海綿鐵(DRI) 又稱直接還原鐵, 主要代替廢鋼用于電爐煉鋼。近年來(lái), 由于廢鋼短缺, 海綿鐵生產(chǎn)越來(lái)越受到重視, 其產(chǎn)量已從1970 年的80 萬(wàn)t 逐漸增加到1996 年的3 330 萬(wàn)t。世界上海綿鐵生產(chǎn)工藝超過(guò)40 種, 其中工業(yè)應(yīng)用達(dá)20 種之多。

在海綿鐵生產(chǎn)工藝中, 氣基豎爐法( 即M IDREX 工藝、HYL Ⅲ工藝) 占絕對(duì)優(yōu)勢(shì), 世界上多于84 % 的海綿鐵是由氣基豎爐法工藝生產(chǎn)的。而M IDREX 工藝在氣基豎爐法中占了主導(dǎo)地位。近幾年HYL Ⅲ工藝在悄悄崛起, 其海綿鐵產(chǎn)量每年都在增加。隨著HYL Ⅲ工藝的發(fā)展, 相信不久的將來(lái), 會(huì)動(dòng)搖M IDREX 工藝的主導(dǎo)地位

HYL Ⅲ海綿鐵生產(chǎn)工藝流程可以分成兩個(gè)部分, 制氣界區(qū)和還原界區(qū)。制氣界區(qū)包括還原氣的產(chǎn)生和凈化, 還原界區(qū)包括還原氣的加熱和鐵礦石的還原。制氣界區(qū)中, 水蒸汽和天然氣混合后在重整爐中催化裂解, 產(chǎn)生以氫氣、一氧化碳為主的合成氣,經(jīng)脫水后送進(jìn)還原界區(qū)。裂解反應(yīng)為：

CH4 + H2O = CO + 3H2

CO + H2O = CO 2 + H2

在還原界區(qū)中, 豎爐爐頂氣經(jīng)脫水和脫二氧化碳后, 與來(lái)自制氣界區(qū)的氣體混合形成還原氣, 共同進(jìn)入還原氣加熱爐。加熱后的還原氣從豎爐還原段底部進(jìn)入爐內(nèi), 自下而上流動(dòng), 鐵礦石從豎爐爐頂加入, 自上而下運(yùn)動(dòng)。還原氣和鐵礦石在逆向運(yùn)動(dòng)中發(fā)生化學(xué)反應(yīng), 產(chǎn)生海綿鐵。即：

3CO + Fe2O 3 = 2Fe + 3CO 2

3H2 + Fe2O 3 = 2Fe + 3H2O

HYL Ⅲ工藝生產(chǎn)的海綿鐵有三種:不經(jīng)冷卻排出爐外后, 直接進(jìn)入熱壓塊機(jī)制成熱壓塊鐵, 稱HB I, 主要作為商業(yè)產(chǎn)品外銷;熱態(tài)海綿鐵經(jīng)全密封氣力輸送管道直接熱送進(jìn)電爐煉鋼, 稱HYTEM P IRON;

海綿鐵進(jìn)入豎爐下部冷卻段后, 天然氣作為冷卻氣通入冷卻段, 海綿鐵滲碳并被冷卻至50 ℃以下, 然后排出豎爐, 得到DRI, 此產(chǎn)品主要是工廠內(nèi)部使用或賣給其他工廠 [2]。