生产消耗
项目
铁矿石 天然气
氧
电耗
水
工时 排料温度
t
GJ
m3
KWh
m3
h/t
℃
DRI
1.42 2.25*4.18 12
95
1.20
1~0.2
40
HDRI
1.45 2.30*4.18 12
95
1.20
1~0.2
700
HBI
1.45 2.35*4.18 12
95
1.20
1~0.2
80
HYL反应罐法工艺流程
非高炉炼铁
2009年9月
直接还原炼铁
世界直接还原铁DRI/HBI产量
2007年直接还原铁产量约占世界生铁产量10.5亿吨的6.2%
年份 产量(万吨)
2004
5460
2005
5699
2006
5979
2007
6569
2008
6850
各直接还原工艺生产量的占比
工艺(%) Midrex HYL-Ⅲ HYL-Ⅰ Finmet 其他气基
气流床粉煤气化为基础的 直接还原炼铁过程
以气流床-Ⅲ直接还原炼铁装置图
HYL-Ⅲ 竖炉结构及
边界操作条件
HYL-Ⅲ系统的气体成分(例)
气体主要成 分(摩尔分
数)% H2 CO
CO2 H2O CH4 H2S+COS 总流量 (m3/t DRI)
新鲜还原气
87.58 11.40 0.42 0.097 0.0034 5.61 692.02
可在其工艺和设备无任何改 动情况下使用焦炉煤气、 Corex熔融还原炉产生的煤 气或者合成气，而其他技术 大都需要对其基本配置进行 重大改动。
用煤制气的HYL-ZR工艺
BL直接还原工艺
竖炉设计日产5t(200kg/h) 比其他煤基炼铁方法减少排放 CO240%、NOX86%、SO281%。
还原煤气成分从德士古原始煤气成分点 (H2/CO=0.85)调整到: Midrex 还原气成分点(H2/CO=1.2～1.7) HYI-Ⅲ还原气成分(H2/CO 达到7.9)。
气
作为还原剂,在竖
高（利用系数
基
炉、罐式炉或流 化床内将矿石中
8~10t/m3d）、 单炉产量大
法
的氧化铁还原成
（达180万
海绵铁。
t/a）、产品
主要有Midrex、 HYL、FIOR法等。
成本低等优点， 需天然气等作 还原剂，受气
源和地区的限
制。
用煤作还原剂,在
回转窑法目前
回转窑、隧道窑
较多，单位投
Midrex产品成分
项目 TFe Fe 金属化率 C
P
%
%
%
%
%
S%
脉石 堆密度
%
kg/m3
DR 90~94 83~89 92~95 1.0~3.5 0.005~0.09 0.001~0.032 8~6.0 1600~1900
DRI 90~94 83~89 92~95 0.0~3.5 0.005~0.09 0.001~0.032 8~6.0 1600~1900 HBI 90~94 83~89 92~95 0.5~5.3 0.005~0.09 0.001~0.032 8~6.0 2400~2600
煤基
2004 64.1 18.9 1.9 2.9 ＜0.1 12.1
2005 61.3 19.7
2.3 0.04 16.5
2006 59.7 18.4
2.2 0 19.7
2007 60.4 19.6
2.1 0 17.9
优点
1、流程短，直接还原
铁+电炉炼钢。
2、不用焦碳，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、S、P等有害杂质与 有色金属含量低，有利
直
于电炉冶炼优质钢种。
接
还
缺点
1、对原料要求较高。
原
2、气基要有天然气
（CO+H2）。 3、煤基要用灰熔点高、
反应性好的煤。
4、海绵铁的价格一般
比废钢价格要高。
竖炉法生产技
术成熟、设备
用天然气经裂化
可靠、单位投
产出H2+CO气体
资少、生产率
气基直接还原工艺的操作结果
矿石/球团 块矿 粉矿 天然气 电功率 氧
产品
(kg/t) (kg/t) (kg/t) (GJ/t) (KW/t) (m3/t)
Midrex 1200 300
9.7 93.0 30 DRI/HBI
HYL-Ⅲ 1181
295
10.7
98
34 DRI/HBI
Finmet
1500 13.3 165
煤
等设备内将铁矿
资高、生产率
基
石中氧化铁还原 成海绵铁。
低（利用系数 ~0.42t/m3d)、
法
主要有FASMET
法等
单炉产量低 (15~18万t/a)、 生产成本较高。
用煤作燃料和
还原剂是优点。
Midrex直接还原工艺
CO+H2 ~95 % 850 ℃～900 ℃
Midrex生产工艺基本流程
Midrex产品成分和生产消耗
炉顶气
48.83 7.83 4.30 37.10 0.040 0.0084 1372.63
进炉还原气
85.19 12.28 0.24 0.39 0.038 0.0065 1378.58
冷却气
82.78 13.18 0.062 0.76 0.064 0.012 583.58
HYL-Ⅲ改进ZR工艺
HYL - ZR是一种新型气基 自重整直接还原工艺。可以 利用煤制气、焦炉煤气 (COG) 、Corex工艺产生的 煤气、高炉煤气、氧气顶吹 转炉煤气来还原铁矿石(球 团矿或球团矿/块矿的混合 物) ，生产海绵铁。通过在 自身还原段中生成还原气体 (现场重整)实现最佳还原效 率。
-
HBI
FASTMET工艺
工艺特点: •以煤粉为还原剂,摆脱 了天然气地域分布不 均的限制,对煤质的要 求也不那么严格,故其 应用地域广泛; •主要设备为环形转底 炉,该工艺设备简单,投 资省,能耗较低; • 对炉料的强度要求不 高; •炉料在转底炉内停留 时间短(约20 min) ,操 作容易.
FASTMET/FASTMETL的流程图
ITmk3工艺流程
ITmk3-电炉流程和高炉-转炉流程 CO2排放量估算比较
IDI-DRyIron Process RHF 干铁法转底炉流程
高炉炼铁和各种直接还原炼铁的比较
工艺名称 还原剂 高炉炼铁法 焦碳
还原温度 ℃
1550
还原时间 h 8
铁的状态和含铁量 %
铁水,含铁96
适用处 临海,煤矿产地
直接还原法
Midrex法 天然气
900
6
DRI 85
天然气产地代高炉
Fastmet法 煤
1350
10min
DRI 78
炼铁粉尘制球团
Fastmelt法 煤 1350~1550
1
铁水,96
代替高炉供应铁水
ITmk3法
煤
1450
10min