气基竖炉直接还原炼铁工艺关键技术研发申报

1、 由图5-2可知，气基竖炉直接还原炼铁工艺主要由以下部件或子系统组成：竖炉、工艺气增湿器、炉顶气换热器、炉顶气激冷洗涤系统、h2o脱除器、CO2脱除器、工艺气循环压缩机、直接还原铁冷却子系统、辅助公用设施等。核心设备是竖炉。还原气制备主要由以下部件或子系统组成：（1）煤气柜、氧化铁预脱硫、铁钼加氢转化、铁锰精脱硫、加热炉、转化炉（合成气中含有甲烷时才需要）等。在竖炉的还原带，铁矿石首先通过热的还原气的热量传递预热到还原过程所需的温度水平。预热阶段过后，还原气h2和CO与氧化铁还原反应，矿石中的氧被去除。还原反应的机理包括还原剂气体在反应界面的吸附催化、固相层内离子和电子的扩散、新相核的形成及长

2、大等。还原过程的机理可描述为：FeOTFeOTFeOTFe334其中氢还原反应过程为：3FeO+HT2FeO+HO232342FeO+HT3FeO+HO422FeO+HTFe+HO22CO还原反应过程为：3FeO+COT2FeO+CO23342FeO+COT3FeO+CO342FeO+COTFe+CO2冷却过程的渗碳反应为：3Fe+CHTFeC+2H323Fe+2COTFeC+CO323Fe+CO+HTFeC+HO232CHTC+2H4技术要点1气基竖炉直接还原炼铁工艺电炉炼钢短流程取代传统高炉转炉炼钢流程；2焦炉煤气/转炉煤气取代天然气用于制备还原气，以适应中国资源特点；3还原气脱硫方案比较

3、研究；4伴生矿综合利用研究；5甲烷气体蒸汽重整与部分氧化比较研究；6还原气流过竖炉时的分布均匀性问题研究；7炉顶气循环利用研究；8炉顶气和加热炉烟气蓄热式余热利用研究；9不同渗碳方案渗碳效果的比较研究。技术研发目标1实现的功能将高温节能燃烧技术融入还原气转化炉和加热炉，通过工艺改进和系统设计，实现可将传统钢铁冶金过程中所产气体（如焦炉煤气和转炉煤气等）净化、转换后制备还原气，用于直接还原炼铁，提高资源综合利用率，降低能耗和污染物排放。完成“气基竖炉直接还原炼铁工艺关键技术”中试装置的设计、安装和调试，获得还原气制备和气基竖炉直接还原炼铁的关键工艺参数。2达到的性能（技术）指标还原气：（CO+H

4、2）86%,（CO2+H2O）86%,（CO2+H2O）5%,N2v5%,0.8Mpa。直接还原铁：金属化率93%，含碳量2.5%。通过引进消化吸收再创新,申请24件发明专利,在关键技术、工艺和设备等方面形成具有自主知识产权的“know-how”，逐渐降低对外商的依存度。2形成行业和产品标准，提高市场准入门槛值，确保行业有序、良性竞争。3目前已进入编写可行性报告和商务谈判阶段的气基直接还原项目有以下三个：（1）辽宁省海城市东四型钢有限公司50万吨/年气基（煤制气）竖炉直接还原炼铁项目；（2）山东日照钢铁有限公司100万吨/年气基（煤制气）竖炉直接还原炼铁及提钒（V2O5）项目；（3）唐钢股份有

5、限公司50万吨/年气基（焦炉煤气）竖炉直接还原炼铁项目。争取本项目完成之前，至少签下上述三个项目之一，完成样板工程施工，并形成项目施工详细标准和规范。4在上述3步顺利实施的前提下，大规模推广应用，迅速占领市场六、投资预算与资金筹措6.1项目预计投资总规模、依据及资金用途项目前期投入情况（包括前期投入的资金来源及详细的资金用途）资金筹措计划（包括资金来源及目前已落实资金的情况）申请管委会资助资金的详细使用计划七、项目承担单位基本情况7.1项目承担单位简介项目承担单位的知识产权情况序号知识产权名称知识产权类型目前知识产权状态知识产权所有权人其他说明发明专利实用新型外观设计著作权国际专利其他知识产权

