3、非高炉炼铁技术及现状(演示)200705
非高炉炼铁
非高炉炼铁一、非高炉炼铁的发展高炉炼铁是炼铁生产的主题，经过长期的发展，它的技术已经非常成熟。
但它也存在固有的不足，即对冶金焦的强烈依赖。
但随着焦煤资源的日渐贫乏，冶金焦价格越来越高。
因此，使炼铁生产摆脱对冶金焦的依赖是开发非高炉炼铁的原动力。
经过数百年的发展，至今已形成了以直接还原和熔融还原为主的现代化非高炉炼铁工业体系。
现代化钢铁工艺流程主体由四部分构成，焦炉、造块设备（例如烧结机）、高炉和转炉。
高炉使用冶金焦为主题能源，他是由焦煤经炼焦得到。
高炉的产品是液态生铁，它经转炉冶炼成转炉钢。
熔融还原的产品相当于高炉铁水。
高炉使用冶金焦，熔融反应则使用非焦煤。
这样就使炼铁摆脱了对冶金焦的依赖。
直接还原的产品是在熔点以下还原得到固态金属铁，称为直接还原铁（DRI），又称海绵铁。
直接还原的流程可分为煤基直接还原、气基直接还原和电热直接还原三大类。
煤基直接还原以煤为主要能源，主要是使用回转炉为主体设备的流程。
气基直接还原以天然气为主题能源。
包括竖炉、反应罐和流化床流程。
电热直接还原以电力为主要能源，是使用电热竖炉直接还原流程。
熔融还原的主体能源主要分为三种：非焦煤，焦炭和电力。
熔炼设备是熔融还原流程的精华。
还原设备决定了适用原料的性质。
例如流化床可直接处理粉料，竖炉则适用于处理块状炉料。
二、重点设备分析直接还原的核心装置是一个还原单元。
占有重要地位的还原设备有竖炉，反应罐，回转炉和流化床。
熔融还原的核心装置时一个还。
原单元和一个熔炼造气单元。
最受重视的还原设备是竖炉和流化床，最重要的熔炼造气设备是煤炭流化床和铁浴炉。
竖炉是一种成熟的还原设备。
除了产量在海绵铁工业中高居榜首外，熔融还原也将它作为还原单元最实际的选择。
目前唯一的工业化二步法熔融还原流程COREX即使用竖炉还原单元。
作为还原设备，流化床的地位非常微妙。
海绵铁工业中流化床的生产能力并不大。
但他具有一个竖炉无法比拟的优点：可直接使用粉矿。
这个特点使流化床成为熔融还原中最受青睐的还原设备。
11非高炉炼铁技术及在我国发展的展望-东北大学
熔融还原实现了工业化生产，其环境优越性得以公 认，但低能耗、低成本、低投资等优点还有待实践证 实，仍然是钢铁生产技术发展的最热门话题。
4
1.1 直接还原技术及发展现状
5
❖ 产量持续增加，气基竖炉占主导地位
世界直接还原铁产量（万吨）
年份 1980 1990 2000 2001 2002 2003 2004 产量 714 1768 4378 4032 4508 4945 5460
2005 5699
2006 2007 5979 6569
各工艺直接还原铁的产量（wt%）
工艺 Midrex法 HYL-III
HYL-I Finmet 其它气基
还原气源： 天然气 重整气 煤气化 焦炉煤气 其它
铁矿石
还原反应 渗碳反应
气体燃料
天然气或焦炉煤气
可选择的直接还原产品
电弧炉
8
❖ 转底炉法是煤基直接还原技术的开发热点
能源来源广泛，对原料的适应性强，在钢铁厂粉尘综合利用，以 及复合矿利用有明显的优势。
产品的定位不明确，含铁品位低、含S高，以及转底炉设备运 转部件庞大，运行维护难度大是该工艺的不足。
煤基
1999 67.3 20.6 2.3 3.0 2.3 4.6
2000 68.2 18.6 3.2 2.8 2.6 4.7
2001 66.3 17.1 2.7 4.5 1.0 8.4
2002 66.6 18.4 1.3 3.6 0.2 9.8
2003 64.6 18.4 1.3 5.2 0.4 10.2
COREX是唯一实现了工业化生产的熔融还原方法。FINEX实现了连续性工 业化试生产， Hismelt仍在进行工业化试生产，还存在有待解决的问题。
中国新形势下非高炉炼铁的技术发展
C over Report封面报道中国新形势下非高炉炼铁的技术发展张文来（唐钢国际工程技术股份有限公司，河北 唐山 063000）摘 要：在中国当前的冶金新形势下，近些年非高炉炼铁技术在中国得到了较快发展。
非高炉炼铁技术是中国当前较为重要的一项科学技术。
非高炉炼铁技术是除开高炉技术外，不使用焦炭等各种工艺炼铁技术的统称，根据相应产品的形态，非高炉炼铁技术可以分为直接还原炼铁技术和熔融还原炼铁技术。
非高炉炼铁技术具有一定的优势所在，具体来讲其能够有效节约能源，同时投资低、生产成本低，因此能够满足当前炼铁技术发展的基本需求。
