钢铁行业碳减排技术——直接还原炼铁

“双碳”目标下，如何节能降碳成为全球关注的焦点问题。钢铁行业是高能耗行业，同时也是温室气体排放的重点行业。钢铁行业低碳技术是引领低碳转型发展的制高点，大力发展钢铁行业低碳技术是钢铁行业实现绿色发展的有效途径。

直接还原炼铁技术是以非焦煤为能源，在不熔化、不造渣的条件下，原料基本保持原有物理形态，铁的氧化物经还原获得以金属铁为主要成分的固态产品技术方法，具有流程短、污染小、消耗少等优点，减少了温室气体排放，对环境友好，是中国钢铁行业发展的方向之一。

直接还原炼铁技术是什么？

直接还原是指以气体、液体或者非焦煤为能源与还原剂，在低于铁矿石和氧化球团矿软化温度下进行还原得到固态金属铁的炼铁工艺，其产品称为直接还原铁，可作为电炉炼钢的优质原料（简称DRI）。

工艺原理：铁矿石经过球团工序或者氧化熔融处理得到氧化球团，随后依次进入气基还原竖炉、电炉融化和精炼连续铸轧分别转化为直接还原铁、钢水和成品钢材，其中在电炉和精炼连铸连轧工序伴随有废钢产生。

根据其使用还原剂不同，可分为煤基和气基两种，气基还原工艺在全球范围内是主流，占主导地位；按反应器分类，可分为固定床、竖炉、流化床、回转窑等种类。

煤基法直接还原工艺是将高品位块矿或铁精粉等含铁氧化物制成球团与固体还原剂（无烟煤等）混合成炉料，加入煤基立式反应炉中，炉料在封闭的立式反应器中进行“预热→还原”。还原后产品为DRI球团，用于短流程炼钢工艺，可轧制成块或饼，还可通过热装进入炼钢工序，实现低能耗生产。

气基直接还原工艺是以天然气为主体能源生产海绵铁，主要设备是竖炉，其他的还有流化床和反应罐。

直接还原炼铁的优势有两方面：一是不使用焦炭，二是对规模的依赖程度比高炉要小很多。但由于其能耗较高，目前还不能从根本上取代高炉炼铁工艺。

目前我国直接还原铁产业发展比较缓慢，随着我国进入废钢供应快速增长时期，短流程钢铁制造流程将得到大力推广和发展，这也势必将逐渐推动我国直接还原铁产业的发展。

中国科协科普部

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