以气代焦 天然气与冶金市场双赢
态温度下进行的，得到的直接还原铁未能充分渗碳而含碳量较低（＜2%），因此海绵铁具有钢的性质，而且实际上也多作为废钢代用品使用。直接还原法具有直接把铁矿石炼成钢的一步法特征。由于直接还原渣铁不能分离，实际生产中直接还原铁仍需要用电炉精炼成钢，但电炉精炼的作用主要是熔化脱出杂质和调整钢的成分，而不是氧化脱碳。由于是直接还原和电炉精炼生产钢，就产生了新的钢铁冶金生产短工艺流程。直接还原对于15×104～30×104t/a特钢厂具有无限的生命力。
直接还原工业化试验起始于20世纪50年代，到60年代后随着天然气的大量开采，1968年美国Midrex法成功，直接还原才得到迅速发展。尽管近年来世界钢铁生产一直徘徊在8×108t/a左右，但采用直接还原法的短流程钢铁企业产量自1975年以来，却以平均每年12.31%的速度增长。日本学者认为，2020年直接还原－电炉法将与高炉－转炉法冶炼平分秋色，达到45%以上。
1.直接还原发展的背景
直接还原发展生产海绵铁客观原因有：
（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，它们因地置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2829×104t/a，占DRI总产量的92%。
（2）随着电炉流程生产线的发展，电炉钢产量日益增长，1997年世界钢产量7.8×108t/a，氧气转炉钢产量占57%，电炉炼钢占33%，平炉钢占13%。近年来世界制钢生产中连铸比迅速增长，已占72.7%，钢铁联合企业自产优质废钢减少，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（据美国材料咨询局统计，美国近25年内废钢中锡、锌增加两倍，废钢中铜增加20%），必须采用掺入30%～50%的DRI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竞争，世界钢的总产有停滞不前的趋势，自1988年达到7.83×108t/a 后，始终未有突破。但以质量、性能及品种产品取胜的小型特殊钢厂如雨后春笋，蓬勃发展。电炉钢选择原料，自然更多地选择直接还原铁，如不锈钢厂首先选择低碳粒铁或低碳海绵铁作原料。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。
2.气基竖炉直接还原
气基Midrex法由供料系统、还原竖炉、烟气处理、天然气处理、天然气重整炉组成。铁矿石经计量后从炉顶布入炉内。经过预热，在还原区与工艺燃料天然气反应，反应约6h即完成冶炼，再由冷空气直接冷至100℃以下，最后产品由炉底排出。冶炼产生废气仍含约70% CO＋H2，通过重整炉，加入补充天然气裂化处理，使气体中CO＋H2浓度上升到90%～95%，温度为900℃，重新进入竖炉循环使用。其反应式为：
CH4＋H2O →CO＋3H2↑（天然气裂化反应）
Fe2O3＋3H2→2Fe＋3H2O
Fe2O3＋3CO→2Fe＋3CO2↑
气基法的能耗低，效率高，质量好，易操作，作业温度低，产品无需再分选。气基法生产DRI对于天然气丰富地区具有生命力。
3.气基 DRI法主要指标及技术经济优越性
(1）钢中有害元素Sn、Sb、As、Bi含量大幅度降低，提高了钢材断裂韧性、热加工塑性、冷加工可塑性。
(2)钢中S、P含量降低，提高钢材冲击韧性，降低脆性转变点温度。
（3）缩短电炉精炼期，提高Ni、Mo等有价元素收得率。
（4）降低钢中[H]及[N]含量。
(5）用DRI炼优质合金钢热变形能力良好，适合于作深冲钢板(见表1)。
气基DRI指标 表1 项 目 气基DRI 单炉生产能力/(万t/a) 15～16 窑利用系数/t/(m3·d) 9～12 燃 料 天然气400m3/t 电 耗/(kw·h/t) 约100 热 能(GJ/t) 11 TFe/% ＞93 金属化率/% ＞93.4 C含量/% 0.77～1.07 S含量/% ＜0.003
本文链接地址：http://www.oyaya.net/fanwen/view/171898.html