关键词：新形势；非高炉炼铁；技术发展中图分类号：P632 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2019）03-0001-3收稿日期：2019-03作者简介：张文来，男，生于1968年，汉族，河北唐山人，本科，高级工程师，研究方向：钢铁冶金。
众所周知，我国钢铁工业在历史发展过程中，一直都使用的是高炉炼铁工艺技术，但是高炉炼铁工艺技术具有一个非常明显的特征，这个特征表现为它必须要使用储量有限的炼焦煤为主要燃料，且需要以一定粒径的块状铁矿石进行炼铁工作，所以也就造成了能源、环境、投资等多方面的困扰。
然而在新形势下，炼铁工艺应当更加符合时代发展下对节约能源提出的要求，如此才能进一步提升我国的炼铁技术水平，同时提升资源的利用率。
1 关于非高炉炼铁工艺技术的总体分析在非高炉炼铁工艺技术当中，其中具有两种最为重要的炼铁思路，其分别是直接还原和熔融还原，这两种非高炉炼铁工艺技术具有较多的优势所在，所以整体上的发展空间较大。
直接还原炼铁技术还分为气基和煤基直接还原技术，气基直接还原技术在炼铁过程中，采用的主要方法是气基竖炉法、气基流化床法，它还可以利用天然气经裂化产出的H 2和co 作为还原剂，并且在竖炉当中将已有的铁矿石在固态温度下直接还原成海绵铁，当前所应用的方法主要有Midrex 和HYL 法两种。
非高炉炼铁技术的发展与展望
我国非高炉炼铁的发展与展望姓名：薛冬班级：08冶金——4学号：02我国非高炉炼铁技术和生产现状非高炉炼铁技术是钢铁工业发展的前沿技术之一，直接还原已成为世界钢铁工业不可缺少的组成部分，熔融还原实现了工业化生产，其环境的优越性得以证实，其低能耗、低成本等优点还有待实践证实。
发展直接还原铁生产弥补废钢的短缺，是我国钢铁工业、装备制造业的发展的急豁.以国内技术为基础，利用国内铁矿资源，以煤制气一竖炉为主导工艺是我国发展直接还原铁生产的主要方向。
加强对国外熔融还原技术发展跟踪，强化国内的开发，尤其是对COREX技术的消化、以及装备的国产化是我国熔融还原发展的重要方向。
直接还原铁的主要用途是:废钢的代用品，是解决废钢不足重要途径;废钢残留元素的稀释剂，是电炉冶炼高品质纯净钢、优质钢不可缺少的控制残留元素原材料;装备制造业生产石油、合成化工、核设施等装备不可缺少的原材料;转炉炼钢的最好的冷却剂，以直接还原铁作为冷料用于转炉生产可提高转炉的冷料的使用量，有利于提高转炉作业率和产量，有效的提高转炉生产的热利用率。
2007年我国粗钢产量将接近5.0亿吨，占世界总产量36瞬以上。
而直接还原铁产量仅50万吨，不足世界总产量的1.0%，对我国国民经济的发展产生不利影响。
发展直接还原的重大作用和意义主要体现在:1)废钢短缺是影响我国钢铁工业发展、降低吨钢能耗、调整钢铁产品结构的重要因素。
我国自产废钢在短时期内无法满足钢铁生产的需要，进口废钢不仅价格昂贵，数量、质量均难以满足生产的需要。
发展直接还原铁生产，以直接还原铁替代废钢是解决我国废钢不足的最佳途径。
2)我国钢铁生产主要采用传统的高炉一转炉流程，电炉钢的产量占总钢产量比例仅仅15%，改善钢铁产品结构和能源结构，摆脱焦煤资源对钢铁生产发展的羁绊，发展直接还原铁是重要的途径。
3)钢铁产品的升级换代和产品结构的调整需要纯净的铁源材料，直接还原铁是生产优质钢、纯净钢的重要原材料。
《非高炉炼铁》课件
未来应用前景
随着技术的不断突破和创新， 非高炉炼铁技术有望在钢铁 生产、环境保护和特殊冶金 领域等方面实现更广泛的应 用。
挑战与机遇
非高炉炼铁技术仍面临一些 挑战，如成本控制、设备研 发等，但也带来了更多的机 遇和前景。
结论
通过对非高炉炼铁技术的介绍，我们可以看到其在铁矿石冶金转化和环境保护等方面的重要性。展望未 来，非高炉炼铁技术有望取得更大的突破并在各个领域发挥更重要的作用。
参考文献
• 文献1 • 文献2 • 文献3
《非高炉炼铁》PPT课件
欢迎来到《非高炉炼铁》PPT课件！在这个课件中，我们将介绍非高炉炼铁的 基本原理、常见工艺、技术优势以及未来前景。
什么是非高炉炼铁
非高炉炼铁是一种新型的铁矿石还原炼铁技术，通过熔融还原等方法实现矿石冶金转化为铁制品，与传 统高炉炼铁不同，具有更高的效率和更多的优势。
相关技术发展历程
非高炉炼铁技术具有较高的能源利用率，能够降低能源消耗，减少对煤炭等资源的需求。
2 环保
相比传统高炉炼铁，非高炉炼铁技术产生的废气和废水排放更少，对环境影响更小。
