煤基直接还原炼铁

冶金术语

煤基直接还原炼铁是指以煤为主要能源，在高温下将铁矿石还原成金属铁的工艺。由于80%的气基直接还原工艺必须依赖于天然气，因此在天然气资源有限，煤资源丰富的国家和地区，以煤作为还原剂发展还原铁技术已成为发展的趋势。煤基直接还原代表工艺有回转窑法、转底炉法、隧道窑法。

简史

早在1907年曾提出用煤制备煤气的回转窑直接还原法。1926年出现了生铁水泥法又称巴赛特(Basset)法，用回转窑生产铁水，1931年首先在西班牙投入工业生产。1930年Krupp公司开发了Krupp—Renn法又称回转窑粒铁法，但这种方法除朝鲜仍在沿用外，其余的同类设备均已停止生产。Krupp公司于1957年在Krupp—Renn法基础上发展的直接还原法称Krupp—CODIR法。于1973年在南非邓斯沃特钢铁公司建成年产15万t工业装置。由Lurgi公司于1964年创立的SL—RN法由SL(Speleco—lurgi)法和RN(Republic Speel—NaTinalleal)法合并而成，1970年在新西兰建成年产12万t工业装置。SL—RN法除生产炼钢用直接还原铁外，还广泛用于多元素复合矿、含铁粉尘的综合利用。DRC法则是由戴维麦基(Duvy Mckee)公司开发，并于1983年为南非斯考(SCAW)金属公司建成年产7．5万t工业装置。ACCAR法是由美国阿利斯一哈默公司开发的，是一种使用煤、油和天然气的回转窑直接还原法，1983年为印度奥利萨(orissa)海绵铁厂建成年产15万t工业装置。该厂于1988年已改用100%煤作燃料和还原剂。

煤基直接还原法

(1)Hoganas法。1908年由瑞典Hoganas公司开发，生产含铁97%～98%的海绵铁，用作粉末冶金的或特殊钢原料。

(2)煤基竖炉(K—M)法。1968年由意大利达涅利公司与瑞士蒙特福诺公司合作，1971年成立KinglorMetor矿冶公司开展煤还原竖炉法研究，1981年为缅甸建成年产2万t工业装置。

(3)EDR(Midrex电热)法。Midrex公司研究出的用煤作还原剂的竖炉还原法。1977年开始扩大试验，该法适于低电价地区。

(4)转底炉(Inmeteco、Fasl—met)法。1960年Midrex公司和罗斯公司把转底炉用于直接还原，称法斯特米特(Fastmet)法。1974年建成试验装置1978年正常运行。1978年加拿大国际镍(集团)公司(INCO)开发的转底炉法称为Inmeteco法，建成年产8万t工厂生产至今。1985年德国曼内斯曼-德马克公司买下该项专利并继续同加拿大INCO合作。它们为泰国纳特伦特钢厂建设了年产50万t工业装置。预计1999年投产。

近年来煤基直接还原炼铁发展较快，1997年世界上该法的产量达364万t。

回转窑直接还原法

回转窑直接还原法主要设备由原料破碎、筛分系统、回转窑、冷却筒、磁选分离系统、烟气处理系统组成。煤和铁矿石由回转窑加料端加入，铁矿石在窑内经干燥、预热、还原经冷却筒排出，进入磁选分离系统将>3mm成品送入成品仓，<3mm磁性粉入-料仓经压块机压块。烟气经烟气除尘系统除尘、回收热量后排入大气。

隧道窑直接还原法

隧道窑直接还原法(Hoganas法)是铁精粉与还原剂在圆筒形反应罐内进行还原．反应罐装在有燃烧室和小车可以从中通过的隧道窑内加热，反应罐冷却后出窑倒罐取出直接还原铁管，用机械刷清除管内外粘附的非金属物质的颗粒。反应罐在窑内总运行时间包括加热、还原、冷却共48h左右。

外热式竖炉直接还原法

外热式竖炉直接还原法(KM法) 是目竖炉形式进行生产，炉内还原室是一个用碳化砗做的垂直矩形简体，有6个反应罐，铁矿石和固体还原剂装入还原室内。在炉体底部，外部逐渐变细。碳化硅炉体由一个带有耐业材料的钢壳包围着，这个钢壳稍大一监，但是与碳化硅炉体的形状一样。在两者之间形成一个环形空间，作为燃烧室。环形燃烧室内的辐射烧嘴提供的热量通过碳化硅蹙传给了炉料。炉身上部足预热区，用耐热钢制成。还原区下面是冷却装置。从还原区出来的惰性气津在此冷却，然后经过冷却区循环。已金属比的产品经过闭锁漏斗排出。

煤基法竖炉直接还原

因流行的几种工艺的能耗等主要技术经济指标比高炉炼铁落后，有人断言非高炉炼铁的能耗一定要高于高炉炼铁，呼吁我国不要再上这种项目。其实我国直接还原、熔融还原发展艰难主要是工艺问题。高炉炼铁实际上就是一种煤基法竖炉炼铁工艺，只是以焦炭为主要能源，有利有弊。这种工艺经数百年发展，技术先进，生产效率较高，能耗较低。理论研究和生产实践均可证明，继承和发展高炉炼铁工艺、装备，在此基础上改进的煤基法竖炉，能耗低于高炉炼铁。通过发展煤基竖炉工艺，定能提高DRI 竞争力，促进冶金产业技术进步。

DRI 是将铁矿石在固态直接还原为铁，由于比高炉生产铁水温度低，渗碳少，碳含量相当于钢，也叫直接炼钢；但因 Si、Al 和 S、P、Mn、Mg 等元素仍以氧化物形态存在，化学成分不符合钢的要求，还须在电炉和其他装置中进一步熔炼，也属二步法炼钢。不过，由于减少了渗碳-脱碳这个过程，DRI-EAF 流程炼钢理应比高炉-转炉流程能耗低、三废排放少。

未来发展方向

煤基直接还原炼铁以回转窑为主，也是最主要的煤基直接还原炼铁工艺，另外还存在隧道窑直接还原炼铁工艺。近年来以处理钢铁厂废弃物的转底炉工艺，我国也在尝试变成直接还原炼铁工艺。

总的来说，煤基直接还原炼铁的工艺还存在较多问题，至今没有一种高效的低能耗的直接还原炼铁工艺，直接导致煤基直接还原炼铁技术和产能发展缓慢。近年来，国家限制高炉炼铁技术的发展政策，使得煤基直接还原炼铁的工业化有所抬头。

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