直接还原技术的发展及前景

仅 缺 口部 分 就 需 要 ９４ ４万 ｔ 接 还 原 铁 （ 绵 ７． 直 海
我 国天然气 资源 非常 有 限 ， 煤 炭 资源 （ 其 但 尤 是非 焦煤 ）的首选 工艺 。 目前 在 国 内实 施 的工艺 主
铁 ） ０３年我 国从 国外进 口直接还原铁 （ 绵铁 ） 。２０ 海 ２０万 ｔ而 我 国 直 接 还 原 铁 生 产 能 力 仅 为 ６ ５ ， ０ 万 ｔ年 ，０３年产量为 ４ ／ ２０ ， ０万 ｔ远远不 能满足需求 。 ，
收 稿 日期 ：０ １— ９—１ ２１ ０ ６ ・
Ｍｉｒｘ 炉法 是气 基 直接 还 原铁 生 产 技 术 的 ｄｅ 竖
主导工艺 ， 该工艺 由 Ｍｄ ｎ ｏｓ ｉａｄＲ ｓ 公司开发， ｌ 目前
作者简介 ： 汪
远 ， 齐哈尔市北满特钢机 电公 司 ， 齐 助理工程师 。
５ ９
黑
ｐ ｉｔ ｏ ｔ ｅｅｏｍｅｔ ｆ ｉ ｃ ｒｄ ｃ ｏ ｆｒｎ（ Ｒ ）ｔｃｎ ｌ ｈｎ ，ｔ ｅｅｓｙａｄｔｅ ｏｎｓ ｕ ｖｌｐ ｎ ｒ ｔ ｅ ｕｔ ｎ ｏ ｉ ｄ ｏｄ ｅ ｉ ｏ Ｄ Ｉ ｅｈ ｏｏ ｉ Ｃ ｉａ ｈ ｎ ｃｓ ｔ ｎ ｙ ｇ ｎ ｅ ｉ ｈ
第 ３ １卷
第 ４ 期
黑 龙 江 冶 金
Ｖｏ ． １ １３
Ｎ ． ｏ４
２ １ １ ０ 年 １ ２月
Ｈｅ ｏ ｇ ａ ｇ Ｍｅ ｌ ｒｙ ｉ ｎｊ ｎ ｌ ｉ ｔ ｌ ｇ ａｕ
Ｄ ｃ ｍｂ ｒ ２ ｅ ｅ ｅ ０１ １
直 接 还 原 技 术 的发 展 及 前 景
汪 远
Ａｄ ａ ｃ ｎｄ Ｐｒ ｓ ｅ ｔ ｒ ｃ ｄｕ ｔｏ Ｔｅ ｈｎ ｌｇ ｖ ｎ ｅ ａ ｏ ｐ ｃｓ Ｄｉｅ ｔＲｅ ｃ ｉｎ ｃ ｏ ｏ ｙ
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（ ｏｔｅｓ Ｓ ｅｉ Ｓｅｌ ｐ ｃ ｌ ｔｅ Ｇ ｏ ｐＢ ｉ ｎ Ｓ ｅ ｌ ｔ ｏ ，ｔ． Ｎ ｒ ａｔ ｐｃ￣ ｔｅ Ｓ ｅｉ ｅｌ ｒｕ ｅ ｐ ｒｍ Ｓｅ ． Ｌｄ ， ｈ ａＳ ｍａ ｅＣ Ｑ ｑｈ ｅ， ｉ ｎ ｊ ｎ ，６ ０ １Ｃ ｉａ ｉｉａｒＨｅ ｏｇｉ ｇ １ １４ ｈｎ ） ｌ ａ
还原成 海绵 铁 。
１２ 煤基 直接还 原 ．
２ 直接还原铁 生产在我 国的发展前景
我 国是全 球 最 大 的产 钢 国 和废 钢 消 费 国 ， 也 是 废 钢 资 源 短 缺 的 国家 。２ ０ ０ ３年 我 国产 钢 ２ ２ ．２
亿 ｔ成为全 球第 一个 年产钢 量 突破 ２亿 ｔ 国家 ， ， 的 并连续 近 ｌ Ｏ年 保 持 钢 产 量 世 界 第 一 。据 统 计
齐齐 哈尔 １ １４ ） ６ ０ １ （ 北特 钢集 团北 满特 殊钢 有 限公 司 ，黑龙江 东
摘
要： 简要 阐述 了直接还原技术 的发展及分类 ， 并对 主要 直接还 原法做了较为详细的介绍 。概述 了我 国当前
