——直接还原铁(DRI)的运输，散装货物运输规则(BC Code)的变化 (提示)——全球性