直接还原网/天津奥沃冶金技术咨询有限公司

　　1 前言

　　直接还原铁(DRI)又称海绵铁，其是铁矿或氧化球团通过还原剂(煤或煤气)在低于其熔化温度下进行还原反应，脱除铁矿中的氧而得到的高度金属化的含铁产品。因其产品中铁纯度高，S、P、Cu、Zn等有害元素含量低，是冶炼优质钢、特殊钢的纯净铁料，也是高端铸造、铁合金、粉末冶金等工业主要的原料。其产品形态有球团状或块状(回转窑或气基竖炉产品)，瓦片状(隧道窑产品)、压块状(一般是再加工产品，分为热压块和冷压块)。

球团状(DRI)     块状(DRI)     瓦片状（隧道窑）   热压块（HBI）  冷压块（CDRI）
图1 商品直接还原铁产品的几种形状

　　球团状或块状的冷DRI适用于就近供应电炉使用，也可在采取适当保护措施后通过铁路或公路运输到其他地方使用，不推荐采用海运。热压块HBI或冷压块CDRI是一种优选方式，尤其是作为长期的储存和运输的主要方式，通常给电炉使用，也可供高炉或转炉用。热DRI直接以热态的方式排出还原炉并送至电炉熔化，可以提高用户的产量和降低生产成本。隧道窑生产的瓦片状海绵铁一般含铁品位较高(含铁品位96%以上)，供粉末冶金行业使用较多，一般不做出口;炼钢用瓦片状海绵铁(含铁品位90%左右)一般被破碎后压块做出冷压块，供钢厂使用。

　　据Midrex发布的2023年全球DRI生产统计数据，全球直接还原铁(DRI)年产量为1.357亿吨，产量排名前五的国家分别是印度4930万吨、伊朗3340万吨、俄罗斯780万吨、沙特阿拉伯670万吨及埃及640万吨。与前几年一样，印度仍然是全球最大的直接还原铁生产国，生产了创纪录的4930万吨直接还原铁，其中回转窑生产了3990万吨(比2022年的3540万吨有所增加)，气基工艺生产了940万吨(从2022年的820万吨有所增加)，总体增长了13.1%。继2022年增长18%和2021年增长18.8%之后，2023年回转窑DRI产量增长了12.8%。印度和伊朗的产量再次超过全球DRI的一半。

　　在过去五年中，全球DRI产量增长了近2760万吨，约25.6%。在此期间，印度的DRl产量(主要是煤基DRI)增长了46.2%，伊朗的天然气DRI产量增长了17.3%。阿尔及利亚、美国和伊朗开始建设新的天然气基工厂。在过去的10年里，DRI产量增长了6100万吨，约占82%。在过去的十年中，竖炉产量增加了3300万吨(56%)，回转窑产量增加了2500万吨(161%)。直接送入附近的熔炼车间以节省能源和提高生产率的热直接还原铁(HDRI)的产量为1500万吨，与2022年相比增长了8%，占2023年总产量的11.0%。热压块铁(HBI)是一种压实形式的直接还原铁，非常适合海运和在高炉中使用，经估算生产了1200万吨，与2022年相比增长了9%。

　　2 直接还原铁的储存

　　新产的还没有钝化的直接还原铁球团DRI，必须储存在惰性气体保护的仓库内，或者在加盖的通风良好的场地上，使之老化(进行时效)。在时效过程中产生一些热量，而且产生的很快，为了快速消散这些热量，新料厚度应限制在1.5米以内。时效过的直接还原铁球团，如能保持干燥，或者有盖的仓库，或者用帆布复盖，则可大量安全地储存。最好用两层帆布，因为它能“透气”。而聚乙稀或其他塑料不透气不能使用。储存场地必须干燥，标高和排水良好。

　　如前所述，已经时效过的直接还原铁球团，如果能保持干燥，反应性很低，在没有盖的户外也可以大量储存。但必须在干燥季节才能堆集，把干燥的直接还原铁堆放在千燥、平坦、彻底排水好的场地上。表层将生锈同时形成硬壳，丧失了大量的金属化率，但硬壳下的金属化率降低得很少。