6、已被受理实审阶段已获授权1大型四腔四通换向阀XX2小型四通旋塞阀XX3小型旋瓣式三通换向阀XX4耐热耐脏煤气快速切断阀XX5单预热空气蓄热式燃烧器XX6单预热空气扁平焰蓄热式燃烧器XX7分隔式双预热蓄热式燃烧器XX8组合式双预热蓄热式燃烧器XX9蓄热式燃气辐射管燃烧器XX10髙效长寿蓄热式燃烧器电子点火枪XX11低热值燃料玻璃窑炉节能燃烧装置和方法XX热能技术有限公司12髙热值燃料玻璃窑炉节能燃烧装置和方法XX热能技术有限公司13髙热值燃料蓄热式冷凝节能锅炉XX热能技术有限公司14髙热值燃料蓄热式节能锅炉XX热能技术有限公司15低热值燃料单预热蓄热式冷凝节能锅炉XX热能技术有限公司16低热值燃

7、料单预热蓄热式节能锅炉XX热能技术有限公司17低热值燃料双预热蓄热式冷凝节能锅炉XX热能技术有限公司18低热值燃料双预热蓄热式节能锅炉XX热能技术有限公司19煤制还原气气基竖炉直接还原冶金方法及系统XX热能技术有限公司20煤基直接还原蓄热式转底炉XX热能技术有限公司21煤基直接还原资源综合利用蓄热式转底炉XX热能技术有限公司合计111029注：以上表格内涉及的知识产权均指项目承担单位的知识产权，知识产权所有权人不是项目承担单位的请说明情况，并在附件中出具相关证明材料。序号技术标准名称技术标准类型项目承担单位标准情况其他说明国际标准国家标准企业标准符合标准参与制定标准12合计注：上表内涉及的技术

8、标准均指项目承担单位的技术标准。项目承担单位核心管理团队人员简介项目承担单位实施项目相关领域的成功案例摘要2005年XX公司与四川龙蟒集团合作，开始铁矿石直接还原转底炉的设计建造工作。2006年年底，采用XX公司最新蓄热式烧嘴技术的年产20万吨直接还原铁的直接还原转底炉已在四川省攀枝花市投产。2007年5月，XX公司又与天津荣程钢铁集团公司签定了世界上最大的直接还原转底炉项目，年产100吨直接还原铁。在四川龙蟒转底炉直接还原项目中，XX公司开创性地注入蓄热式燃烧技术，使直接还原转底炉能够使用发生炉煤气这种低热值燃料，为我国推广应用直接还原新工艺开辟了广阔前景。蓄热式烧嘴燃烧技术，利用从炉子排出

9、的废气预热助燃空气，在炉温13501的条件下，空气预热温度可髙达1100C，从蓄热式烧嘴排出的废气温度可降到200C以下，实现了废气余热的极限回收，因此采用蓄热式烧嘴燃烧技术是最有效的节能措施。蓄热式烧嘴燃烧技术还解决了髙温炉使用低热值燃料的技术可行性问题。发生炉煤气用冷空气助燃，实际炉温只能达到1190C,远达不到直接还原工艺炉温1350C的要求。即使采用金属换热器将空气预热到500C,实际炉温也只有1295C,仍然达不到1350C的要求。而采用蓄热式燃烧技术，可将助燃空气预热到1000C以上,实际炉温可达1435C以上,完全满足直接还原工艺的需要。在直接还原的转底炉采用蓄热式烧嘴燃烧技术，

10、既可以减少煤气消耗，又能解决低热值燃料的燃烧温度问题，具有双重意义。XX公司直接还原转底炉生产工艺流程图和燃烧系统工作原理图分别如图7-1和图7-2所示。转底炉分为预热还原段、加热还原段、髙温还原段和控制还原段，此外还有布料区和出料区。图7-1XX转底炉直接还原铁生产工艺流程图排烟燃烧进风燃烧与进风煤气烧嘴空气喷嘴备用烧嘴烧嘴喷嘴排烟燃烧进风燃烧与进风煤气烧嘴空气喷嘴备用烧嘴烧嘴喷嘴横截面图7-2XX直接还原转底炉燃烧系统工作原理示意图八、项目经济效益及社会效益8.1经济效益分析对一个工艺的技术经济评价通常包括：工艺原料、能源消耗量、投资、生产成本、效益情况等内容。对于直接还原炼铁，人们除关注