钢铁工业 的现状 ， 出了我 国发展 直接还原铁 （ Ｒ ） 术的必要 性和紧迫性 ， 指 Ｄ Ｉ技 展望 了直接还原铁技术 在新世纪 的发展前 景。 关键 词 ： 直接还原 ； 海绵铁 ； 发展前 景
龙
江
冶
金
第３ １卷
已发 展成 为 占直接 还原 铁市场 ６ ％ 以上 的主 要方 ０
或地 区性 丰 富 的焦 炉 煤 气 资 源 等 ， 当 的 发 展 气 适 基直 接还原 技术 也是 可行 的 。
该工艺 的主 要 优 点 是 ： 程 短 、 资 省 、 耗 流 投 能
法。还原气使 用天然气经催化裂化制取 ， 裂化 剂
（ ） ａｔ ｅ 法 １Ｆｓ ｔ ｍ
但 却 不是钢 铁 强 国 ， 钢铁 产 品 在 国际 市 场 上 竞 争
力不 强 ， 钢材 品种 和质 量 方 面 ， 在 还不 能 适应 国 民
Ｆ ｓ ｅ 法 是采 用环 形 回转 炉 生产直 接还 原铁 ａｔ ｔ ｍ
的一 种方 法 。该 方 法 用 煤 粉 和 铁 矿 粉 作 原 料 ， 煤 炭 和还原 球 团矿在 炉 中不 依靠 焦 炭 和 天然 气 而实 现 高温还 原 。铁 精 矿 、 粉 和黏 结 剂 经 混 和搅 拌 煤
１ １ 气 基直 接还原 ．
气基 直 接还 原 法 是 一 种 以气 体 （ 要 指 天 然 主 气） 做还 原剂 的直 接还 原工 艺 。其 主要 优 点 是 ： 生 产 效率 高 、 能耗 低 、 作 容 易 ， 直接 还 原 铁 生产 操 是
最 主要 的方法 ， 占 Ｄ Ｉ 约 Ｒ 总产 量 的 ９ ％ 以上 。但 ０
ｕ ｇ ｎ ｙ，ｐ ｏ ｐ ｃ ｆｄｒ ｃ ｅ ｕ ｔｏ ｒｎ ｔ ｃ ｏｏ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｉ ｗ ｅ ｔ ｒ ． ｒｅ ｃ ｒ ｓ ｅ ｔｏ ｉｅ ｔｒ ｄ ｃｉ ｎ ｉｏ ｅ ｈｎ ｌ ｇ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｎ ｎｅ ｃ ｎ ｕ ｙ ｙ Ｋｅ Ｗ ｏ ｄｓ ｄ ｒ ｃ ｅ ｕ ｔｏ ｙ ｒ ： ｉｅ ｔｒ ｄ ｃ ｉｎ；ｓ ｎ ｅ ｉｏ ｐｏ ｇ ｒ ｎ；ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｏ ｐｅ ｔ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｐｒ ｓ ｃ
采 用炉 顶煤气 。球 团或 块 矿 在竖 炉 内被天 然 气 还 原， 生成 Ｄ Ｉ 由于该 工 艺 要求 有 充 裕 的 天然 气 ， Ｒ。 且 生产 指标 较 高 ， 因此 在 我 国天 然 气 富裕 的地 区
可 适 当发展 。
少 、 本低 。此 外 ， 球 的低 温 干燥 固结 取代 了高 成 生 温焙 烧作业 ， 少 了耐 高温 设备 ， 高 了设 备 的作 减 提 业率 ， 有利 于 回转窑 的连续 稳定 生产 。
源， 因为要 消耗大 量 的 电力 ， 目前 多 已停 产 。而 另 两 类方 法是 直 接 还 原 铁 生 产 的 主要 方 法 ， 介 绍 现
