張春雷，魯慶，薛鐘安，劉建兵

　　中晉太行礦業(yè)有限公司

　　1 項目背景

　　中晉太行礦業(yè)有限公司通過引進(jìn)國外和國內(nèi)專利技術(shù)，并經(jīng)自身集成創(chuàng)新的30萬噸/年直接還原鐵工藝，是我國第一個氣基豎爐產(chǎn)業(yè)化項目，也是世界上第一個以焦?fàn)t煤氣為氣源的直接還原鐵的工業(yè)化生產(chǎn)項目。

　　氣基豎爐直接還原工藝是世界最先進(jìn)的煉鐵技術(shù)，與高爐工藝相比，其在節(jié)能、環(huán)保、產(chǎn)品質(zhì)量等諸多方面顯現(xiàn)巨大的優(yōu)勢，被稱為優(yōu)于高爐工藝的第二代煉鐵技術(shù)。長期以來，我國的鋼鐵專家一直致力于該項技術(shù)的國產(chǎn)化，國家發(fā)改委發(fā)布的《產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2014)》(鼓勵類第八部分鋼鐵的第3條鼓勵非高爐煉鐵技術(shù))、國家工信部發(fā)布的《鋼鐵工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》(重點領(lǐng)域和任務(wù)第三部分強(qiáng)化技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)改造中強(qiáng)調(diào)非高爐煉鐵技術(shù))、國家發(fā)展改革委、財政部、商務(wù)部發(fā)布的《鼓勵進(jìn)口技術(shù)和產(chǎn)品目錄(2015 年版) 》(A120部分非高爐煉鐵技術(shù))及由中國金屬學(xué)會、中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會編寫的《中國鋼鐵工業(yè)科學(xué)與技術(shù)發(fā)布指南(2011-2020)》將其列為重點鼓勵發(fā)展的項目。但由于國內(nèi)天然氣短缺，無法實現(xiàn)該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。為了解決這一難題，中晉太行礦業(yè)有限公司與中國石油大學(xué)合作開發(fā)了焦?fàn)t煤氣用于氣基豎爐直接還原工藝的技術(shù)，從根本上解決了該技術(shù)在我國產(chǎn)業(yè)化的瓶頸問題，焦?fàn)t煤氣做重整氣，破解了國外先進(jìn)的豎爐技術(shù)不能引入我國的重大技術(shù)瓶頸(國外豎爐以天然氣為氣源)，為我國鋼鐵企業(yè)以自有焦?fàn)t煤氣為氣源，生產(chǎn)直接還原鐵，革除目前污染高、能耗高的煉鐵工藝，提供了原料保障[1][2][3][4]。

　　與此同時，為了加快該技術(shù)的實施，中晉太行礦業(yè)有限公司又出資購買了目前世界最先進(jìn)的氣基豎爐技術(shù)——德國MME公司波斯還原工藝(以下簡稱PERED)，PERED工藝與焦?fàn)t煤氣轉(zhuǎn)化技術(shù)的集成是中晉太行礦業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新，該技術(shù)的成功集成為我國鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)節(jié)能減排提供產(chǎn)業(yè)支持和技術(shù)支撐。該項目的實施是我國鋼鐵工藝流程的一次革命，具有劃時代的意義。

　　2 技術(shù)簡介

　　2.1 直接還原鐵概述

　　直接還原鐵(DRI-Direct Reduced Iron)是精鐵粉或氧化鐵在爐內(nèi)經(jīng)低溫還原形成的低碳多孔狀物質(zhì)，其化學(xué)成分穩(wěn)定，雜質(zhì)含量少，主要用作電爐煉鋼的原料，也可作為轉(zhuǎn)爐煉鋼的冷卻劑，如果經(jīng)二次還原還可供粉末冶金用。

　　2.2 PERED氣基豎爐與高爐工藝的區(qū)別

　　(1)還原劑和燃料不同：PERED氣基豎爐以焦?fàn)t煤氣為還原劑和燃料代替了高爐使用的焦炭，由于焦?fàn)t煤氣氫氣(以下簡稱H2)含量高達(dá)60%，H2無論是做燃料還是還原劑都不產(chǎn)生污染物排放，而焦炭產(chǎn)生一氧化碳(以下簡稱CO)和二氧化碳(以下簡稱CO2)污染排放物;

　　(2)原料不同：PERED氣基豎爐原料為球團(tuán)礦，高爐原料為燒結(jié)礦和球團(tuán)礦的混合料，根據(jù)生產(chǎn)實踐，球團(tuán)礦的能耗低于燒結(jié)礦，因此PERED氣基豎爐的原料加工能耗低于高爐原料制備能耗;

　　(3)鼓入的氣體不同：高爐將1200度風(fēng)溫的空氣吹進(jìn)高爐，爐內(nèi)最高溫度高達(dá)2000度以上，能耗高且產(chǎn)生氮氧化物(以下簡稱NOx)，而PERED氣基豎爐鼓入的是900度的H2/CO=2.0的混合氣體，幾乎無NOx產(chǎn)生且氣體風(fēng)溫低、能耗低;

　　(4)爐頂煤氣利用不同：高爐煤氣作為燃料燃燒，產(chǎn)生二氧化硫(以下簡稱SO2)、CO2、NOx等污染排放物，而氣基豎爐爐頂煤氣的70%與焦?fàn)t煤氣重整后重新進(jìn)入豎爐循環(huán)使用，不外排，只有30%作為燃料使用。因此煙氣污染物排放遠(yuǎn)低于高爐。

　　(5)產(chǎn)品不同：PERED氣基豎爐產(chǎn)品是固態(tài)海綿鐵，硫(S)、磷(P)、銅(Cu)、鈦(Ti)、鋅(Zn)等雜質(zhì)含量低。而高爐產(chǎn)品為鐵水，S、P、Cu、Ti、Zn等雜質(zhì)含量高。

　　(6)工序流程不同：高爐是長流程，氣基豎爐是短流程，如圖1所示。