迄今為止,直接還原工藝已經有數十種。其中,MIDREX工藝作為最主要的直接還原鐵生產工藝,2014年世界直接還原鐵產量達到4700萬t,約占世界直接還原鐵總產量的63%,HYL工藝占16%,煤基和其他工藝占21%。其中MIDREX、HYL都是氣基直接還原鐵工藝,各工藝的特點是:
1、MIDREX工藝
迄今為止,MIDREX工藝是氣基直接還原生產海綿鐵工藝中最成功的代表。MIDREX工藝在天然氣資源豐富的印度、伊朗、沙特等地區得到廣泛應用。
MIDREX工藝采用經爐頂煤氣催化裂解的天然氣為還原氣。MIDREX工藝可分為預熱階段、還原階段和冷卻階段。鐵礦石自豎爐進入后,在重力作用下首先進入還原階段。還原階段的溫度大多高于800℃,爐頂的那一段區域(預熱階段)溫差較大。在還原過程中,鐵礦石被自下而上的還原氣流加熱,短時間內達到預熱溫度,完成預熱,形成海綿鐵后進入冷卻階段。在冷卻階段內,由洗滌裝置對煤氣進行清洗和冷卻,加壓機為自下而上的冷卻煤氣流提供動力,實現重新再利用。產品冷卻后,排出爐外。
2、HYL_III工藝
HYL_III與MIDREX最大的區別就是放棄爐頂煤氣,采用水蒸汽為裂化劑,對天然氣催化裂解得到以H2和CO為主的還原氣。HYL_III工藝最大的優點就是對焦爐煤氣、煤制氣等氣體的直接利用,這為天然氣發展較慢的地區發展氣基工藝指出了新的前進方向。
HYL工藝可以分成兩個部分:制氣與還原。預熱后的還原氣,從爐底進入,向爐頂流動,鐵礦石自爐頂加入,重力作用下,向爐底運動,兩者在對流運動中完成預熱和還原。HYL工藝的加料和卸料不會影響整個還原過程的氣密性。還原后的產品經冷卻氣冷卻后即可排出爐外。產品的金屬化率可達到約為91%。
MIDREX工藝和HYL_III工藝均是氣基直接還原工藝,也是當前技術最成熟的兩種直接還原鐵工藝。大力發展直接還原工藝,滿足“節能降耗”、“綠色冶金”的理念,應予以提倡。