3 精确控制
非高炉炼铁技术可以对反应条件进行精确控制，实现更高的炉温、反应速率和产物纯度。
非高炉炼铁的前景
国内外发展趋势
非高炉炼铁技术在全球范围 内得到广泛应用，未来将继 续发展并应用于更多领域。
非高炉炼铁技术经历了多年的发展和演变。从汉密尔顿法到直接还原法、热还原法和气固反应法，不断 出现新的工艺和方法，为非高炉炼铁的应用领域提供了更多选择。
非高炉炼铁的应用领域
钢铁生产
非高炉炼铁为钢铁生产提供了更灵活和高效的铁矿石熔融还原方法。
环境保护
由于非高炉炼铁技术对环境影响较小，因此在环境敏感区域的铁矿石加工和冶金领域有广泛 应用。
非高炉冶炼技术的发展现状与展望报告
非高炉冶炼技术的发展现状与展望报告随着环境保护要求的不断提高和高炉冶炼成本的逐渐攀升，非高炉冶炼技术逐渐成为了冶金行业的新焦点。
非高炉冶炼技术指的是通过直接还原和熔炼铁矿石，而不采用传统的高炉冶炼工艺。
该技术的发展为冶金行业带来了新的机遇和挑战。
本文旨在探讨非高炉冶炼技术的发展现状与未来展望。
一、发展现状1.1 目前采用的非高炉冶炼技术目前采用的非高炉冶炼技术主要包括直接还原炉（包括隧道炉、回转窑炉、HBI炉等）、电弧炉、冶炼炉和金属化合物熔炼等技术。
1.2 技术优势和缺陷非高炉冶炼技术的优势主要包括：一是能够利用低品位铁矿石，提高铁矿石的综合利用效率；二是能够震撼生产，缩短生产周期，提高生产效率；三是能够加快钢水的脱氧剂等元素的反应速率，有利于提高炼钢炉生产速度。
但与高炉冶炼相比，直接还原炉存在生产成本较高、设备投资过大、环境污染较大等缺陷，电弧炉和冶炼炉则存在脱氧效果差、生产效率低下等缺陷。
1.3 应用领域和规模目前非高炉冶炼技术已经广泛应用于钢铁、有色金属、冶金残渣等领域。
其中，直接还原炉技术已经在全球范围内得到了广泛的应用。
HBI是目前最广泛采用的直接还原炉技术之一，全世界已经有100多个生产线，年产能已经达到1500万吨。
二、未来展望2.1 技术发展趋势未来非高炉冶炼技术的发展趋势主要包括：一是采用多种非高炉冶炼技术的联合应用，构成系统化的非高炉冶炼工艺；二是全面推进非高炉炼钢技术，提高产能和品质；三是提高非高炉冶炼技术的自动化和智能化水平，实现对生产过程的实时监控、控制和优化。
2.2 应用领域拓展未来非高炉冶炼技术的应用领域将会不断拓展。
目前非高炉冶炼技术已经在钢铁、有色金属、冶金残渣等领域得到了广泛的应用，未来还有望在其他领域得到广泛应用，如无机材料制备、环保与资源循环利用等领域。
2.3 发展挑战非高炉冶炼技术在应用过程中也存在一些挑战。
一是如何解决非高炉冶炼过程中的环境污染问题；二是如何降低生产成本，提高铁矿石的综合利用效率；三是如何在不影响铁水品质的前提下提高生产效率，提高生产效率。
现代非高炉炼铁技术的发展现状与前景(二)
关 键 词 ：非高炉 ； 熔融还原 ；Ｃ Ｒ Ｘ； ＩＥ ；ＨＳ Ｅ Ｔ Ｏ Ｅ ＦＮ Ｘ ＩＭ Ｌ
中图分 类号 ：Ｔ ５ Ｆ５
文献 标识 码 ： 文章编 号 ：１０ — ０４（０７ ６ ０５ — ５ Ａ ０５ ６８ ２０ ）０ — ０４ ０
现代非 高炉炼铁 技术 的 发展 现 状 与前 景 （ ） 二
黄雄源Ｌ，周 兴
（ ． 汉科技 大学 ，湖北 １武 武汉 ４０８ ； ３ ０ １ ４２ ０ ） １ ０ ０ ２ 湖 南工业 大 学冶金 学院 ，湖 南 株 洲 ．
摘 要 ：详细介绍了Ｃ Ｒ Ｘ、 Ｏ Ｅ ＦＮ Ｘ和 ＨＳ Ｌ Ｏ Ｒ Ｃ Ｒ Ｘ、 ＩＥ ＩＭＥ Ｔ生产工艺流程以及还原技术，论述了熔
融 状 态 下 与含 铁 的熔 渣 即熔 化 的 铁 矿 石 产 生 反
还 原炼 铁 新 工艺 ．其 主 要原 因 ［ ］ 是传 统 的 １ ：一 。
高 炉炼 铁 工艺 必 须使 用 焦炭 ，因而 要 建设 焦 炉 、 化 工 设 施 和使 用 价格 昂 贵 、 资 源缺 少 （ 界 焦 世
维普资讯
第３ ６卷 第 １ 期
２０ ０ ８年 １月
金 属 材 料 与 冶 金 工 程
ＭＥ ＴＡＬ Ｍ ＡＴＥ ＡＬＳ ＡＮＤ Ｅ ＲＩ Ｍ ＴＡＬ ＵＲＧＹ ＥＮＧＩ ＥＲＩ Ｌ ＮＥ ＮＧ
ＶＯ ＿６ ＮＯ １ ｌ ３ ．
Ｊｎ ２ ０ ａ ０ ８
大 ．近 年 来 受 到 短 流 程 电炉 钢 厂 的 严 峻 挑 战 ，
作 者 简介 ：黄 雄 源 （９ ９ ） １６ 一 ，男 ，高 级 工 程 师 ，在 读 博 士 ，主要 从 事 钢 铁 冶 金 教 学 、科 研 工 作 。
