4.4.1 竖炉法-Midrex
1-冷却洗涤塔 2-还原区 3-还原炉 4-冷却区 5-再生器 6-空气预热器 7-气体预热器 8-冷却器
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还原反应器系逆流移动床—竖炉。它分成上下两部分，上部
进行还原，下部进行冷却。

Hale Waihona Puke 氧化球团矿自炉顶加入竖炉后，依次经过预热、还原及冷却， 还原得到海绵铁，冷却至50℃左右排出炉外。
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COREX工艺

Corex法是二步法工艺，预还原采用竖炉， 终还原 为类似于高炉下部的熔融气化炉。

含铁原料从顶部装入竖炉，用熔融气化炉排出、经
除尘、温度控制为850~900℃的还原煤气进行预还原，
验结果。
（1）设备连续热运行10d，其中无故障运行时间82h；
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4.5.5 两步法熔融还原流程
可将高炉分做两个反应器 第一步作用：矿石加热和预还原，30 ～ 100% 的还原度。
用流化床、竖炉或回转窑等设备。

第二步作用：造气（还原气）补充还原、渣铁 熔化分离。
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用电弧炉等离子炉 ，铁浴等设备。
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4.4.4 回转窑
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工作原理

将固体还原剂、铁矿石和溶剂混匀后，由窑尾加入回转窑
内，由于窑体有1～4％的倾斜度，并以一定的速度旋转，
炉料则由窑尾向窑头运动。

窑头装有烧嘴，喷入燃料燃烧，燃烧废气则向窑尾排除， 炉气与炉料逆向运动，逐渐把固体炉料加热，达到800℃ 时，开始固体碳还原，放出的CO在空间氧化区被氧化， 并提供还原反应需要的热量。
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还原煤气用天然气制造，制得的还原煤气经冷却 脱水，依次经冷却罐预热后进入初次还原和二次 还原的反应罐。

煤气在1100℃的高温下进行还原。 HYL法海绵铁含碳高，不易再氧化。 但产品质量不均匀，热耗大。
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4.5.2 熔融还原的优点
①以煤代焦，不需要炼焦，降低生产成本。
②直接使用粉矿或块矿，不需烧结，使环境污染减 少80%。 ③具有良好的反应动力学条件，生产效率高。
④设备简单，操作方便，易于控制，开启关闭均灵 活。 ⑤基建投资少。
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3 非高炉炼铁的特点

不用焦炭 温度和还原度与传统的高炉炼铁不同
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两种炼铁工艺在温度和直接还原度关系方面的比 较
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4 直接还原法
1-竖炉 2-流化床 3-回转窑 4-旋转炉床 5-电炉 6-块矿，煤气 7-粉矿 8-煤矿石 9-培加碳的球团 10-海绵铁
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4.1 直接还原发展的背景
二十世纪60年代直接还原发展的原因 ① 不用焦炭炼铁； ② 合格废钢、优质废钢供应不足；
③ 可得到高品位铁精矿；
④ 省去了炼焦设备，总的基建费用比高炉炼铁法低。
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熔融还原 (Smelting Reduction)
指一切不用高炉冶炼液态生铁的方法，是不用焦炭在一个 容器中完成高炉炼铁过程的。
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2 非高炉炼铁的分类
非高炉炼铁
直接还原法
熔融还原
气基法
煤基法
一步法
两步法
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还原煤气用天然气及竖炉炉顶煤气在换热器经催化剂裂化而
得。 在竖炉中炉料与煤气逆向运动，下降的炉料逐步被煤气加热 还原，传热、传质效率高。 工艺比较成熟，生产效率高。
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4.4.2 反应罐法－HYL法（希尔法）
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预还原，竖炉排出煤气约250℃，经冷却、除尘后送
往用户。
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Corex主要生产技术指标
单位

指标 4.5

单位 球团矿 t/t
指标 1.5
生产能力
t/h


熔炼系数 t/m3· d
作业率
3.0
92%


熔剂
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回转窑的特点

炉料配加的煤炭量必须超过还原反应需求量。
优点：

可以直接使用储量丰富的煤作为燃料；
缺点：

炉内温度要求严格控制，否则会引起局部过热，使 矿石软融并粘结在炉墙上，破坏正常生产。
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生成金属化率在 90%以上的海绵铁，由螺旋送料机
送入终还原炉，另加煤块，喷入氧气。
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COREX工艺
炉料在"半焦"流化床和固定床中还原与熔化，在炉 子下部分离渣铁， 出铁方法与高炉相似。气化炉排 出煤气温度约1050℃，掺入经冷却加压的60℃低温 煤气后，送热旋风分离器除尘，除尘后的煤气用于
4.4.3 流态化法

还原炉是流态化炉，细矿粉在运动的还原气流中 呈现流态性质，从而达到矿石还原的目的。

还原气体可从各种含碳氢化合物的原料(天然气、 重油)中用裂化或部分氧化法来制备。
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已经付诸实际使用的流态化法
H-Iron法
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特

点
流态化还原直接使用粉矿省去造块，而且具有较 高的还原度。

流态化操作温度不宜超过700℃ ，还原温度低。 需采用价高的高氢煤气还原。 流态化海绵铁活性大，极易氧化自燃，只有钝化 处理，才能贮存和运输。
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预还原器（炉身） 要求较高的还原效率，允许使用低质量的还原 剂。

终还原反应器（炉缸） 顺利完成终还原、渣铁熔化分离，在终还原 器中完成造气。
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连接注意事项

满足合理的还原度分配 终还原器为预还原器提供合适的还原剂
工艺合理，结构简单，可靠热损失小
4.2 限制直接还原大量应用的障碍
直接还原能源供应并未完全解决
(最成熟的直接还原法使用天然气作为一次能源,天然供应有
限且价格不低,应用煤炭技术的各种方法技术仍有待完善)
直接还原电炉流程电耗高(600~1000度/吨)
(并不是任何地区都容易提供)
高品位精矿粉难于普遍获得
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氧
t/t
Nm3/t
0.2
500~550
煤耗量
kg/t
1020
1650 7000
氮气
工业用水 电
Nm3/t
t/t kwh/t
70~100
1.5~2.0 60
输出煤气 Nm3/t 煤气热值 kJ/Nm3
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中国熔融还原流程

国内熔融还原技术开发工作始于60年代，积累了一 定的经验。1994年，科技部把“熔融还原技术基础 研究”列为国家“攀登计划”项目。
矿石
准备
产品
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反应器系统由四级流态化床组成。

铁粉由加料器装进第一级反应器，矿石在氧化气
氛下直接与热的燃烧气体接触，被预热还原至所 需温度，然后依次串级进入还原反应器。

已还原成的产品，用双辊压球机进行热压成团块， 经筛分破碎成团球，冷却保存。
4.5.3 熔融还原目前存在的主要问题

能耗较高，需要大量的氧气或电。 产品质量不好，脱硫不稳定、硅不能有效 控制。

设备操作寿命不高，如渣中的FeO对炉衬 侵蚀严重。
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4.5.4 熔融还原方法
一步法：
在一个反应器内完成铁矿石高温还原及渣铁的熔化分 离
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