直接还原铁在我国如何发展？【转帖】

老翻砂匠

我国对直接还原铁技术的探索、开发、研究已超过50年，因受资源条件的限制，虽然投入的人力物力巨大，但成效甚微。不过，我国铁矿精选技术、煤制气技术日益成熟，为直接还原铁的发展奠定了可靠的资源和技术基础，直接还原铁技术有望在我国得到发展。

直接还原铁在我国频频受挫

从2013年以来，我国直接还原铁产量近似为零，这与我国粗钢产量世界第一大国的地位极不相称，影响了我国洁净钢生产和装备制造业的发展。我国直接还原的发展现状主要有以下表现：

回转窑法技术成熟，因缺乏高品位铁矿/球团原料，全部被迫停产。截至2014年底，我国曾建成煤基回转窑直接还原铁生产线6条（天津钢管2条，新疆富蕴1条，北京密云、山东莱芜、辽宁喀左各1条），年总产能约65万吨。

天津钢管公司引进英国戴维公司2条“DRC” ф4.80m×80m直接还原回转窑，以块矿或氧化球团为原料，以褐煤为还原剂和燃料，生产炼钢用直接还原铁。该回转窑生产指标良好，运行稳定，环境条件达到世界回转窑法的最佳；但因采用进口高品位球团为原料，难以维持经济运行，被迫停产。

国内其余的回转窑均为我国自主开发的链箅机—回转窑（一步法回转窑直接还原铁生产技术），以铁精矿粉为原料，经造球—球团链箅机干燥、固结—加煤在回转窑内还原。该法因回转窑尾气含有CO和煤的挥发分，无法保证球团在链箅机上实现有效氧化固结，进入回转窑的球团的抗压强度，尤其是球团的耐磨强度难以达到回转窑对入窑球团强度的要求。回转窑生产稳定性差，黏结、结圈事故频发，生产未达到人们的预期，先后被迫停产。

隧道窑法曾异常发展，因原料、能耗、环保等问题已全部停产。煤基隧道窑罐式法是传统的粉末冶金还原铁粉还原铁的生产方法，前几年在我国曾经异常发展，建成隧道窑生产线数百条，总产能超过200万吨/年。但这些隧道窑直接还原铁生产线多遭遇铁矿原料品位低的问题，产品难以满足炼钢生产对直接还原铁的最低要求。

隧道窑法能耗高，对环境的负面影响大，单机年生产能力过小（通常小于3.0万吨/年），产品质量稳定性差，难以满足炼钢生产的质量稳定、可批量供应的要求，逐步停产。目前，我国炼钢用直接还原铁的隧道窑生产线几乎全部停产。

气基竖炉直接还原开发因原料及还原气问题频频受挫，至今未能实现工业化生产。早在上世纪70年代，我国自行设计、建设了处理钒钛磁铁矿球团的5m3气基竖炉，试验顺利成功，仅因天然气资源问题被迫终止。后来，陆续也有气基竖炉工业化、半工业化试验的研究，但都未能进一步开发。

2012年，山西中晋公司在左权筹备建设100万吨/年焦化和以焦炉煤气为还原气的气基竖炉年产30万吨直接还原铁生产线。2015年工程建设已接近完成，但因焦炭价格急剧下降，丧失维持经济运行的条件而被迫停工。

自2005年开始，辽宁、吉林、内蒙、安徽、山西等地均有筹备建设煤制气———气基竖炉直接还原铁生产线的规划或建设项目，但均由于高品位铁原料来源受限、制气系统造价过高等原因未能实施。

直接还原铁的品质是影响我国直接还原铁发展的重要因素。在世界钢铁业中，直接还原铁是公认的炼钢生产的优质原料，生产洁净钢、优质钢最佳残留元素的稀释剂；进口的直接还原铁（DRI、HBI）在国内炼钢生产中也是受欢迎的原料。然而，在我国国内生产的直接还原铁因原料含铁较低，产品质量难以满足电炉生产洁净钢、优质钢的要求，在电炉钢厂不受欢迎，成为影响我国直接还原铁产业发展的重要原因之一。

总结我国直接还原铁技术开发、生产的经验、教训，业内的主流认识是：我国发展直接还原铁生产必须坚持高质量、高品质的路线。直接还原铁产品应保证TFe≥92.0%、S≤0.0150%、P≤0.0150%、SiO2≤3.00%，残留元素低。我国现行炼钢用直接还原铁标准难以满足炼钢生产，尤其是洁净钢生产对直接还原铁的要求，应予修订。以动力煤为原料的制气技术和磁铁矿精选技术的成熟，使我国具备了发展气基竖炉生产直接还原铁的资源条件。煤制气—气基竖炉是我国发展直接还原铁生产的主导方向。

