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炉料在还原带大约停留6h，在整个炉内停留时间约10h。

（2）Midrex工艺要求铁矿石粒度适宜且均匀，粒度过大会影响CO和H2的扩散使反应速度降低；粒度过小，透气性差，还原气分布不均匀，一般小于5mm粉末的含量不能大于5％。同时对于铁矿石的品位要求也高，这是直接还原生产海绵铁的通病，对于矿石中的S和Ti的含量要求也很严。

（3）相比较HYL－III而言，Midrex工艺重整炉处理气体体积为每吨海绵铁1810m3，体积大，造价相对较高。

（4） Midrex竖炉对铁矿的硫含量有一定限制，否则含硫炉顶气进入重整炉将造成裂解催化剂失效。

（5）炉身结构复杂,Midrex竖炉结构复杂，炉内设有冷却气体分配器和海绵铁破碎器。

4.3 HYL-III 工艺

HYL-III工艺2009年所生产的直接还原铁产量占世界直接还原铁12.40％，其工艺具有以下优点：

（1）采用高压操作，炉内最高压力大600kPa;

（2）以水蒸气为裂化剂，不存在裂化剂引起催化剂硫中毒的问题； （3）竖炉运转失常时，不影响还原气转化炉的工作；

(4)在对设备不做大改动的前提下，可改换转化炉的工作方式。

但HYL也存在一些缺点，就是法海绵铁含碳高，不易再氧化。但产品质量不均匀，热耗大等缺点。

4.4 SL-RN 工艺

SL-RN 工艺作为仅次于Midrex 工艺的直接还原法，2009年其产量占世界直接还原铁的26.89%，可省去炼焦，与气体还原剂法竖炉相比，不用制气，因此大大简化了钢铁生产的工艺流程。同时，这种方法用途广泛，对原料适应性强，不仅可以处理一般

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铁矿石，还可以处理多金属共生的复合矿，还可以使用块矿、球团矿、转炉炉尘、瓦斯泥、硫酸渣等。但是，回转炉法存在着炉内易结圈、生产效率低、返煤合理利用等问题，有待进一步解决。

4.5 Corex 工艺

Corex 工艺作为最早进行工业化生产的熔融还原工艺，具有如下优点：

（1）用于Corex 炼铁的入炉原材料来源广泛, 灵活性强; 可用非焦化煤来代替焦炭; 可吃各种铁矿石如块矿、球团矿、烧结矿、混合矿等。

（2）Corex法生产出的铁水与高炉铁水具有同样的质量，Corex排出气体几乎木含有危险物质, 不污染环境, 而且还可用作冶金厂的能量再利用。

（3）Corex 炼铁的利用系数早已超过高炉利用系数的50 %左右。

（4）实际生产中铁的操作灵, Corex 炼活性大: 该厂可以在30 分钟内停产, 4 小时之内又可恢复到满负荷生产。

但是原燃料要求苛刻、基建投资高、设备故障多、副产煤气处理复杂，与该技术的持有者－奥钢联宣传的优点反差很大，使人们感到它尚未达到完全成熟的程度。

4.6 Finex 工艺

技术是在Corex技术基础上进一步发展起来的新工艺，前者使用块矿、球团，后者全部使用粉矿。Finex流程利用Corex技术的优点，与高炉流程比较各项经济指标更具优越性：节约资源和能源。污染排放少，对环境污染小；直接用煤；输出煤气利用价值高．可在冶金生产和能源企业广泛利用；熔化气化炉技术成熟，可直接用煤；所产铁水的质量与高炉基本相同；操作灵活。但该工艺仍存在一些缺点，如比较依赖焦炭，燃料比较高，建厂投资高等缺点[11]。

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第五章 中国非高炉发展现状及未来展望

5.1 直接还原铁工艺

我国的直接还原铁生产的研究开发开始于1958年, 但在很长的时间内是以利用当地资源建设地方小型钢铁生产线为目的。同时，我国电炉钢产量长期以来占钢铁总产量的比例远低于世界的平均水平, 我国吨钢生产消耗的废钢量也远于世界的平均水平, 所以, 过去废钢的短缺对我国钢铁生产和钢铁工业的发展的压力及影响未明显显现. 随着我国钢铁工业的快速发展, 废钢的短缺逐渐成为影响我国钢铁工业发展的因素之一据预测, 我国2005年废钢短缺达50万吨, 到2015年我国的废钢仍要依靠进口来满足国内钢铁生产的需要。