　　一般直接还原铁球团和作过热压块法钝化的直接还原铁球团的金属化率损失测定。经200天的测量，全是储存在露天没有保护的场地上。图2表示料堆各种深度的金属化率损失与时间相对应的关系曲线。在表面上，压块的金属化率损失比球团的显著减少，三米高的料堆，200天以后，平均金属化率的损失，压块的为2.1%,球团为7%。比较高的料堆，其金属化率的损失比较低，但压块和球团之间的金属化率比率保持不变，压块的损失比球团的低70%。

　　3 直接还原铁的运输

　　3.1 船运

　　用防水的容器和干燥船舶运时效的直接还原铁的安全性，已不再是严重的问题了，运输直接还原铁的船驳都应有防水舱盖，采用这样运输方式运送直接还原铁球团没有出任何事故。但如果运送湿的直接还原铁或在运输中受潮了，是有可能会发生问题的。一般的结论是，采用较简单预防措施，运输这种直接还原铁即可做到安全，海船及驳船已经安全地运输了大量的直接还原铁球团及压块。美国海岸瞥卫队已经把直接还原球团和压块的运输列为无危险的类别。

　　用热压块法饨化的直接还原铁进行远洋运输时，无须特别担心这些运输的安全，运输过程中产品的金属化率损失很小，没有发热及产生氢气的现象。用驳船和海船运输热压块做到下列各项就能保证运输安全:

　　(1)船仓必须清洁与干燥;

　　(2)避免储仓接近热源，如机房和蒸汽管，

　　(3)不要在雨、雪、蒙蒙细雨或浓雾足以在压块上凝结水分的坏天气装卸或运输;

　　(4)装货后要用热电偶检查温度，热电偶要仲入到料层表面以下15-30厘米，如果温度在100℃上，停船，直到温度开始降下时才能开航。

　　一些负责团体或工厂，很慎重地处理用船运输直接还原铁，进行了精心的预防措施。有的在船上装设大量的温度警报器及气体抽样检查仪，常见的规范要求如下:

　　1) 物资的装卸、运送、储存必须在干燥的情况下进行。

　　2) 船舱必须防水、干燥与清洁适应下列(船的)条件:

　　A、舱口盖在没有用条带紧固的情况下，在装货前作撒水试验，确保不漏水。

　　B、所有料仓必须清扫，除去一切脏物，以及油腻、酸性的所有一切外来杂物及有机物(包括舱内一切表面及空问的高架、横梁及立柱等)。

　　C、所有料仓必须干燥，即没有小水珠或凝结水;应无沟槽、凹陷或裂缝;不得使直接还原铁处在低凹、潮湿的沟槽内。

　　D、必须用钢间壁，而且是完整的，没有裂缝及裂纹，最好不用木间壁。

　　E、料舱必须有双重盖板，如果有浸湿货物的危险时，压载箱不得使水溢入。

　　F、料舱必须没有可能位球团滑进去或陷进去小空洞或间隙。

　　3) 在密闭舱中，氧气可以耗尽;如果有湿气存在，就可能产生氢气。

　　4) 数日后测量的温度一般接近于周围的温度。

　　因为储存大量直接还原铁的密闭处，氧气可能耗尽，人们要进入这种地方，必须预先通过检查，确认有适当的通风，有维持生命所需的足够氧气。在采取许多预防措施的同时，万一出现严重的情况(高温再氧化)，最有效的补救方法是排除氧气。用CO2或蒸汽窒息法防火装各是不适当的，因为在高温下，铁与CO2和蒸汽都起反应。

　　3.2火车或载重汽车运输

　　许多国家已经在各种条件下采用火车或载重汽车已运输了大量的直接还原铁。无疑用载重汽车或火车运输直接还原铁有关的预防保护事项要比船运少。一般来说在运输时，各种直接还原铁最好保持干燥，而且载重汽车无蓬盖火车可以安全运输直接还原铁压块。

　　某直接还原铁球团生产厂制定的火车或载重汽车运输规则如下：

　　1)最好用上封闭式料斗车，在完好条件下，防止物料间空气的流通。

　　2)火车的底及侧板必须防水，任何小孔和裂缝都必须修好，不许有水浸入车中。

　　3)钢底敞棚车或载重汽车均可使用，车的顶上须用厚防水帆布盖好，帆布不准有孔或裂口，帆布的中央应适当地拱起，以防止水在上而停留。这种覆盖的帆布必须总是全部盖好、并牢固地捆扎在车箱的侧板上。

　　4 直接还原铁在钢厂中的应用

……