11、上述数据以外，更关心它与传统的钢铁生产流程高炉-氧气转炉工艺的比较。8.1.1技术经济指标定义生产指标1利用系数与高炉有效利用系数定义相同，即每立方米有效反应器容积每天的产量，按下式计算：8-1)tFe式中，耳为有效容积利用系数，t/（m3d）；t为炉料在反应器内停V留的时间，h；屮为炉料填充反应器的体积比，%；Fe为单位炉料体积中b含铁量t/m3；Fe为产品含铁量，%。p2单位容积出铁率每立方米反应器容积每天产出的产品中金属铁的量。因为不同直接还原炼铁法的产品中含铁量有很大差别，故使用该指标来补充利用系数，以弥补利用系数不能准确衡量生产效率的不足。q二耳m（8-2）VV式中，耳为单位容积出铁

12、率，t/（m3d）；m为产品金属化率，。V3作业强度每平方米反应器断面面积上每天的产量。该指标衡量反应器强度。产品质量指标1产品还原度即还原过程中总的失氧率，与氧化度成互补数。按全部铁结合成Fe2O3时为氧化度呈100%，则：=1-=1-氧化度=1-1.5Fe3+Fe2+1.5TFe8-3)式中，TFe为全铁含量，%；Fe3+为三价铁含量，%；Fe2+为二价铁含量，%。2产品金属化率产品中金属铁量与全铁量之比，表示矿石中氧化铁被还原到金属铁的程度。M=-FeX100%(8-4)TFe式中，Fe为金属铁含量，%；TFe为全铁含量，%；M为金属化率，。能量利用指标1还原气利用率即还原生产物气体与参

13、与反应的气体之比。X100%8-5)X100%8-5)22CO+H+CO+HO222该指标表示还原气化学能利用的程度示为：该指标表示还原气化学能利用的程度示为：其中H和CO的利用率分别表28-6)8-6)8-7)叶=2X100%H2H+HO22CO叶=2一X100%COCO+CO2式中，H、HO、CO、CO分别表示相应气体的体积浓度。222还原气利用率也表示反应前的还原气质量，此时耳称为还原气氧化g度。氧化度越高则还原气质量越差。2能耗直接还原炼铁使用多种燃料，无法用统一的燃料比来表示能量的消耗水平，因此把工艺过程使用的一次能源的总热值作为评价各种方法的能耗指标。这里所说的过程一次能源是指直接

14、还原炼铁中输入的用于反应过程的化学消耗、热量消耗、流体载体需要的热耗，但不包括动力消耗。表8-1主要直接还原炼铁工艺的技术经济指标项目MidrexHYL-ZRSR-LDFASTMETHISMELTCOREX关键技术及特色竖炉，天然气及尾气催化转化竖炉，天然气及尾气水蒸气转化，化学吸收法窑温及气氛控制技术含碳球团转底炉底吹煤粉铁浴熔融气化炉，髙预还原度竖炉顶还原原料球团矿、块矿球团矿、块矿球团矿、块矿、粉矿含碳球团粉矿、粉煤球团矿、块矿产品HBIHBIDRIDRI铁水铁水单台最大产量（104t/a）12010015（40）1080耗天然气（GJ/t）1110.80.2耗非焦煤（kg/t）8003

15、00630900电耗（kWh/t）12013215060投资估算美元/（ta）260220400300150320操作成本美元/（ta）111102120136150130注：小括号内为理论产量。8.1.2钢铁生产工艺流程的基本参数及其比较长期以来，高炉-氧化转炉流程在冶金生产中一直占有绝对优势，因为该流程的技术成熟性和巨大的生产能力是其它方法所无法比拟的。但是，从冶金原理来分析，高炉-氧化转炉流程是不尽合理的，尤其是近年来直接还原法和熔融还原法的出现，使得一些新的工艺流程出现在钢铁冶金生产中。为便于分析比较，下面列出几种钢铁生产工艺流程以便于比较。1髙炉-氧化转炉（BF-BOF）流程该流程是