如下 ：
直接 还原 是指 铁 矿石 或 含 铁 氧 化物 在 低 于 熔 化温 度之 下还 原成 金 属 产 品 的炼 铁 过 程 。其 所 得 的产 品称 为直 接 还 原铁 （ Ｒ ） 也 称 海 绵铁 。Ｄ Ｉ Ｄ Ｉ， Ｒ 由 于其成 分稳 定 ， 害 元 素 含量 低 ， 有 特别 是 不 易 氧 化 的金属 夹杂 元素 少 ， 度 均 匀 ， 仅 可 以补 充 废 粒 不 钢 资源 的不足 ， 而且 作为 电炉炼钢 的原料 和转 炉 炼 钢 的冷却 剂 ， 对保 证 钢 材 的质量 ， 别 是 合 金 钢 的 特 质量， 起着不 可替代 的作 用 ， 钢的优质原 料 。 是炼
原 三大 类 。其 中 ， 电热 直 接 还 原 以 电力 为 主 要 能
也在不断向紧凑化 、 高效化 、 连续化 、 洁净 化及 高
对环 境友 好 的方 向发 展 。 为 了克 服 高 炉炼 铁 的 种 种缺 点 ， 出现 了多 种非 高 炉 炼 铁法 ， 中最 重 要 的 其
方法 之一 便是 直 接还 原炼 铁法 。
因受 地理 分 布 的局 限 ， 方法 主 要 分布 在 中 东 、 该 南 美 等天然 气 资源 丰 富 的地 区 。代表 工 艺有 Ｍｉ ｘ竖
炉法 、 反应 灌 法 、 态化 法等 。 液
（ ） ｄｅ １ Ｍｉ ｘ竖炉 法 ｒ
１ 直 接 还 原 生产 工 艺 的 发 展
当前世 界上 的直 接 还 原 冶炼 工艺 有 ４ ０多 种 ，
（） Ｙ ２ Ｈ Ｌ反 应灌 法
ＨＹ Ｌ反应 灌流 程采用 Ｋ Ｌ Ｏ Ｅ Ｌ Ｇ蒸 汽转 化制 气 技术 ， 原料天 然气 首先 用 活性 炭 脱硫 ， 然后 与 过 量 水 蒸气 混合 ， ８ ０ 在 ５ ℃下进行 催 化裂 化反 应 。反 应 罐 组 由 ４个 反 应 灌 组 成 。灌 顶 设 有 装 料 口， 底 灌 设 有卸 料 口。反 应灌 之 间有 一套 复 杂 的还原 气 管 路 相连 接 。还 原 气 排 出冷 却 管 后 ， 先 经 过 冷 却 首 脱水 ， 然后 进 入 还 原 气 预 热 器 进 行 加 热 。高 温 还 原气通 入 主还 原 灌 ， 经 过 预 热 和 预 还 原 的 矿 石 将
我 国虽 然 是 世 界 第 一 产 钢 大 国 和耗 钢 大 国 ，
要有 ： 隧道 窑 工 艺 、 转 窑 工 艺 和 倒 焰 窑 工 艺 等 ， 回 其 中机械 化 、 自动化 程度 较 高 的 Ｆｓ ｅ 法 和冷 固 ａｔ ｔ ｍ 结球 团 回转窑 法都是 先进 、 可靠 、 济 的工艺 。 经
将 对钢铁 工业 的发 展产 生深 远影 响 。２ １世纪 必将
是 铁直 接还原 技术 快速 发展 的世 纪 。
（） ２ 冷固结球团回转窑法
由原 中南工 业大 学 与鲁 中冶金 矿 山 公 司共 同
研 制开 发 的冷 固结 球 团 回转 窑法 是 一 项 新 工 艺 、
新 技术 ， 煤 基 回转 窑 法 还 原 工 艺 的 一 次 革 命 。 是
