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氢基直接还原铁技术随着全球钢铁工业的飞速发展，高炉炼铁等传统工艺在满足日益增长的铁需求时，也面临着环境污染和能源消耗的双重压力。
因此，寻找一种环保、高效的炼铁新技术成为了行业内的迫切需求。
氢基直接还原铁技术作为一种具有巨大潜力的新型炼铁方法，近年来受到了广泛关注。
本文将对氢基直接还原铁技术的原理、应用及发展前景进行深入探讨。
一、氢基直接还原铁技术原理氢基直接还原铁技术是一种利用氢气作为还原剂，将铁矿石中的氧化铁还原成金属铁的方法。
其基本原理是在高温条件下，氢气与铁矿石中的氧化铁发生还原反应，生成金属铁和水蒸气。
这一过程中，氢气起到了还原剂的作用，将氧化铁中的氧夺取，使其还原成金属铁。
与传统的碳还原法相比，氢基直接还原铁技术具有以下优势：1. 环保：氢气的燃烧产物仅为水蒸气，不会产生二氧化碳等温室气体，有利于减少钢铁行业的碳排放。
2. 能源效率高：氢气还原氧化铁的反应热效应较高，可以有效利用反应热，提高能源利用效率。
3. 原料适应性广：氢基直接还原铁技术可以处理各种品位的铁矿石，包括低品位矿石和矿渣等，有利于资源的综合利用。
二、氢基直接还原铁技术应用目前，氢基直接还原铁技术已经在全球范围内得到了广泛应用。
主要应用于以下几个方面：1. 钢铁生产：氢基直接还原铁技术可以作为一种独立的炼铁方法，用于生产金属铁。
其生产的金属铁具有纯度高、杂质少等优点，可以作为优质原料供应给钢铁企业。
2. 铁矿资源综合利用：对于一些低品位、难选冶的铁矿石，传统的选矿和冶炼方法往往难以有效利用。
而氢基直接还原铁技术可以处理这些矿石，将其还原成金属铁，从而实现资源的综合利用。
3. 废旧金属回收：氢基直接还原铁技术还可以用于废旧金属的回收。
通过将该技术与废旧金属处理工艺相结合，可以实现废旧金属的高效回收和再利用，有利于节约资源和保护环境。
三、氢基直接还原铁技术发展前景随着全球环保意识的日益增强和能源结构的转型，氢基直接还原铁技术的发展前景十分广阔。
第4期2010年8月矿产保护与利用CONSERVAT I ON AND UT I L I ZATI ON OF M I NERAL RE SOURCESl.4Aug.2010综合评述铁矿直接还原工艺及理论的研究现状及进展*徐承焱1,孙体昌1,杨慧芬1,莫晓兰1,李永利1,杨大伟1,祁超英1,2,李志祥2(1.北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京,100083;2.武汉钢铁集团矿业有限责任公司,武汉,430080)摘要:论述了国内外铁矿直接还原的现状及进展,从铁矿直接还原工艺研究、理论研究及铁矿直接还原中使用的不同还原剂的影响方面,阐述了在直接还原铁氧化物或铁矿石球团的研究中所取得的成果。
还原过程动力学是铁矿直接还原理论研究的主要方向,国内外学者普遍认为其直接还原过程是分步进行的。
对于挥发分物质在铁矿煤基直接还原中的作用,研究者们说法不一。
关键词:铁矿;直接还原;还原理论;还原过程;动力学;热力学;挥发分物质中图分类号:T F55文献标识码:A文章编号:1001-0076(2010)04-0048-07The R esearch Current Situation and Progress of Iron O re D irect R eduction P rocess and TheoryXU Cheng-yan,SUN T i-chang,Y ANG H ui-fen,et al.(S t a te Key Laborator y ofH i g h-E ffi c i e ntM i n ing and Safet y of Metal M i n es,M i n i s try of Educati o n,Un-i versity of Sci e nce and Technol o gy Beiji n g,Beiji n g100083,C hi n a)A bstract:This paper descri b ed t h e current situati o n and progress o f ir on ore direct reducti o n atho m e and abroad.Fro m the aspects o f t h e research i n iron ores direct reduction process,theo r y andthe effect o f d ifferen t reductan ts used i n d irect reducti o n of iron o re,the achieve m en ts of researchin direct reduction o f iron ox i d es and iron ore pellets w ere expounded.Reduction k i n etics was thefocus of the research i n iron ore d irect reducti o n theory.Scho lars at ho m e and abr oad genera ll y con-sidered t h at the direct reduction process w as conducted step by step.A s fo r the ro le o f vo latile m a-tter i n coal-based direct reducti o n of iron ore,the researchers had different op i n i o ns.K ey words:ir on ore;direct reduction;reducti o n theory;reducti o n process;k i n etics;t h er m ody-na m ics;vo latile m atter直接还原法是非高炉炼铁的主要方法之一,它在20世纪50年代曾与氧气转炉炼钢、连续铸钢,共称为冶金技术上的三项革命。
直接还原铁（海绵铁）生产工艺方案选择还原铁工艺根据使用还原剂的不同，可分为两大类：使用气体还原剂的气基直接还原法和使用固体还原剂的煤基直接还原法。
气基直接还原法，主要分布在中东、南美等天然气资源丰富的地区，这些地区以电炉短流程为主的钢铁工业也得到迅猛发展。
代表工艺为Midrex竖炉法、HYL、反应罐法和流态化法。
煤基直接还原法，主要分布在南非、印度、新西兰等地，天然气资源有限，但有优质的铁矿资源和丰富的煤炭资源。
代表工艺有SL-RN法和Krupp法。
我国从能源储量和合理利用考虑，还不能为冶金工业生产提供足够的天然气，即使有气可用，成本也太高，生产一吨直接还原铁，若用天然气要400-500m3，天然气部分的成本就占600-750元；若用煤气，要1600m3，煤气成本1600元。
因此气基直接还原在我国无法实现。
目前在我国使用的工艺有隧道窑工艺、回转窑工艺和转底炉工艺三种，均为煤基还原法。
回转窑工艺的特点：机械化程度较高、劳动强度较低，但存在着产品成本高、投资大、易于发生结圈故障、产品质量不高、产品分化率高、对原料及还原剂要求苛刻、生产效率较低、热效率低、填充系数低等缺点，在国内有几家使用过，除天津大无缝钢管厂通过几年的调整才算基本稳定外，其它几家均不太稳定，有的已经停产。
转底炉工艺的特点：该工艺有机械化程度较高、还原速度快的优点，但产品品位无法提高，投资较大，适用于钢铁粉尘处理，在直接还原铁领域还无大规模生产先例。
隧道窑工艺的特点：具有工艺成熟可靠、投资少、见效快、产品品位高且稳定、操作简单、设备运行稳定、能耗低、对原料的要求不苛刻、规模灵活、填充系数高（一般在30%以上）等优点。
但也存在着占地面积长度方向较长、由反应罐带来的成本高的缺点。
在我国有十几家直接还原铁厂在使用，属成熟可靠使用最多的工艺。
针对各种工艺的优缺点，结合实际情况进行选择。