国内外高炉炼铁技术的发展现状和趋势
国内外高炉炼铁技术的发展现状和趋势
国内外高炉炼铁技术的发展现状和趋势
一、发展现状
1、国内
(1)钢铁厂炼铁技术的改造力度加大，已实现超低碳、超低强度、超低消耗的可持续发展。
(2)新型储能灶的兴起，使煤的消耗大大减少，同时也提高了炼铁设备的智能度。
(3)智能化技术的广泛应用，大大提升了传统炼铁技术的能源利用率。
2、国外
(1)德国、日本、西班牙等国在炼铁方面都有着非常成熟的技术，通过智能化技术的大量应用，以及不断提升设备抗磨损能力，使炼铁设备的性能得到持续提升。
(2)美国的炼铁技术也在不断发展，尤其是节能技术的提升，使温室气体排放量大幅减少，符合可持续发展的要求。
二、发展趋势
1、储能灶的广泛应用：储能灶的智能化技术可以大大减少给炉内喷射的煤，从而提高炼铁效率。
2、球化技术的提升：通过提高炉内样品的球化度，大大提升炼铁炉设备的耐板材性和智能度。
3、炼铁技术创新：不断创新和应用抗磨损、节能、轻量化、小型化等技术，提高设备的使用效率和产量。
4、炉前技术的完善：通过构建智能、优化的炉前技术，可以有效将煤、矿石等进料质量提高。
5、可持续发展：国内外高炉炼铁技术都趋向于节能、低碳、环境友好的可持续发展方向。
非高炉炼铁工艺发展现状
保证其高的还原速 率。
Ｍ ｅ 技 术和 Ｈ Ｌ Ｉ ｉｒｘ ｄ Ｙ — 技术 具 有 污 染较 小 ，能耗 低 Ｉ Ｉ
的特 点，但都 只解 决了不使用焦炭这一个 问题 ，仍 必 须使用球 团矿 ，另外 我国天然气资源严重缺乏 ，这两
基直接还原有着 自己的特 点，我 国煤 资源丰 富，此 工
２ １ ．１ｏ 中闯 新技 企 ０ ｏ １ 高 术 业 ５ ７
艺在 我 国有 着 一 定 的发 展前 景 。
烟道燧奄
料 进 行 一 定 程 度 的还 原 后 入 炉 ， 同时 可 以减 小终 还 原 炉 生 产 成 品铁 的 压 力 。 因此 二 步 法 熔 融 已经 成 为 熔 融 还 原工 艺 的主 要 发展 方 向 。
术还原温度为８０ ０ ℃～９ ０ ０ ℃），另外 ，Ｈ Ｌ Ｉ Ｉ Ｙ — Ｉ 反应器
内压 力 ＞ ． ５ Ｐ ，其 高温 、 高 压 、 高 氢气 浓 度 的条 件 ０ ５Ｍ ａ
公 司 开 发 的一 种 用 粉 矿 和 煤 生 产 优 质 海 绵 铁 的 工艺 ，
工艺原理 ：采用转底炉 ，将煤层和铁矿粉交替铺在炉 床上 ，通过煤气烧嘴加热 。这样 的混合物可使温度 很 快上升到１ ０ ℃ 以上 。此工艺可 以使用粉矿 ，但煤 层 ３０ 和铁矿粉 的交替铺层必然 导致其 生产率低 的弱点。煤
高炉炼铁发展至今，因其必须使用储量有限的焦炭
为 主 要 燃 料 ，冶 炼
种工艺难 以适应我 国国情。
¨斗
等原 因，面 临着 能源 、环境、投资等方面 的困扰 。近 几十年来世界各 国的冶金 工作 者们 一直致力于研究和 改进各种非高炉炼铁技术 。
Ｅ 交流园 地
ｘｅｈａ ｎｇｅ Ｆｉ ｌ ｅ ｄ
非高炉炼铁法
非高炉炼铁法简介非高炉炼铁法以不用焦煤为主要特征，按其工艺特征、产品类型及用途分为直接还原法和熔融还原法两大类。
直接还原法以气体、液体燃料及非焦煤为能源，在铁矿石或含铁团块呈固态的软化温度下进行还原获得直接还原铁（DRI）或海绵铁，其产品低密度多孔呈海绵状结构，含碳低，未排除脉石杂质。
熔融还原法则以非焦煤为能源，产品类似高炉的铁水。
目前，非高炉炼铁法以直接还原工艺为主，该方法对铁原料要求高，TFe>66%,酸性脉石含量（SiO2+Al23）<5.5%(但不宜过低)，一般S含量<0.03%，P<0.02%,其它有害元素尽可能低，各种工艺对原料粒度要求不一。
铁原料和煤灰分的软化温度决定了直接还原工艺的作业温度。
在燃料方面，当前各种工艺中，以使用天然气为主，能量利用率高、生产率高，但我国天然气资源缺乏。
国内直接还原厂以使用非焦煤（褐煤、烟煤、无烟煤）为主，现在世界各国也以发展煤基直接还原为主。
直接还原工艺的主要方法有：1. 回转窑直接还原法：回转窑结构是一个可转动的筒形高温反应器。
含铁原料与还原煤从窑尾连续加入，排料端设置主燃烧喷嘴和还原煤喷入装置，沿窑身长度方向装有若干供风管或燃料喷嘴，随窑体转动，固体物料在翻滚移动过程中，被高温气流加热，进行物料的干燥、预热、碳酸盐的分解、铁氧化物还原及渗碳反应从而得到DRI。