直接还原工业化试验起始于20世纪50年代，到60年代后随着天然气的大量开采，1968年美国Midrex法成功，直接还原才得到迅速发展。尽管近年来世界钢铁生产一直徘徊在8×108t/a左右，但采用直接还原法的短流程钢铁企业产量自1975年以来，却以平均每年12.31%的速度增长。日本学者认为，2020年直接还原－电炉法将与高炉－转炉法冶炼平分秋色，达到45%以上。
1.直接还原发展的背景
直接还原发展生产海绵铁客观原因有：
（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，它们因地置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2829×104t/a，占DRI总产量的92%。
（2）随着电炉流程生产线的发展，电炉钢产量日益增长，1997年世界钢产量7.8×108t/a，氧气转炉钢产量占57%，电炉炼钢占33%，平炉钢占13%。近年来世界制钢生产中连铸比迅速增长，已占72.7%，钢铁联合企业自产优质废钢减少，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（据美国材料咨询局统计，美国近25年内废钢中锡、锌增加两倍，废钢中铜增加20%），必须采用掺入30%～50%的DRI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竞争，世界钢的总产有停滞不前的趋势，自1988年达到7.83×108t/a 后，始终未有突破。但以质量、性能及品种产品取胜的小型特殊钢厂如雨后春笋，蓬勃发展。电炉钢选择原料，自然更多地选择直接还原铁，如不锈钢厂首先选择低碳粒铁或低碳海绵铁作原料。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。
2.气基竖炉直接还原
气基Midrex法由供料系统、还原竖炉、烟气处理、天然气处理、天然气重整炉组成。铁矿石经计量后从炉顶布入炉内。经过预热，在还原区与工艺燃料天然气反应，反应约6h即完成冶炼，再由冷空气直接冷至100℃以下，最后产品由炉底排出。冶炼产生废气仍含约70% CO＋H2，通过重整炉，加入补充天然气裂化处理，使气体中CO＋H2浓度上升到90%～95%，温度为900℃，重新进入竖炉循环使用。其反应式为：
CH4＋H2O →CO＋3H2↑（天然气裂化反应）
Fe2O3＋3H2→2Fe＋3H2O
Fe2O3＋3CO→2Fe＋3CO2↑
气基法的能耗低，效率高，质量好，易操作，作业温度低，产品无需再分选。气基法生产DRI对于天然气丰富地区具有生命力。
3.气基 DRI法主要指标及技术经济优越性
(1）钢中有害元素Sn、Sb、As、Bi含量大幅度降低，提高了钢材断裂韧性、热加工塑性、冷加工可塑性。
(2)钢中S、P含量降低，提高钢材冲击韧性，降低脆性转变点温度。
（3）缩短电炉精炼期，提高Ni、Mo等有价元素收得率。
（4）降低钢中[H]及[N]含量。
(5）用DRI炼优质合金钢热变形能力良好，适合于作深冲钢板(见表1)。
气基DRI指标 表1 项 目 气基DRI 单炉生产能力/(万t/a) 15～16 窑利用系数/t/(m3·d) 9～12 燃 料 天然气400m3/t 电 耗/(kw·h/t) 约100 热 能(GJ/t) 11 TFe/% ＞93 金属化率/% ＞93.4 C含量/% 0.77～1.07 S含量/% ＜0.003
4．我国应用直接还原法的情况
我国具有一定的DRI资源条件。并先后在福建、辽宁、吉林和河南等地推广了直接还原技术，但受制于天然气来源的限制，全部采用的是煤基回转窑炉，且生产能力较小。
90年代初与长庆陕北气田同步建设的某大无缝钢管工程，引进英国戴维（Davy）公司关键技术及关键设备，兴建了年产30×104t，两条φ5×80m煤基回转窑炉。全套工程投资135亿元，仅形成了56万吨的年生产能力。尽管采用了国外进口优质矿石，但由于受华北地区煤质量等因素的影响，投产至今没有达到生产优质钢材预期的经济技术指标（日本输油管的Sn+Sb+As杂质元素水平仅为0.0035%，而该无缝厂生产的钢管目前为0.018%，相差5倍以上）。
四、天然气市场价格比较及冶炼应用增效推算[3～7]
在冶金还原反应过程中，碳烃能源兼有夺取矿石氧量的还原剂及提供反应热量的燃料热载体两个作用。天然气进入冶金流程
★读了本文的人也读了：