16、包括有焦炉、球团（烧结）设备的传统钢铁生产工艺流程。从用煤炼焦和矿粉造球（或烧结）开始，考虑焦炉、髙炉煤气的回收，并假定转炉钢铁料由76铁水和24废钢组成。图8-1所示为这种流程的物料及能源流向。钢水，1t:ft煤，0.589t铁矿，0.7B8t焦炭,0.389t球团，0.411tI焦炭，0.0411输出燃料焦炉煤汽，110m3）钢水，1t:ft煤，0.589t铁矿，0.7B8t焦炭,0.389t球团，0.411tI焦炭，0.0411输出燃料焦炉煤汽，110m3）焦油，30kg输出的燃料转炉煤气，80m3）烧结矿，0.9261球团，0.431tJg钢，0.263t胡亦1氧气2GkW-h电氧气吹

17、顶转炉球团，0.020t烧结机*高炉输出的燃料（高炉煤气，675m3）铁水，0.823t焦炉图8-1高炉-氧化转炉的物料及能源流向示意图该流程考虑回收和利用过剩能量时，吨生铁能耗为14.63GJ。如考虑转炉废气回收并向转炉添加废钢时，吨钢总能耗为19.80GJ。2废钢-电弧炉炼钢流程这种流程采用废钢作为主要原料，当电极与废钢达到一定距离时产生电弧，利用电弧产生的热量来熔化废钢并完成冶炼任务。当采用理论电热能量换算值，即1kWh电换算为3.6MJ时，每吨钢所需能量为1.8GJ；当考虑发电效率时（1kWh的电需要能量为10.24MJ，发电热效率约35%），每吨钢水所需能量为5.1GJ。物料及能源流

18、向如图8-2所示。钢水，1t別钢水，1t別UkWh电25存氧气25kW-h电助熔图8-2废钢-电弧炉炼钢流程物料及能源流向示意图3竖炉气基直接还原-电炉（DR-EAF）流程该流程中若采用焦炉煤气制备气体还原剂，每吨DRI需焦炉煤气约675Nm3（热值为4000kcal/Nm3）。整个过程中循环气体增压消耗电能约120kWh/tDRI。吨直接还原铁能耗为11.3GJ。电炉炼钢的炉料构成为DRI77%、废钢23%。由于DRI含有脉石，使炼钢渣量增大，电耗增加。吨钢总能耗13.83GJ。物料及能源流向如图8-3所示。氧化球团，1,266t+675m3焦炉煤气直接还原竖炉:100kW-h电直接还原铁，

19、O.ezgt0.806tFe（917%）废钢、铁合金，0.269t右k添加碳1kg电炉25m325m3气电极4kg图8-3竖炉（焦炉煤气）直接还原-电炉流程物料及能源流向示意图4煤基直接还原-电炉（DR-EAF）流程该流程采用回转窑直接还原。由于回转窑热效率低，吨直接还原铁能耗髙达17.54GJ。如果使用的矿石与气体还原竖炉法一样，电炉炼钢能耗也几乎相同，即吨钢的能耗为17.54+(16.8312.10)=22.27GJ。物料及能源流向如图8-4所示。氧化球团，1,266t”527kg煤直接还原回转密:66kWh电直接还原铁，0.879tO.BOBtFe(917%)废爾，铁合金，田I5別kWh

20、电添加碳1呦一:电炉25kW-h助设备用电电极4kg2肓rri，氧气羯水，1t图8-4煤基直接还原-电炉流程物料及能源流向示意图从冶金原理来看DR-EAF流程没有BF-BOF流程反复还原及氧化的缺陷，其工艺流程具有更大的合理性。但在实际生产中不能单看原理是否合理、技术是否先进，更重要的是看经济上是否合理。在上述几种工艺流程中，使用的能源不同及其经济技术指标的差异，需要做进一步的分析。按吨钢能耗比较，除废钢-电炉流程外，气基直接还原-电炉流程能耗最低，其次为髙炉-氧化转炉流程。煤基直接还原-电炉流程能耗最髙。同时应看到，本项目的气基直接还原-电炉流程使用的是焦化炉副产的焦炉煤气，可适应我国能源结

21、构多煤、少油、缺气的特点，不受国际石油、天然气价格上涨的影响，因而在能耗、物耗上优势更加明显。表8-2和表8-3分别列出了不同钢铁生产流程的炼铁和炼钢成本。表8-2不同钢铁生产流程的炼铁成本项目单位单价/BF-BOF流程气基DR-EAF流程煤基DR-EAF流程美元用量成本/美元用量成本/美元用量成本/美元矿石t350.99134.69烧结矿/球团t48.90.49824.351.4470.421.4470.42焦煤t610.61237.33非焦煤t650.6039.00焦炉煤气Nm30.05675.0033.75电kWh0.045411.85125.005.6375.003.38辅助材料6.3