比较有代表的是SL-RN 法、DRC法、Krupp-Codir法等。
2. 竖炉直接还原法：竖炉法目前占直接还原铁产量的90%左右，其中以Midrex和MYL为主，工艺成熟，占直接还原工艺的主导地位。
竖炉的反应条件与高炉上部间接还原区相似，不出现熔化现象的还原冶炼过程，使用单一矿石料，没有造渣过程。
以前竖炉的燃料和还原剂是天然气，近年出现了煤制气以及使用焦炉煤气竖炉直接还原工艺，这扩大了竖炉工艺的使用范围，但目前煤基竖炉工艺还不成熟，生产成本偏高，工艺还需进一步完善。
3. 罐式直接还原法：以HYL为代表，用H2、CO或其混合气将装于移动或固定容器内的铁团还原成DRI的方法。
几种非高炉炼铁技术现状及其发展
世界金属导报/2010年/6月/15日/第010版原料炼铁几种非高炉炼铁技术现状及其发展王定武1概述从20世纪70年代以来，熔融还原炼铁技术开始得到重视和发展，所有熔融还原工艺的目标都是用非焦煤还原铁矿(首选粉矿、低品位铁矿)制造生铁，经过许多国家多年的努力，熔融还原炼铁工艺已开始进行商业化生产，并取得显著成绩和进步。
・Finex韩国浦项公司和西门子奥钢联合作开发的Finex熔融还原炼铁工艺已经成熟地用于工业化生产，并正在连续运转且初步显示其明显的优越性。
・ITmk3日本神户制钢开发、由神户制钢和美国动力钢公司合资建立的ITmk3炼铁厂顺利运营，已逐步达到设计产能，预期在2010年中期该厂产能达到50万t/a。
・COREX奥钢联开发的COREX熔融还原炼铁工艺已有四座工业化生产装置在连续运转，其中产能最高的COREX C-3000装置在上海宝钢集团进行生产。
・HismeltHismelt工艺经两级中试开发后已建成80万t/a工厂，小时产能已达到设计能力的75%～80%，有进一步发展的潜力。
在上述四种进入商业化生产的非高炉炼铁工艺中，以Finex工艺较优越，已经具备替代1000m3～2000m3级高炉的条件，浦项公司将在Finex工艺大型化方面进一步开发。
2 Finex工艺Finex工艺是在COREX工艺基础上经过创新和改进发展起来的，其主要特点是:①用铁矿粉经多级流态化床反应器进行还原，浦项对反应器结构和气流分布进行改选，将多级还原反应器的温度降低，将铁矿粉还原度降至60%～70%，解决了反应器易粘结不能连续作业的问题。
②流态化床出来的部分还原的铁矿粉压成密度较实的矿饼后破碎，再加入熔融气化炉。
③将煤粉与结合剂混合后压成煤球和热压铁装入熔融气化炉中，同时向气化炉直接喷射煤粉。
④用熔融气化炉煤气作为多级流态化床反应器的还原剂，为减少煤耗，将部分自流态化床反应器排出煤气返回作还原剂使用。
为提升这部分煤气还原能力，在煤气管网中增加CO2变压吸附装置，还原煤气中的CO2质量分数由约33%降至约15%。
现代非高炉炼铁的发展现状及展望
现代非高炉炼铁的发展现状及展望摘要：目前高炉炼铁技术的发展已接近顶峰，但同时它也存在着污染大、排放物多及耗费大量能源等问题，针对以上这些问题并响应国家节能减排的号召，非高炉炼铁等相关技术成为目前研究的重点。
相比之下，炼铁是炼铁产业发展的尖端技术之一。
相对而言，炼铁工艺在炼铁工艺节能减排，生产工艺环境优化，对炼铁主要炼焦炭依赖程度下降方面具有独特的优点。
关键词：非高炉炼铁；直接还原；熔融还原一般把没有高炉的炼铁工程称为替代或比较炼铁工程。
高炉工艺法是炼铁工艺的主要工艺法，规模和效率性与其他工艺无法相提并论。
高炉炼铁技术经过数百年的开发，生产竞争力非常强。
高炉的弱点是依赖于冶金焦炭。
同时，大规模高炉也会带来矛盾。
第一，大量的原料燃料使高度的生产得到满足。
过程中会产生很多污染。
[1]；二是对焦煤依赖越来越强[2]；第三，大规模高炉造成的焦炭、清洁和炼铁的生产设备太大、太复杂。
[3]。
非高炉炼铁是指在高炉外进行的、不用焦炭的所有的炼铁技术，是一系列炼铁技术的统称。
发展非高炉炼铁工艺的主要目的是使铁生产不含焦炭。
其主要工艺包括：直接还原工艺与熔融还原工艺等。
1 直接还原法直接还原是使用熔融温度以下的固体碳或天然煤气生成海绵铁或DRI的工程。
这种铁拥有氧气损失时形成的许多微细气孔，在显微镜下看，它就像海绵。
还原的特点是，造钢和造钢差不多，但C和Si含量较低。
传统的铁矿石是先在高炉中还原含碳量高的生铁并冶炼后，在炼钢炉中氧化减少含碳量，再炼成钢。
直接还原法与早期炼铁法基本相同。
高炉取代原来的炼铁方法后，生产效率大大提高。
