直接还原技术在选矿工业中的应用

随着钢铁工业的快速发展，选矿工业也在逐步跟进，对于选矿设备的改造升级和选矿技术工作研究也在日益深化，下面我们具体介绍直接还原技术在我国选矿工业中的具体应用。

直接还原是指铁矿石或古铁氧化物在低于熔化温度之下还原成固态金属产品的炼铁过程，其所得产品称为直接还原铁(DRI)。直接还原铁具有成分稳定、有害杂质低、粒度均匀等多种优点，是很好的废钢替代品，也是冶炼优质钢和特种钢的必备原材料。目前，世界上已应用和正在试验研究的直接还原工艺有40多种，而应用于大规模生产的有20多种。直接还原工艺按其主体能源的不同，可分为气基直接还原和煤基直接还原。国外直接还原铁生产主要以气基的竖炉直接还原工艺为主，而我国天然气资源相对缺乏，且优先用于石油化工和民用，使气基直接还原铁工艺受到限制。但我国煤炭资源（尤其是非焦煤）却很丰富，这种能源结构决定了发展煤基直接还原铁工艺是我国的初选工艺。

煤基直接还原铁的工艺主要有回转窑、转底炉等技术。回转窑曾是发展直接还原铁的主导工艺，但因其存在生产效率低、能耗高、容易出现结圈结瘤等缺陷，严重制约了自身的发展。转底炉(RHF)直接还原技术，是由轧钢用的环形加热炉演变而来的炼铁新工艺，最早是用来处理钢铁工业产生的含铁、含锌粉尘及废弃物，近10余年移植为冶炼设备，进而演变成为生产海绵铁(DRI)的设备。转底炉的代表工艺有Fastmet、ITmk3、COMET等。其中ITmk3工艺被称为“第三代炼铁法”，Tmk3工艺流程为：直接将球团矿或者粉矿均匀地铺在炉底上，随着炉底的旋转，炉料依次经过预热段，还原段、控制还原段，通过控制转底炉使DRI还原时轻度熔化，生成粒铁，同时脉石也熔化，形成渣铁初步分离，反应完毕后卸入砌有耐火材料的热运输罐内或快速冷却，整个过程需要10 -50min。如下图所示：

   图1 ITmk3标准流程图

相对于传统的炼铁技术有如下几个优点：

铁矿石原料及还原剂选择灵活，粉矿和低品位矿都能使用；

不需要过高的加热温度；

不存在FeO对耐火材料的侵蚀；

技术流程简单、能耗低、设备和基建投资低；

还原和渣铁分离同时进行，炉渣可以很彻底地从金属中分离出；

无需焦化、烧结艺，环境污染少。但转底炉自身传热的问题没有得到很好地解决，所生产规模还不大，仍需要进一步的研究。此外，它在资源综合利用方面也显示出一定的优越性和潜力。