22、03.005.00工资14.6010.0017.00折旧23.809.6013.70杂费8.307.4013.40总成本美元151.21139.79161.89表8-3不同钢铁生产流程的炼钢成本项目单位单价/美元BF-BOF流程气基DR-EAF流程煤基DR-EAF流程用量成本/美元用量成本/美元用量成本/美元生铁t133.880.823110.183废钢t940.26725.0980.26925.2860.26925.286直接还原铁t0.879123.8000.879130.600燃料0.4000.500氧气m346.0003.5001.9001.900电kWh0.04526.6001.19

23、7375.00016.875375.00016.875辅助材料4.60016.20017.800工资11.60015.30015.300折旧7.1006.8006.800杂费9.70013.50013.500总成本美元172.978220.061228.561从8-2和表&3可见，炼铁成本中，煤基DR-EAF流程成本最髙，原因是固定成本高；炼钢成本中，直接还原-电炉流程较高，原因是用直接还原炼钢消耗大量的电能。这里假设使用冷态的DRI。若直接使用热态的DRI，直接还原-电炉流程的能耗和成本将更低。就生产成本而言，直接还原-电炉流程在能源（包括电能）费用比较低的地区与高炉-氧气转炉相比具有较大的

24、竞争力。同时必须看到，各种流程的实际成本在很大程度上取决于特点地区的资源和地理条件。因此，每种流程的适用条件是不同的。概括起来，有以下几点：髙炉-氧气转炉流程适合于钢铁产品齐全的大型联合企业，生产规模应大于200万吨/年。当规模小于200万吨/年时，因固定投资和成本太高，经济效益下降。气基（焦炉煤气）直接还原电炉流程比较简单，在副产焦炉煤气的钢铁企业具有较大的竞争力。煤基直接还原-电炉流程只适用于较小规模的生产，特别是废钢短缺、煤炭资源丰富、天然气资源贫乏的地区。从投资来看，髙炉-氧气转炉流程和直接还原-电炉流程有较大的差距：直接还原车间与髙炉车间投资大体相当；炼钢电炉车间与氧气转炉车间投资大

25、致相当；二者的主要区别在于直接还原有无焦化厂和烧结厂的投资。总体来说，直接还原-电炉流程的投资是髙炉-氧气转炉流程的57。8.1.3直接还原-电炉流程与高炉-氧气转炉流程的技术经济比较多年来，钢铁生产一直以传统的钢铁生产工艺流程髙炉-氧化转炉（BF-BOF）为主。可是，由于能耗、资源和钢材产品质量等原因，进入20世纪80年代后，电炉钢比例迅速上升，日本、美国、西欧等工业化国家更是如此。这就促使世界各国钢铁生产者向减少环境污染、充分回收资源、降低能耗、改进工艺流程的方向努力，以期用较少的资本和人力，获得尽可能髙的经济效益。1工艺参数比较目前，传统钢的生产已受到电弧钢(ElectricArcFur

26、nace,简称EAF)的挑战，但随着电炉钢生产的快速发展，废钢资源日益紧张、市场价格不断上涨，从而推动了直接还原炼铁技术的发展。对于未来钢铁业来说，关键性的变革主要是寻找价廉、质优、节能、污染小或接近无污染的方法生产炼钢原料，同时开发新的炼钢工艺和设备。尤其是使用替代铁料(主要为DRI/HBI)以后，更是如此。在过去30年，电弧炉操作已经取得了良好的经济效益、较高的生产效率和高质量的钢产品。使用替代物使电炉生产获得了更大的灵活性和竞争性。这些替代物和废钢可以以任何比例进行混合，通过灵活装料来确保最低的成本、最大的生产率和生产效率。表8-4给出了高炉-氧气转炉流程和直接还原-电炉流程的主要操作参

27、数。表8-4高炉-氧气转炉流程和直接还原-电炉流程冶炼的工艺参数工艺全铁/%含碳量/%热效率/%石灰/kg氧气/Nm3电耗/kWh渣量/kg产量/104t89%BF-BOF94.484.091.2254.3056.80-68.27125.810.91280%冷DRI91.852.583.8427.9022.27546.40110.520.88180%热DRI91.852.585.5127.9022.27407.02110.520.88150%BF94.484.088.3930.7938.65167.1583.330.93350%FASTEEL93.904.489.3235.0042.8489.