但是，由于钢铁工业的大规模发展以及高炉对焦炭的过度依赖，适用于高炉的焦炭正在日渐减少，这极大地限制了钢铁工业的发展。
为了摆脱这种局限性，直接还原的想法在18世纪后期提出并在1960年代得到发展。
目前，直接还原技术是全世界大规模产业化的技术。
根据还原剂的种类可分为煤气还原方法、固体还原方法、电气煤炭法(还原剂为煤炭、热源)、反应器的种类。
非高炉炼铁技术及其在我国的发展前景
非高炉炼铁技术及其在我国的发展前景非高炉炼铁技术（或称非焦炼铁技术）是当今钢铁冶金发展的前沿技术之一。
因此，随着焦煤资源日益减少，非高炉炼铁成为了日益关注的冶炼技术。
非高炉炼铁非高炉炼铁技术（或称非焦炼铁技术）是当今钢铁冶金发展的前沿技术之一。
因此，随着焦煤资源日益减少，非高炉炼铁成为了日益关注的冶炼技术。
一、非高炉炼铁技术日益备受关注的原因1、焦煤资源的世晃性的短缺，供应紧张，价格不断上升已成为影响钢铁工业发展的重要因素，钢铁工业发展急切需要摆脱对焦煤的依赖，改变钢铁生产能源结构。
长期以来，错误的资源观和发展观使人们在发展钢铁工业的时候忽略了能源结构的问题。
我国是世界煤炭储量最大的国家之一，是世界煤炭生产第一大国，但主焦煤的供应不能满足钢铁生产发展的需要，我国一些企业不得不进口主焦煤满足生产的需要。
2、以传统BF.—一BOF钢铁生产流程为主的钢铁工业生产对环境的污染及不良影响在国民经济各行业中仅次于动力工业，是我国控制环境污染，减少温室气体C02排放量的最主要行业部门。
我国冶金工业所产生的温室气体C02量占国民经济产生温室气体C02总量超过10%。
是气体硫化物（S02、S03、COS等）氮氧化物（NOx）等有害气体的重要污染源之一，是向大气排放粉尘及悬浮微尘的主要工业部门之一。
因此，冶金工业被列为重污染行业之一，随着环境保护的要求日益提高，钢铁工业发展的环境压力越来越大，钢铁工业的发展需要新的工艺方法。
首钢被迫花费巨资迁出北京教训为钢铁工业的发展提出了警示。
宝钢在上钢三厂搬迁中采用COREX熔融还原工艺的主要出发点也是环境问题。
3、降低能源消耗，进而减少C02及气相污染物的排放量是钢铁工业可持续发展的重要方向，为此，需要寻求新的工艺技术。
4、为改善钢铁产品结构，提高钢铁产品的质量和品质迫切需要寻求新的钢铁生产工艺。
5、电炉炼钢是目前能耗最低，对环境负面影响最小的工艺方法，电炉炼钢迫切需要稀释废钢中的不可控元素或有害元素的高品质、高纯净的铁源材料。
我国非高炉炼铁的现状及前景.
RDI+3.15 RDI-0.5
球团性能中国国家标准[GB/T]及还原结果 1#
95.69 4.16 2861 91.60
2# 91.63 5.74 2789 79.61
94.39
85.72
4.07
8.44
还原性
RI RVI，%/min
68.70 0.34
60.42 0.33
还原膨胀率，%
950℃ 还原 结果
1.煤制气—竖炉直接还原的能耗低。 工序能耗为455～485kg标准煤/吨DRI，低于其他直接还原 工艺，低于高炉炼铁工序能耗10～17%（2009年上半年全国重 点钢铁企业炼铁系统总能耗为534.97标准煤/吨铁水）。
5
煤制气-气基竖炉直接还原工艺倍受关注
2.比高炉炼铁可减少CO2排放15～20%，硫化物排放～70%。 煤制气—竖炉法还原尾气经脱除水、CO2、硫化物后循环利用， 还原尾气中的CO2脱除后可用于制气中煤的输送及供其他工业使 用，硫化物以单质硫形态产品回收，因而可减少CO2、硫化物的 排放。
3.竖炉可进行热出料，及直接还原铁热装电炉冶炼。
650～700℃直接还原铁热出料，及热DRI直接装入电炉炼钢， 电炉可节约电耗60～80kwh/t钢，有利于我国扩大电炉钢生产， 降低钢铁生产的总能耗。同时，可简化竖炉出料系统，减少DRI 的再氧化，降低竖炉投资。
4.竖炉可大型化，最大可达180万吨/年座。
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2.2 熔融还原在我国存有一定的生存和发展空间
有自主产权、适应我国资源条件的熔融还原作为高炉炼 铁的补充在我国存有一定的生存和发展空间。
需要组织国内技术力量, 组织跨学科、跨行业的联合开发 和技术攻关，开发有自主产权、适应我国资源条件的熔融 还原技术。
非高炉炼铁工艺现状及未来适应性分析
非高炉炼铁工艺现状及未来适应性分析摘要：文章阐述了非高炉炼铁技术的发展现状及分类，并对主要工艺流程法作了较为详细的介绍，并对各种工艺流程的特点进行了分析，展望了非高炉炼铁技术在新世纪的发展前景。