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅ ｐ ｐ ｒｂ ｅ ｙ ｄ ｓ ｒ ｅ ｈ ｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔ ｆ ｉｅ ｔ ｅ ｕ ｔ ｎ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｌ ｓｉ ｃ ｔ ｎ ｓｒ ｃ ： ｈ ａ ｅ ￣ ｆ ｅ ｃ ｉ ｓｔ ｅ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｒ ｃ ｄ ｃｉ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ａ ｄ ｃａ ｓｆ ａ ｉ ｌ ｂ ｏ ｄ ｒ ｏ ｉ ｏ ａ ｄ ｔ ｅ ｍａｎ ｄ ｒｃ ｄ ｃｉｎ ｐ ｏ ｅ ｓｉ ｅ ａｌ ｒ ｖ ｅ ｈ ｎ ’ ｏ ｎ ｔ ｅ ｉ ｄ ｓｒ ｔ ｒ ｓ ｎ ｎ ｎ ｈ ｉ ｉ ｔ ｅ ｕ ｔ ｒ ｃ ｓ ｎ ｄ ｔｉ ， ｅ ｉｗｓＣ ｉ ａ Ｓｉ ｎ ａ ｄ ｓｅ ｌ ｎ ｕ ｔ ａ ｅ ｅ ｔ ｄ ｅ ｒ ｏ ｒ ｙ ｐ ａ
目前 ， 铁工 业规 模 在 不 断 扩 大 ， 钢 钢铁 生 产 技 术处 于 不断 发 展 和 完 善 之 中 ， 铁 生 产 工 艺 流 程 钢
而 应 用 于 工 业 生 产 的就 达 到 了 ２ ０多 种 。在 众 多
的冶炼 工艺 中 ， 照 主体 能 源 的不 同 ， 按 我们 可 将其 分 为气 基直 接 还 原 、 基 直 接 还 原 和 电 热 直 接 还 煤
器造 球 后直接 装入 干燥 器 或 转底 炉 。在 １２ ０～１ ５
经济 的发 展要求 ， 国每 年还要 从 国外进 口钢 材 ４ 我
千余万 ｔ主要是优质钢和特种钢） 而海绵铁正是 （ ，
生产 优质 钢和 特种钢 的必 备原 材料 之一 。
３０ 的 高 温 下 ， 着 炉 底 的旋 转 ， 有 ９ ％ ～ ５％ 随 约 ０ ９ ％的 氧 化 铁 被 还 原 成 Ｄ Ｉ 炉 料 依 次 经 过 预 ５ Ｒ。
２ ０ 我 国钢 铁 企业 生产 回收 的废钢 铁 １１８万 ０ ３年 ２
ｔ非生 产 回收废钢铁 ３４万 ｔ合 计 为 １ ０ ， ７ ， ２万 ｔ同 ５ ， 比增 长 １８ ｔ而全 年炼 钢消耗废 钢 ４６０万 ｔ辅 ５万 ； ５ ， 助炼 钢消 耗 废 钢 １０万 ｔ共 消 耗 废 钢 ４７０万 ｔ ０ ， ５ 。 如果按 照 ３％ 的 比例配直接还原铁 （ ０ 海绵铁 ） 的话 ，
热、 还原 区 、 中性 区 ， 应 完 毕 后 卸 入 砌 有 耐 火 材 反
３ 结 语
（） １ 直接还 原技 术 自从 问世 以来 发展 迅猛 ， 虽
料 的热 运输罐 内或快速 冷却 。
然 在较 短 的一 段 时期 内还 不 能 与传 统 的高 炉 炼铁 工 艺相 抗衡 ， 随着其 工 艺 的逐 步 完善 和 发展 ， 但 必