直接還原豎爐還原氣制備技術的選擇 

直接還原豎爐對還原氣的要求 

    還原氣要求還原性成分（H2+CO+CnHm）高，通常H2+CO應＞90%；氧化性成分（H2O+CO2）低，通常應滿足H2O+CO2＜5%；惰性成分N2＜5%；還原氣含硫低。另外，根據(jù)豎爐工藝要求的不同，還原氣壓力也應不同，MIDREX工藝入爐壓力為0.13～0.20兆帕，HYL工藝入爐壓力為0.50～0.55兆帕。直接還原豎爐噸產(chǎn)品的熱耗為10.5GJ～12.0GJ，折算煤氣的消耗量為850～1100立方米。對應于50～200萬噸/年產(chǎn)能豎爐，單位時間煤氣的需求量約為6～24×104立方米/時。 

煤制氣技術 

    煤制氣技術在化工生產(chǎn)中是成熟的通用技術，主要方法有固定床法（魯齊法，多段床法）、流化床法（溫克勒法，恩德法，魯齊循環(huán)流化床法）、氣流床法（水煤漿氣流床法，如德士古法，多噴嘴水煤漿氣化法；煤粉加壓氣化法，SHELL即殼牌法）等。除魯齊循環(huán)流化床法外，其他工藝在我國均有大型化生產(chǎn)裝置在運行。 

    采用高壓氣化是造成Texaco、Shell、Lurgi工藝投資高的主要原因。高壓氣化在化工合成中有明顯優(yōu)勢，但對于進口最高壓力僅需要0.6兆帕的直接還原豎爐，高壓制氣降壓和回收壓差的能量需要增添設備，造成工程投資回報率低，投資回收期過長（7年～9年）。因此，選擇開發(fā)適合直接還原豎爐的煤制氣方法是我國發(fā)展煤制氣-豎爐直接還原的關鍵。 

    恩德粉煤氣化技術是在德國溫克勒技術的基礎上，對溫克勒爐進行了3項大的改造，并結合中國國情加以開發(fā)、完善的一種煤制氣工藝。該技術對煤的適應性強、投資低，是可供直接還原選擇的制氣方法之一。 

還原氣制備方法對煤的適應性 

    不同的制氣方法對煤種及煤質的要求不同，除各種方法均要求所用的煤應有較高的發(fā)熱值，灰、硫含量要低外，采用固態(tài)排渣的固定床法和流化床要求煤的灰熔點要高（>1350℃），而采用液態(tài)排渣的氣流床法則要求煤的灰熔點要低（<1300℃）；另外，水煤漿氣流床法（德士古法，多噴嘴水煤漿氣化法）要求所用煤的水分含量尤其是內(nèi)水含量應控制在較低的水平，以保證水煤漿的濃度等不同要求。因此，煤制氣方法必須在煤的供應點確定、獲得準確的煤質后才能進行選擇。   

含鐵原料的選擇與制備 

    直接還原豎爐對所使用的鐵礦原料，除要求有害元素含量低、鐵品位高以外，還對含鐵原料（塊礦/球團）的物理性能和冶金性能的要求極為苛刻。（見下表） 

表：HYL直接還原豎爐用的球團/塊礦的性能要求
一、化學成分,%     
TFe 盡可能高 盡可能高 
Fe2+ ≯1.0 ≯1.0 
Na2O+K2O ≯0.1 ≯0.1 
TiO2 ≯0.2 ≯0.2 
燒損(LOI) ≯1.5 ≯1.5 
二、物理性能     
粒度分布 +31.8mm,% 0 ≯5.0 
+15.9mm,%   ≯5.0 
－9.5mm,%   ≯15 
－6.3mm,% ≯1.0 ≯8.0 
－3.2mm,%   ≯2.0 
粉化特性,%   ≮20.0% 
機械強度：kg/個球 ≮200.0   
轉鼓試驗后+6.3mm比例,% ≮93.0 ≮90.0 
三、冶金性能     
還原性指數(shù)RI(800℃),% ≮3 ≮3 
RI(900℃),% ≮4 ≮4 
耐磨指數(shù)   ≯15 
低溫粉化RDI6.5,% ≮80 ≮70 
RDI-3.2,% ≯10 ≯20 
未破碎的球團,% ≮60   


    在國際市場采購直接還原用塊礦或球團，不僅價格遠高于普通高爐用原料，且受到一些國家資源保護法令的限制，采購極其困難。天津鋼管30萬噸/年直接還原鐵生產(chǎn)裝置的生產(chǎn)經(jīng)驗證明：完全依靠國際市場采購，解決我國直接還原鐵生產(chǎn)的原料供應問題是不現(xiàn)實、不可靠的。 

    近年來，東北大學通過大量的選礦、球團制備試驗研究表明：我國國內(nèi)鐵礦資源中，有近50%的磁鐵礦可以通過專用的精選工藝和精選機選別可以獲得含鐵品位＞70.0%、SiO2＜2.0%的直接還原專用高品位精礦。以獲得的直接還原專用高品位精礦為原料，以國產(chǎn)的復合黏結劑或優(yōu)質球團用皂土（膨潤土）為黏結劑，采用鏈箅機-回轉窯工藝，可以生產(chǎn)出滿足直接還原豎爐要求的直接還原專用球團。 

    從成本估算可知，以國內(nèi)高爐鐵精礦為原料，經(jīng)礦粉的細磨-精選-鏈箅機-回轉窯生產(chǎn)直接還原專用氧化球團，成本低于進口球團的價格。更重要的是，以國內(nèi)資源為基礎組織生產(chǎn)供應可靠，并可減少因進口運輸時間、進口批量問題造成的大量的財務費用，有利于降低運行費用。在具備資源、運輸條件的地區(qū)建設直接還原專用球團生產(chǎn)裝置，是我國發(fā)展直接還原鐵的當務之急。