铁矿石或者废钢是炼钢用的主要炉料。以往的炼钢工业都是以高炉为炼钢的主力。然而,自上世纪五十年代以来,不经熔炼直接制铁的方法,即铁矿石直接还原铁法(DRI),逐渐引起重视。这是冶炼工业的一个带革命性意义的研发动向。进入20世纪90年代,其生产工艺日臻成熟并获得长足发展。目前,直接还原铁法已经开始商业化,并且已在国际钢铁市场中占有了一席之地。
所谓直接还原法是指在低于熔化温度之下将铁矿石还原成铁的炼铁生产过程,直接还原铁又称为非高炉法炼铁。
直接还原法分气基法和煤基法两大类。前者是用天然气经裂化产出H2和CO气体,作为还原剂,在竖炉、罐式炉或流化床内将铁矿石中的氧化铁还原成铁。后者是用煤作还原剂,在回转窑、隧道窑等设备内将铁矿石中的氧化铁还原。
直接还原铁法的主要优点有:(1)流程短,直接还原铁提供电炉炼钢;(2)不用焦炭,不受炼焦煤短缺的影响;(3)污染少,取消了焦炉、烧结等工序;(4)还原铁中硫、磷等有害杂质与有色金属含量低,有利于电炉冶炼优质钢种。
众所周知,铁水和废钢历来是炼铁的两种基本原料,炼铁生产的两项主要成本是铁矿石和能源原料。在富产天然气的地区,由于天然气价格比较便宜,如采用直接还原-电炉流程,可以大大节省能源成本。比如,中东的卡塔尔、沙特阿拉伯、埃及、利比亚和拉美的委内瑞拉、特立尼达岛以及俄罗斯等国家,天然气的价格是8美元/Gcal,相比之下,使用高炉-转炉流程的厂家目前购买炼焦煤的价格是50美元/Gcal。这两种流程生产能源成本的巨大反差,足以体现直接还原-电炉流程的优越性。
当前世界上直接还原铁量的90%以上是采用气基法生产的。我国天然气主要供应化工和民用,不可能大量用于钢铁工业。由于我国煤炭储量相对丰富,20世纪90年代以来煤基直接还原法已在天津、辽宁、吉林、山东等地形成了一定的生产规模。
目前,国际上直接还原铁法正发展迅速,其动力在于:(1)天然气的大量开发利用,特别是高效率天然气转化法的采用,提供了适用的还原煤气,使直接还原法获得了来源丰富、价格相对便宜的新能源。(2)电炉炼钢迅速发展以及冶炼多种优质钢的需要,大大扩展了对还原铁的需求。(3)选矿技术提高,可提供大量高品位精矿,矿石中的脉石量降低到还原冶炼过程中不需加以脱除的程度,从而简化了直接还原技术。
中国钢铁工业的发展令世人瞩目,粗钢产量年年增长。然而,总的来说,钢产能的扩大主要依靠高炉产能扩大,我国在采用直接还原铁法方面还相当滞后,不少企业还不愿意投资新建直接还原铁厂。2007年中国直接还原铁的产量只有60万吨,应该引起我们注意。
(一员)