28、8394.220.92850%COREX93.814.688.6132.9643.33148.9788.930.92950%HISMELT95.564.088.0822.4835.02192.9056.670.94530%生铁94.514.085.2433.2927.56429.9485.480.93830%FASTEEL93.904.487.9835.8130.02201.9791.970.93530%COREX93.814.686.9834.5930.32284.7288.830.93630%HISMELT95.474.086.6728.3025.47310.6769.500.945100

29、%废钢94.480.0484.4437.0319.09496.6789.230.9452能耗比较一般认为，直接还原-电炉流程的能耗高于高炉-氧气转炉流程，其原因是直接还原-电炉流程除消耗天然气或焦炉煤气外，还需消耗大量电能。但值得注意的是气基直接还原-电炉流程消耗的能源与高炉-氧气转炉流程消耗的能源是有差别的，尤其当还原气用焦炉煤气制备时，流程以传统钢铁流出副产气为主。因此在能耗比较时，不仅要考虑数量，同时要考虑所消耗能源的种类及其价值。表&5给出了髙炉-氧化转炉（BF-BOF）流程的能量平衡：表8-5髙炉-氧化转炉（BF-BOF）流程的能量平衡种类球团烧结髙炉转炉能量输入（MJ/t）冶金焦0

30、1282.414555.70电能652.2342.4243.7255.9重油976.301048.90o2/n200133.4393.4低热气047.508.2非焦煤0278.200喷煤002863.10天然气013.9111.3365.6金属料0002257.1小计1628.51964.418955.13280.2能量输出（MJ/t）金属产物002536.00出售的低热气体005509.30小计008045.30表&6给出了直接还原-电炉（DRI-EAF）流程的能量平衡。表8-6直接还原-电炉（DRI-EAF）流程的能量平衡种类直接还原球团直接还原铁电炉能量输入（MJ/t）冶金焦009.3电

31、能51.773.1482.5重油000o2/n2015.621.5低热气000非焦煤237.22250.00喷煤000金属料00160.4小计288.92338.7673.7能量输出（MJ/t）金属产物0178.7340.0出售的低热气体000小计0178.7340.0图8-5给出了各种工艺条件下的能量对比。图8-5各种工艺条件下的能量对比3成本比较直接还原-电炉流程和高炉-氧气转炉流程的成本比较见表8-7。表8-7成本资料成本价格BF-BOF100%废钢CDRI-废钢HDRI-废钢HBI-废钢Al加入量0080%80%50%形成泡沫渣补加C（kg/t）03.5原料加入量（kg/t）159.4

32、2153.89165.07165.07160.15石灰添加量（kg/t）54.3037.0327.9027.9031.48氧气量（m3/t）56.8019.0922.2722.2719.68熔化Al所需热量（MJ/t）-143.17197.01379.05257.20429.02熔化废钢所需热量（MJ/t）367.03367.62367.65367.65C-O实际所需热量（kg/t）-104.61463.26511.28371.91总能量（MJ/t）-68.27496.67546.40407.02561.80热效率（）91.2284.4483.8485.5183.66液态钢价格（美元/t）17

33、0.29165.52183.70177.34178.07基础设施成本（美元/t）155.37156.45161.87156.26161.72原料价格（美元/t）123.0123.0123.0Al原料成本（美元/t）124.60098.4098.4061.50废钢混合料成本（美元/t）12.21114.2122.5622.5656.83渣量（kg/t）125.8089.20110.5110.5102.1氧量（kg/t）56.8019.1022.322.319.7原料碳（kg/t）04.0002.0泡沫渣用碳（kg/t）00.9金属成本（美元/t）149.94120.83137.27137.271

