目前，生產(chǎn)直接還原鐵(DRI)按使用還原劑不同，主要有煤基法和氣基法兩大類。氣基法主要以天然氣為還原劑和熱源，煤基法以煤炭為還原劑和熱源。氣基法由于使用了密閉的反應(yīng)爐，生產(chǎn)過(guò)程沒(méi)有粉塵和有機(jī)污染物外排，不用焦炭，還需要使用氧化球團(tuán)礦。煤基法有多種工藝，但生產(chǎn)效率低、投資高、污染大。而煤制氣以氣基法生產(chǎn)DRI的工藝技術(shù)，因其生產(chǎn)流程長(zhǎng)、能源消耗增高、投資增大，其實(shí)用性受到一定影響。本文將探討采用鐵礦煤球團(tuán)內(nèi)生還原氣生產(chǎn)直接還原鐵的新工藝(DRI-NHQ)。

開(kāi)爐與還原氣的循環(huán)。開(kāi)爐前須準(zhǔn)備氮?dú)?、焦?fàn)t氣、煤制氣、天然氣、煤層氣其中的一種或數(shù)種氣混合，作為啟動(dòng)氣源。將啟動(dòng)氣源加熱至1150℃，通入還原豎爐中，加熱鐵礦煤球團(tuán)，使球團(tuán)中一部分煤熱解產(chǎn)生含CO、H2、CH4等的熱解氣，一部分CO、H2、C作為還原劑還原鐵礦石，產(chǎn)生含CO2和H20的爐頂氣；排出豎爐的爐頂氣，經(jīng)凈化除塵、除焦油、脫硫、脫H2O、脫C02等雜質(zhì)氣體后，作為循環(huán)還原氣使用。

以加熱的還原氣逐步替代高溫啟動(dòng)氣源，直至完全替代高溫啟動(dòng)氣源通入還原豎爐中，加熱新的鐵礦煤球團(tuán)，產(chǎn)生新的熱解氣和爐頂氣，形成內(nèi)生還原氣的循環(huán)生產(chǎn)與使用，同時(shí)還原氣也直接還原鐵礦煤球團(tuán)中的鐵精礦粉。如此反復(fù)循環(huán)，實(shí)現(xiàn)直接還原鐵的連續(xù)生產(chǎn)，N2可以作為熱風(fēng)爐換爐時(shí)還原氣氛過(guò)渡到氧化氣氛，氧化氣氛過(guò)渡到還原氣氛的過(guò)渡氣源。借助N2可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)不間斷安全作業(yè)?？刹捎酶郀t熱風(fēng)爐作為還原氣加熱爐，高爐煤氣作為加熱還原氣的熱源。也可以采用連續(xù)間接加熱爐，將還原氣加熱到600℃后，再施加O2使入爐還原氣溫度達(dá)到1100℃～1150℃，氧化度控制在<20%送入還原豎爐。

DRI-NHQ不僅取消了煉焦、燒結(jié)工序，而且取消了煤制氣工序，不僅解決了自身還原氣的需要，而且可以利用高爐煤氣。還原反應(yīng)、爐頂氣的凈化、還原氣的加熱全部在密閉的容器內(nèi)完成，氣體輸送全部在管道中進(jìn)行，不使污水排放，因此可以實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。CO2還可以作為生產(chǎn)化工產(chǎn)品的原料，大量減少溫室氣體排放。

(來(lái)源：中國(guó)冶金報(bào)）