直接还原铁助力绿色钢铁

发展直接还原铁生产是解决钢铁工业环境压力的有效途径之一。我国是世界钢铁生产第一大国，粗钢产量约占世界粗钢总产量的50%。我国的钢铁产量中90%是采用传统的高炉—转炉流程（长流程）生产的，传统的高炉—转炉钢铁生产长流程依赖煤炭资源中仅占5.0%的焦煤为主要能源，能耗高，对环境的负面影响大。我国钢铁工业的铁钢比大于0.950，即我国吨粗钢消耗生铁高达950kg，扣除中国后世界钢铁工业的铁钢比仅为0.700，工业化国家的铁钢比仅为0.500。这是我国粗钢能耗远高于世界平均钢铁粗钢能耗的主要原因，成为制约钢铁工业发展的重要因素之一。

发展直接还原，推进钢铁生产短流程发展，是钢铁工业改善能源结构，减少钢铁生产对焦煤的依赖、减少CO2排放的有效途径，直接还原产品含碳量远低于高炉铁水的含碳量，仅炼钢脱碳工序吨钢可减少CO2排放120千克～150千克。

发展直接还原铁生产是改善钢铁产品结构的有效途径之一。我国是世界钢铁生产第一大国，但我国洁净钢、优质钢的生产远落后于先进的工业化国家，洁净钢、优质钢的品种、数量和品质远不能满足国民经济发展和国防建设的需要，成为我国钢铁工业的短板。发展直接还原，推动钢铁生产短流程或称为紧凑流程发展，是推动和促进洁净钢、优质钢生产的发展，促进我国钢铁产品结构改善的重要方向之一。

用铁矿石或铁精矿通过直接还原生产的高品质直接还原铁（TFe＞95.00%,SiO2＜3.00%）以及直接还原铁生产的高品质纯铁(TFe＞99.95%，非铁元素总量＜0.050%)作为生产洁净钢、优质钢的原料，可大幅度降低炼钢生产脱碳的任务，大幅度降低钢水中残留元素的含量；而且可以在残留元素的含量准确已知的条件下冶炼，大幅度提高洁净钢、优质钢冶炼的命中率，提高炼钢生产效率，提高洁净钢、优质钢的质量和品质，降低洁净钢、优质钢的生产成本。

直接还原铁未来发展可期

我国已具备发展直接还原铁生产的资源条件。一是煤制气技术成熟。经过与煤化工行业的沟通，以动力煤为原料，低压气化生产气基竖炉还原气（H2+CO＞92%，H2O+CO2＜4.0%，CH4≥2.0%）技术是成熟的，净还原气生产成本可控制在≤0.55元/标准立方米，可以满足气基直接还原铁竖炉生产的需要。

二是磁铁矿精选技术成熟。多年来，东北大学为解决我国发展直接还原铁缺乏高品位铁精矿的问题，成功开发了铁精矿的精选技术。工业化生产线生产表明，以TFe品位65%～67%的普通铁精矿为原料，采用单一磁选可以获得TFe品位70.50%～71.00%、SiO2含量<2.00%、P<0.005%、S含量为0.035%的高纯铁精矿，铁总回收率＞93%，高纯铁精矿生产成本在50.0元/吨～60.0元/吨，为我国发展直接还原铁奠定了资源基础。

钢铁工业和装备制造业的健康绿色发展，对直接还原铁需求旺盛。我国是世界装备制造业大国，装备制造业通常采用废钢为原料生产铸、锻件坯料，需要高品质的直接还原铁作为废钢残留元素的稀释剂，以保证铸、锻件坯料化学成分的稳定、合格。我国没有直接还原铁生产，迫使一些装备制造业工厂不得不用钢坯作为原料生产铸、锻件坯料，不仅造成生产成本大幅度上涨，同时造成资源的浪费。

据中国废钢铁应用协会统计和估算，目前我国直接还原铁的年需求量约为1000万吨～1500万吨。

直接还原是多金属复合矿综合利用的有效手段。我国多金属复合铁矿资源多，多金属复合铁矿资源的综合利用是我国钢铁工业和国民经济可持续发展的重要方向之一。直接还原是多金属复合铁矿实现综合利用的有效手段，例如，钒钛磁铁矿的铁、钒、钛的综合利用，硼铁矿的铁硼分离，低品位红土镍矿的利用，我国大量难选矿的开发利用等。利用直接还原技术实现钒钛磁铁矿、硼铁矿、难选铁矿的综合利用，是我国钢铁工业和国民经济可持续发展的需要。

建设煤制气—气基竖炉示范性生产线，推动直接还原铁发展是当务之急。虽然我国具备了发展直接还原铁生产的资源条件，煤制气—气基直接还原铁竖炉技术是成熟的，但至今我国没有一个煤制气—气基直接还原铁竖炉工业化生产线。在有条件的地区，如辽宁朝阳，建设适当规模的示范性工业化生产线，是推动我国直接还原铁发展的当务之急。