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直接还原的现状与发展

1概述

通常钢铁企业的炼铁系统由焦化、烧结、高炉工序组成，投资大、

流程长、能耗高是其通病。特别是要用焦炭，全世界炼焦煤仅占煤总储

量的10%左右，随累年高消耗已告匮缺。据联合国环保组织调查，传统

的钢铁工业是严重的污染源，所排放的有害气体(CO、CO、NO、SO)

2x2

造成了使全球转暖、海洋扩大的温室效应。进入21世纪，国际上更严格

的排放标准将出台，焦化的污染势必威胁高炉的生存!近年来人们致力于

开发用烟煤或天然气作还原剂，不用焦炭和庞大的高炉，将铁矿石在固

态还原成海绵铁(SpongeIron)，这种炼铁方法称为直接还原，所得产品

称为直接还原铁DRI(DirectReductionIron)。

2直接还原发展概况

直接还原工业化试验起始于20世纪50年代，出现了不少工艺和方

法，但成功的极少，处于徘徊状态，到60年代后天然气大量开采，1968

年美国法成功，直接还原才得到迅速发展。1970年全球的产量只有80万

t，到1999年，全球产量达到了3860万t，30年增长近50倍(如图1所示)，

这在冶金史上实属罕见。

直接还原生产海绵铁发展的客观原因有：

(1)世界多数国家严重缺乏焦煤，其中不少国家有优质丰富的铁矿以

及天然气和烟煤资源，它们因地制宜地借助本国资源发展直接还原工

厂，如委内瑞拉、印度尼西亚、墨西哥等国有丰富天然气及优质铁矿，

主要发展气基竖炉，以1995年统计为准产量达2829万tp/a，占直接还原

铁总产量的92%。而南非印度新西兰有丰富的烟煤及优质铁矿石，直接

还原以煤基回转窑法为主，虽然产量仅为246万tp/a，但从近年发展趋势

看，大规模的煤基回转窑法生产的直接还原厂正在纷纷建立，印度

Goldstar公司建立了生产能力为22万tp/a的直接还原厂，采用Corex法：

南非Iscor公司建立了生产能力为723万tp/a的直接还原厂，采用SLPRN

法；新西兰厂建立了生产能力为90万tp/a的直接还原厂，采用SLPRN法。

(2)随着电炉短流程生产线的发展，电炉钢产量日益增长。1997年世

界钢产量7.8亿t，氧气转炉钢占57%，电炉钢占30%，平炉钢占13%。近

年世界制钢生产中连铸比迅速增长，已占72.7%，钢铁联合企业优质废

钢减少，发展中国家由于废钢量不足，势必发展直接还原，发达国家涂

层钢用量日增，使拆除返回中有害杂质急增，必须采用掺入30%～50%

的海绵铁来稀释。

(3)近十年来钢铁工业受到高分子材料及硅酸盐材料的挑战，世界钢

产量有停滞不前的趋势，自1988年达到7.83亿t后，始终未有突破。但以

质量性能及品种产品取胜的小型钢厂得到蓬勃发展。电炉钢选择原料，

自然优先选择直接还原铁，如不锈钢厂首先选择低碳铁或煤基回转窑生

产的低碳海绵铁作原料。为发展精品、提高附加值，直接还原低碳海绵

铁用于直接生产电工纯铁、铁氧体及工业铁料。

(4)发展中国家对钢铁需求量迅速增加，要求加快本国钢铁工业的发

展。直接还原——电炉炼钢新流程，为资金和自然资源有限缺乏复杂技

术基础的国家提供了可以代替传统高炉转炉工艺路线，发展立足于本地

区丰富的天然气，非焦煤能源和铁矿资源的钢铁生产新流程。

(5)直接还原技术与电炉、连铸技术组成的钢铁生产短流程可根据本

国资金、能源和需求选择工艺，确立适宜的经济规模，建设周期短、投

资省、生产灵活性大，便于按市场调整产品种类和数量。不仅对发展中

国家有极大的吸引力，同时，发达国家为解决地区性钢材需求和品种调

剂，也存在积极的发展钢铁短流程的小钢厂。

(6)直接还原技术上的新突破，促使其发展。多年困绕回转窑的结圈

问题及余热利用等问题有望在最近获得解决。竖炉废热处理技术的提

高，对天然气硫含量要求更宽松。

19.20%

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17.30%HYLⅢ