多年来, 我国对直接还原铁技术进行了大量开发、研究, 取得了众多成果, 为直接还原铁技术发展奠定了基础。直接还原铁是我国钢铁技术发展中最活跃、最受关注方向之一。

5.1.1受高品位铁矿、天然气资源短缺的制约

我国直接还原的发展主要集中在直接以煤为还原剂的煤基直接还原工艺。多年来,直接还原的发展热潮持续强劲, 但成效甚微, 至今我国DR l年生产量未超过60万吨。

目前, 我国已建成一批直接还原铁生产厂，如: 天津钢管、富蕴金山矿业、密云、鲁中、喀左等5个回转窑直接还原厂， 分布于新疆、山西、河北、辽宁、吉林、河南、上海、内蒙、云南、山东等十多个省、区的隧道窑直接还原厂。到2009年底, 已建成、规划建设的隧道窑200多座, 设计年产能超过400万吨, 且建设热潮有增无减。具不完全统计, 目前约70多个单位规划建设产能5 ~ 30万吨/年的隧道窑直接还原铁厂。上述直接还原厂, 除天津钢管、富蕴金山矿业回转窑单机生产能力15万吨/年外, 其余生产装置单机能力均低于7.5万吨/年。

近两年来, 我国DR I的产量全部是隧道窑产品, 约40% 产品达不到我国炼钢用直接还原铁H 90 的标准 , 且质量不稳定, 电炉使用低质量的DR I使炼钢的能耗大幅度

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上升, 严重影响了直接还原铁的应用和发展。我国直接还原发展热潮持续强劲, 但成效甚微, 我国至今还没有工业化气基竖炉直接还原铁生产线。探寻正确、有效工艺方法是我国直接还原发展的重要课题。 5.1.2回转窑结圈问题已得到解决

天津钢管在引进DRC技术的基础上, 进行了大量改造, 技术上有了重大进步, 年产量最高超过设计产量20%, 煤耗仅850~ 900kg / tDR I, 尾气余热发电进一步降低了能耗, 在使用TFe68% 球团时, 产品TFe> 9410%, 金属化率> 9310%, S、P <01015%, S iO2 ~ 110%, 回转窑生产指标世界领先。自行开发的链篦机) 回转窑法 实现了工业化, 煤耗仅900 ~950kg / tDR I。

然而, 回转窑法对原燃料的要求苛刻, 单位产能投资高, 运行费用高, 生产运行的稳定难度大, 难以实现自动化生产, 规模难以扩大, 难以成为我国DR I发展的主体工艺, 仅是在资源适宜、中小规模需求条件下可供选择的方法。

5.1.3隧道窑法在我国异常发展

隧道窑法因技术含量低, 适合于小规模生产, 投资小, 符合小型企业投资需要, 近年来在我国得到异常迅速的发展。但隧道窑法单机产能小, 能耗高, 污染严重, 产品质量差(主要表现为TFe低, SiO2 含量高), 从国民经济发展节能减排、保护环境的基本原则出发, 隧道窑生产炼钢用直接还原铁不可能成为我国直接还原发展的方向。解决隧道窑能耗、环保问题是隧道窑法生存和发展的重大课题。 5.1.4转底炉法发展迅速

从上世纪80年代开始, 我国对转底炉煤基直接还原技术进行了大量研究, 先后在舞阳、鞍山、河南等地建成试验装置或工业化试生产装置多座, 但均未实现工业化生产。近年来, 随着钢铁工业发展、环境保护的需要,含铁尘泥的处理和复合矿综合利用以及扩大产能的需要, 转底炉工艺受到人们的关注。用于复合矿的综合利用, 含铁粉尘利用, 生产预还原炉料 多座转底炉已投产或即将投产, 转底炉在我国出现发展热潮。