关键词：非高炉炼铁；直接还原；熔融还原；二步法熔融还原引言高炉炼铁发展至今，因其必须使用储量有限的焦炭为主要燃料，需要以一定粒径的块状铁矿石入炉冶炼等原因，面临着能源、环境、投资等方面的困扰。
近几十年来世界各国的冶金工作者们一直致力于研究和改进各种非高炉炼铁技术。
1非高炉炼铁生产工艺技术直接还原和熔融还原是两种最主要的非高炉炼铁思路，他们较高炉炼铁具有更多的优势，因而具有较大的发展空间。
直接还原分为气基和煤基直接还原，其中气基直接还原主要是气基竖炉法、气基流化床法，是利用天然气经裂化产出的H2和CO作为还原剂，在竖炉中将铁矿石在固态温度下还原而成海绵铁，目前主要方法有Midrex和HYL法两种。
煤基直接还原是用煤作还原剂在回转窑或循环流化床中将铁矿石在固态温度下还原成海绵铁，其中回转窑工艺是最成熟、应用最广的方法，具有代表性的是SL/RN法。
熔融还原法是以煤炭为主要能源，使用天然富矿、人造富矿（烧结矿或球团矿）取代高炉生产液态生铁的方法。
2直接还原工艺现状2.1直接还原铁产量迄今为止，只有竖炉、流化床（其他气基还原）和煤基回转窑直接还原三种被纳入国际钢铁协会以及Midrex、Energiron等大公司统计的直接还原生产工艺，近六年其他方法生产的DＲI产品产量接近于零，隧道窑产品归于粉末冶金。
转底炉产品质量低于DＲI国际标准，金属化率仅约为50%～85%，只适合作为冶炼半成品原料供给高炉或作为冷却剂供给转炉。
2017年世界直接还原铁总产量为8710万t，比2016年增加了1430万t，其主要原因是伊朗、俄罗斯和美国有新建的工厂，以及埃及和印度生产条件得到改善，其中伊朗和印度是DＲI产量增加最多的国家。
伊朗在2017年DＲI产量是2055万t，比2016年同期增加28．3%，主要是因为伊朗拥有大型铁矿石资源和天然气的非凡储量，预计未来几十年里，DＲI产量还将快速增长。
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一. 非高炉炼铁技术发展的原因
非高炉炼铁工艺（主要是直接还原、熔融还原工 艺）或更准确的称为“非焦炼铁工艺”是钢铁工业发 展的重要的前沿技术和方向。非高炉炼铁技术发展的 原因是： 1 钢铁工业发展摆脱焦煤资源羁绊的需要； 2 环境保护的需要； 3 降低钢铁生产的总能耗的需要； 4 提高钢铁产品的质量和品质，改善钢铁产品结 构的需要； 5 解决废钢短缺及废钢质量的不断恶化的需要； 6 资源综合利用的需要。
(1)我国的直接还原的开发研究，主要集中在煤基 直接还原方面。 (2)我国生产能力大于6.0万吨/年的煤基直接还原 铁生产厂仅仅有4个。总生产能力约80万吨/年。 (3)2002年中国直接还原铁产量为35万t，2003年约 为42万t，2004年产量约55万吨，但远不能满足国内市 场的需要。2003年中国进口DRT/HBI 约168万吨，2004 年进口138万吨，年缺口超过300万吨。 (4)对于世界第一产钢大国的我国直接还原的产量 占总的钢产量的比例与世界平均的比例相差深远，不仅 仅不能满足生产的需要，对我国钢铁工业的发展还将产 生深远的影响。
1000 800 600 400
N.G.
CO2
H2O
+ Oxygen Injection 1995
Oxygen
H2O
200
0 1980 1986 1995 1998
N.G.
CO2
Present Self-reforming 1997
Oxygen
HYL法的发展过程图
Iron Ore
CO2 H2O
Reducing gases Possible sources Natural Gas Reformed Gas Coal Gasification工艺的分类 现代直接还原法已有近百年历史，提出的工艺、方法 数百种，当前实现工业化生产的也有数十种。 （1）按使用还原剂的类型可分为： a.气体还原剂法（简称气基法）； b. 固体还原剂法（简称煤基法）； c.电煤法（以电为热源以煤为还原剂的方法）。 （2）反应器的类型可分为： 竖炉法，流化床法，回转窑法，转底炉法，罐式法 等。
三.直接还原与熔融还原的主要工艺
3.1 MIDREX竖炉法
MIDREX法的生产指标:
MIDREX竖炉用典型原料成分 :
MIDREX竖炉产品的典型成分
3.2 希尔（HYL）竖炉气基直接还原法
N.G. water
H2O
N.G.
