非高炉炼铁“本土化”加速
【编者的话】
钢铁冶炼短流程生产是推进钢铁产品升级换代的发展趋势之一，其主要金属料包括废钢、直接还原铁和生铁或炼钢用热装铁水等。非高炉炼铁工艺是短流程生产的核心，它符合资源节约型要求，同时又可生产高品质的特优钢材。
当前，世界上一些国家的大型钢铁企业积极采用先进的非高炉炼铁工艺，从宝钢浦东钢铁公司罗泾厂的COREX到今年5月投产的浦项150万吨／年产能的FINEX工业生产厂，都受到钢铁界的密切关注；从技术角度分析、从新闻观点审视，我们也对其进行了报道。那么，在非高炉炼铁的几种主要工艺中，到底哪些更适合中国钢铁企业应用呢?本期我们针对这一问题刊发了业内有关人士的文章，进行分析探讨，旨在让非高炉炼铁这一节能、高效、环保的技术在中国“生根开花”，为中国钢铁产业的不断优化打下坚实的技术基础。
随着世界钢铁工业的快速发展，原材料成本的不断提高、焦炭的紧缺和铁矿石价格的不断攀升成为人们关注的问题。面对日益激烈的国际竞争和紧迫的环保要求，国内有远见的钢铁企业结合自身实际情况寻求发展节能环保、低成本的非高炉炼铁技术，并已经走在了国际同行的前列。
短流程造就节能环保和资源优势
非高炉炼铁包含直接还原和熔融还原。直接还原是指在低于熔化温度之下还原成海绵铁的炼铁生产过程，其产品叫直接还原铁也称海绵铁(DRI)。此类工艺有很多，国内适合选用的主要有HYL-ZR工艺(希尔自重整法)等。熔融还原是指一切不用高炉冶炼液态生铁的方法，国内适宜选用的有COREX、FINEX、HIsmelt等工艺。
HYL-ZR工艺是在原HYL工艺系列基础上发展起来的一种新型气基自重整直接还原工艺，可以利用焦炉煤气、高炉煤气、氧气顶吹转炉煤气或者煤制气来还原铁矿石(球团或球团／块矿的混合物)以生产海绵铁(具体流程见图1)。在目前市场上可利用的主要直接还原技术中，HYL-ZR技术可在其工艺和设备无任何改动的情况下使用焦炉煤气，通过在自身还原段中生成还原气体而实现最佳的还原效率。
近几年，我国直接还原铁的产量以每年10多万吨的速度增长，增幅较大但是总产量较低，而我国直接还原铁的进口量却是产量的4倍。这说明国内对直接还原铁的需求还很大，目前国内直接还原铁的生产不能满足曰益增长的需求。
在我国华北地区已经建设有焦无化的较大炼焦厂的条件下，回收富余的焦炉煤气，采用HYL-ZR技术生产直接还原铁是个可取的办法，既可以有效利用能源，又能改善环境。与此同时，纯净钢的生产要求优质原料，而废钢的不断循环造成了废钢中有害元素的积累，必须用直接还原铁去稀释废钢中的有害元素，保证电炉冶炼出合格钢。对于国内许多电炉生产厂以及有大量富余煤气的企业来说，采用短流程热装工艺是一个不错的选择。 非高炉炼铁技术迈进国内钢企的大门
COREX是目前世界上成功应用于工业生产的熔融还原炼铁工艺。同基于焦煤的传统高炉工艺相比，它能直接使用非焦煤、天然块矿作原燃料，生产出高炉品级的铁水，适用于各种炼钢用途。COREX工艺的所有步骤都在预还原竖炉和熔融气化炉两个独立的反应器中完成，其利用煤和氧气在熔融气化炉下部风口循环区燃烧供给冶金过程的热量(具体流程见图2）。 目前，在世界上已生产的COREX装置中，南非、印度的COREX产量都超过了额定的生产能力，作业率不断提高，但波动仍相当大，还存在非计划停机率较高、炉体需要定期喷补、使用周期不长等问题。宝钢集团已经从奥钢联引进COREX一3000型设备，应用在浦东钢铁公司新罗泾厂，年产能为150万吨，预计2007年10月投产。此外，2005年，印度埃萨钢公司还从韩国INI钢铁公司购买了原韩宝钢公司已建设安装的两套COREX2000熔融还原炼铁装置。
FINEX工艺是由韩国浦项和奥钢联共同开发的。该工艺采用多极流态化床反应器代替COREX的竖炉对铁矿进行直接还原。COREX工艺尽管采用低成本的煤基还原技术，但必须使用球团和块矿，而FINEX工艺采用气基还原技术，可用低成本的粉矿作为原材料，产品质量等同于高炉铁水。FINEX工艺的具体流程见图3，其具有大幅度减少污染，提高环保水平，工序能耗和吨铁生产成本比高炉工艺低等特点。鉴于FINEX的这些优势，浦项的FINEX工业生产厂已于今年5月30日竣工，设计铁水年产量可达到150万吨。
HIsmelt技术是一项直接熔炼还原炼铁工艺——铁矿粉和非焦煤直接喷吹到液态铁水熔池，生产出高质量的液态生铁。它可以被视为可以替代高炉的潜在技术，同时也是可以为电炉炼钢提供低成本的铁金属原料的新资源。HIsmelt工艺的核心是熔融还原炉(SRV)，原燃料种类很广泛，粉矿和钢厂废弃物均在内的各种含铁料都可以使用，燃料可用非焦煤煤粉(具体流程见图4)。它与COREX、FINEX装置不同之处还在于不用纯氧，可以节约大量基建投资并降低成本，但它产生的煤气利用价值也因此较低。
HIsmelt工艺的主要产品是铁，铁水通过外置出铁口连续排出，不带渣。该工艺中产生的炉渣可作为有价值的原料用于建筑业和农业中，产生的煤气还具有一部分热值，经清洗、冷却后可作为燃料使用并用于发电。目前，国家发展改革委已进行实地调研，首钢的曹妃甸新厂在二期规划中有可能应用HIsnlelt技术，宝钢计划派出专家进行技术跟踪，而莱钢和淮钢也签署了有关的技术合作协议。 结合自身条件选择合理、适用的工艺技术
目前，国内许多钢铁企业对上述短流程炼铁生产技术的关注度较高，从长远看这些技术都能大规模应用于生产，也满足国家对环保的要求，可带来良好的经济效益和社会效益。
非高炉炼铁各工艺特点可为不同的企业结合自身特点所采用：HYL-zR是目前成熟的使用煤气还原球团矿生产直接还原铁的工艺，国内有煤气资源条件的、采取短流程电炉炼钢的厂家值得考虑，投资也相对较低，但对球团矿的性能要求较高；COREX虽然是目前成功应用于工业生产的熔融还原成熟工艺，但由于对原燃料的性能要求较高甚至苛刻，其引进技术、设备费用较高．，后续有待解决的技术问题很多，发展受到一定限制，适合有一定经济、技术实力的企业选择；FINEX目前也已投入工业生产，采用粉矿、粉煤压块技术，原燃料适应性强，生产操作稳定性、作业率等有待进一步的生产实践验证；HIsmelt直接使用粉矿、粉煤生产铁水，原燃料适应性强，虽然目前作业率低、设备故障率较高，但总体上工艺可行，发展前景看好。