34、30.29炉体+钢包（kg/t）1.8526.1927.9321.5629.27总成本（美元/t）170.29165.52183.70177.34178.07Al成本（美元/t）124.60098.4098.4061.50废钢成本（美元/t）12.21114.2122.5622.5656.834结论通过在不同条件下的比较，从总体上可以得出如下结论髙炉-氧气转炉流程生产成本较低，而直接还原-电炉流程单位投入较低，但直接还原-电炉流程建厂的具体经济环境、资源条件等对投资和生产成本有较大影响。从判断经济效果的主要指标投资内部收益率和投资回收期来看，直接还原-电炉流程略优于髙炉-氧气转炉流程。这主要是

35、由于直接还原-电炉流程规模小、建设快、达到设计能力时间较短，使投资回收期大大缩短。直接还原-电炉流程经济规模较小，适合于地方中、小型企业，并且具有筹资容易、与连铸容易配合、污染小、达到设计生产能量前未利用的生产能力较小等优点，因而具有较大的灵活性和优越性。在我国，为满足特殊钢厂的需求，生产代替进口废钢的直接还原铁与新建直接还原-电炉工厂生产钢材的经济效益相当。因而建直接还原厂生产DRI是我国解决废钢短缺问题的重要途径。发展直接还原法不仅是解决我国废钢数量不足问题的重要途径，也是促进我国优质钢生产的主要步骤，具有明显的社会效益。8.2社会效益分析8.2.1优化钢铁产业结构的需要社会发展和科学技术

36、进步对钢材质量要求越来越高。电炉炼钢技术的迅速发展为优质钢生产提供了有效手段，然而日益增加的合金钢生产和应用，使得多次重复回收的废钢中杂质元素得以富集，严重影响了废钢的质量。例如，美国在25年内，碳素钢废钢的Cu含量增加了20%,Ni含量增加了1.2倍，Sn含量增加了2倍。因此，单纯使用废钢提髙炼钢质量将是非常困难的，而使用部分直接还原铁就避免了这些问题，所以对冶炼优质钢和特种钢，如石油套管、汽车用钢、核电站用钢、军用钢等必须配用直接还原铁。根据2.1节的分析我们知道，直接还原铁在电炉炼钢、转炉炼钢和髙炉炼铁中都能发挥重要的作用，因此，直接还原炼铁工艺被称为炼铁发展的“第三条道路”，日益得到世

37、界各国的重视。据中国钢铁协会废钢协会的预测我国DRI的年需求量在500万吨以上，而产量情况却不容乐观（详见表8-8）。因此，我国DRI产量严重不足，与国内需求极不相称，根本无法满足优质钢铁生产的需求，导致大量进口直接还原铁。表&819972005年国内DRI产量时间/年199719981999200020012002200320042005产量/万t781151122314358因此，如何改变现状，大力发展直接还原炼铁生产，对优化钢铁工业产业结构、提升钢铁行业国际竞争力、改变钢铁行业粗放型增长模式具有重要的战略意义。8.2.2伴生矿的综合利用自然界中有用矿物并不都是单独存在的，常有多种金属元素

38、共生的情况（地壳在冷却过程中形成）。铁矿中大多数有色金属，女口Cu、Pb、Zn、Co、Ni、Hg、Mo,稀散金属In、Ge、Ga、Ti（与铅锌硫化物共存），铂族金属（常与Co、Ni共存）等，以硫化物形态存在。硫化物不能用C直接还原，因此，在传统高炉炼铁工艺中，这些有色金属硫化物混在铁水中，不但使铁水中硫含量增加，给后续钢精炼增加了相当的难度，且铁矿资源中宝贵的有色金属无法得到有效利用，造成资源的极大浪费。此外，冶炼厂含有铁、钒、钛、镍等重要资源的粉尘和渣滓，低品位铁矿石，选矿场的残渣等，传统工艺都无法处理。本项目开发的气基（煤制气）直接还原工艺在处理伴生矿、冶炼厂粉尘和渣滓、低品位铁矿石、选矿场的残渣等方面独具优势：1伴生矿、低品位铁矿中的块矿可直接进直接还原竖炉处理；2对冶炼厂粉尘和渣滓、选矿场的残渣、伴生矿粉、低品位铁矿粉等进行造球处理后进直接还原竖炉处理；3块矿或球团矿中还原性好的氧化铁与还原气反应生产海绵状直接还原铁，而有色金属硫化物以渣的形式从块矿或球团矿中分离出来；4根据渣的特点选择后续冶炼方法，获取有色技术。