water
CO2
H2O
w/CO2 1986
Original 1980
Reformed Gas (Nm3/t DRI
Humidifier
Only for cold DRI NG or PG
fuel
O2
HYTEMP® Iron Optional DR products: DRI HBI EAF
DRI: for internal use or regional export HBI: as merchant product for export HYTEMP® iron: hot DRI, transported pneumatically to the EAF
5.2 中国熔融还原的发展与展望
5.3 对熔融还原的认识：
国内有关企业和专家考察、分析，比较统一认为： 1．COREX是当前熔融还原技术中最成熟的技术，选择 COREX是发展熔融还原进可攻，退可守的选择。 2．FINEX是COREX技术的进一步发展方向，目前仍处 于研发时期。如果FINEX技术进一步成熟，将来可能 取代COREX 3．熔融还原与传统的高炉炼铁流程相比，最大优势 是对环境的影响小，如果要使高炉达到熔融还原同样 环保水平，其投入和消耗是巨大的，将使高炉的优势 完全丧失。因此，熔融还原发展的魅力不单是可以改 变钢铁生产的能源结构，更主要的是可以大幅度减轻 钢铁生产的环境保护的压力。
我国主要直接还原铁生产企业情况 （不完全统计）（万t/年）
4.3 中国直接还原铁发展中存在的 问题及对策
1 2 3 4 生产规模过小． 缺乏稳定的原料供应渠道 气基直接还原法受资源条件限制发展缓慢 缺乏统一规划、资金投入不足
五．熔融还原技术的现状
5.1 世界熔融还原的现状
数十种熔融还原工艺通过了工业或半工业性试验。 投入了大量人力、物力进行开发研究。 人们对熔融还原极大的期待，“熔融还原将给钢铁工业 带来革命性的改变”。 至今，只有COREX工艺实现了工业化生产。自1989年11 月第一台COREX装置投入生产到目前仅仅有4台生产装置在运 行中。其他的熔融还原工艺均未进入工业化生产阶段，许多 研究进入“休眠状态”。 一步法遇到困难，目前实现工业化的均是高预还原度的 二步法。 FINEX试验正在进行中，“距离商业化还有一段距离”。 HISMELT试验正在进行中，尚未取得明确结果。
采用自重整技术的HYL—ZR工艺流程图
HYL法产品的典型成分及消耗
3.3 MIDREX法与HYL法比较
注：墨西哥GATANAS厂同时生产的MIDREX和HYL—III装置2004年数据。
3.4 流化床法
3.5 回转窑煤基直接还原法
3.6 煤基隧道窑罐式直接还原法
3.7 转底炉直接还原法
3.8 CIRCORER法
3.9 COREX法
COREX与直接还原联合工艺示意图
3.10 FINEX法
3.11 HISMELT法
3.12 其他熔融还原法
（a）
（b）
（c）
（d）
四．非高炉炼铁技术现状
4.1 世界直接还原生产
各工艺直接还原铁产量分布(%) :
直接还原铁生产按地区产量的分布:
4.2 中国直接还原生产现状
现代直接还原法的分类:
2．2熔融还原工艺的分类
A 按其能源可分为： 氧煤工艺（COREX，FINEX，HISMELT，DIOS，ROMELT 等等）； 电煤工艺（INRED，ELRED，PLASMQSMELT等）. B 按其还原反应完成的过程可分为： 一步法：铁矿物在一个反应器中完成还原及熔化的全过程， 如：DIOS，ROMELT，HISMELT，AUSMELT等。 二步法：铁氧化物的还原与熔化分为两步进行，即铁矿物在一个 反应器中预还原后，再在另一个反应器中进行终还原和熔化，如： COREX，FINEX等。 C 按其终还原反应器的形式可分为： 铁浴法：DIOS，HISMELT，AUSMELT，ROMELT; 填充床法：川崎法; 残焦（CHAR）沸腾床法：COREX，FINEX; 混合床法等。
上世纪50年代，就开展了开发研究； 上世纪80年代与世界同步进行了熔融还原技术的开发研究； 以煤为能源的流化床—竖炉(东北大学，试验室研究)； 铁浴法熔融还原（首钢，半工业性试验）； 铁浴法生产含铬铁水(东北大学，唐钢，工业性试验)； 含碳球团竖炉预还原—竖炉(北京钢铁研究总院、东北大 学、 承德钢铁公司等，半工业性试验)； 含碳球团竖炉预还原—竖炉工艺被列入国家攀登计划，并在承 德钢铁公司进行了半工业性试验，取得了良好的效果。 近年来，由于焦碳供应紧张，价格上涨，环境保护意识的提高， 熔融还原再次成为钢铁工业发展的热门话题。 宝钢引进的COREX法C——3000装置已开工建设； 沙钢、莱钢、淮钢等钢铁企业纷纷计划或筹建熔融还原装置， 同时，国内许多中小型钢铁企业，电炉钢厂急待寻求摆脱焦碳 条件对生产的羁绊，不建精矿粉造块车间，投资省的钢铁生产工艺 技术，熔融还原技术成为首选。 国内非高炉工作者乐观的估计在今后几年内，中国将建成一批 熔融还原生产厂。
5.4 中国非高炉炼铁发展前景及预测
我国在一个相当长的时期内对直接还原铁的需求旺盛； 发挥国内丰富的非焦煤资源优势，同时利用国内及国外 两种铁矿资源，在国内发展直接还原铁生产是十分必要 的，是我国钢铁工业持续发展，实现循环经济，保护环 境的重要环节之一； 我国今后直接还原的发展应以建设规模型（30～50万吨 /年以上）的骨干生产厂为主要方向。 以煤为能源，可以大型化的竖炉直接还原是我国发展直 接还原铁生产发展的主要方向。 熔融还原在我国发展有着广阔前景，其发展的主要动力 是：减轻钢铁生产发展的环境压力和能源的来源转变和 能源的节约。