非高炉炼铁直接还原工艺

　　直接还原工艺分气基法和煤基法两大类。气基法是用H2和CO气体作为还原剂，在竖炉、流化床内将铁矿石中的氧化铁还原成海绵铁，主要有Midrex法、HYL法、FIOR法等。煤基法是用煤作还原剂，在回转窑、隧道窑等设备内将铁矿石中的氧化铁还原，主要有SL/RN、DRC法等。

　　煤基法的基本原理是利用煤和氧化铁间的固－固相反应，其不可避免的具有反应速度慢、生产率低、热效率低、能耗高、产品杂质较多等缺点，因此发展较为缓慢。

　　目前，国际上主流的直接还原工艺为气基竖炉直接还原工艺（≥75%），主要有Midrex工艺和HYL工艺。目前已投产的Midrex竖炉和HYL竖炉基本上都是采用天然气重整的方法制取还原气，进而还原铁矿石，仅南非SALDANHA厂的Midrex竖炉采用的是COREX煤气。Midrex工艺采用的是低压竖炉（0.1MPa）和天然气炉外重整的方法，重整炉占地、投资、运行费用较高；HYL工艺采用的是高压竖炉（>0.65MPa）天然气重整的方法，对H2/CO比和温度要求较为严格，通常要求还原气温度>1050℃、H2/CO≥4。

　　中国的直接还原工艺发展缓慢，主要是以回转窑、隧道窑等煤基法生产工艺为主，能耗高，设备能力小，*大年产量仅60万t。气基竖炉直接还原工艺在中国尚没有工业生产装置投产，中冶赛迪1978年在成都建设了中国*座直接还原竖炉试验装置，采用的是天然气进转化炉重整的方法制备还原气。

　　目前，国外Midrex工艺和HYL工艺的发展主要向竖炉大型化方向发展，其竖炉*大的单炉设计能力已达到250万t/a，同时，由于国外竖炉多建在天然气资源丰富的地区，尚无专门针对焦炉煤气、煤造气等煤为制气原料的竖炉装置投产。

　　由于中国多煤少天然气的资源特点，因此发展利用煤制气、焦炉煤气加大型化竖炉作为中国直接还原技术发展的主流方向已成为绝大多数冶金工作者的共识。适合中国的以煤为制气能源的大型化气基竖炉直接还原技术的发展趋势主要体现在以下几个方面：

　　1）大型竖炉国产化。目前世界上主流的Midrex工艺和HYL工艺，由于技术垄断和知识产权保护等相关问题，其竖炉技术的引进费用较高。只有将大型竖炉国产化，才能发展出适合中国的直接还原技术。

　　2）工艺流程简单化。由于目前世界上尚没有以煤造气、焦炉煤气等煤为制气原料的竖炉装置投产，同时一些相关的工艺设想均存在工艺复杂、还原气H2/CO要求高、工艺制约环节多等不足。因此，简化工艺流程，减少制约环节是当前中国气基竖炉直接还原技术发展的重点。

　　3）工业富余煤气的回收利用。冶金、焦化、化工等领域，存在大量的富含CH4、H2的富余煤气，如焦炉煤气、甲醇驰放气等。如能将这部分煤气用于竖炉直接还原，既可以生产附加价值较高的海绵铁，又可以减少工业气体的排放，经济、环保、安全方面的优势十分明显，同时也符合绿色磷铁冶金的发展方向。且这部分气体为工业富余气体，省去了前端的制气工序，工艺流程大为精简。