非焦煤煉鐵工藝及裝備的未來(2)——氣基直接還原煉鐵工藝及裝備的前景研究(下)

郭漢杰 孫貫永

(1:北京科技大學冶金與生態工程學院 北京100083;2:北京市重點實驗室高端金屬材料特種熔煉與制備中心 北京100083)

1 前言

豎爐氣基直接還原占據著海綿鐵生產的絕大比例，其工藝原理被普遍接受［1］，但其還原氣的制備決不可忽視。豎爐直接還原造氣問題上，主要是利用電、氧氣、蒸汽對天然氣、非焦煤或焦炭進行氣化，生產供豎爐用還原氣。WIBERG法造氣爐采用電弧加熱，可對焦炭和塊狀非焦煤進行氣化，該流程已經不再使用［2］，其實氣化焦煤本身就是一種資源的浪費，也失去了直接還原的意義。PLASMARED使用等離子技術，可對多種燃料進行氣化［3］，單從原理上說，它可以綜合利用各種低等能源，是有前途的方法，但關鍵是裝備的開發。FINSIDER法采用氧氣和非焦煤制取還原氣，毫無疑問，是最吸引力的方法［4］。

必須指出，正在開發的氣基直接還原另一個重要分支是流化床法。從1951年，第一套日產50t的流化床H-IRON直接還原裝置投入運行。另一套H-IRON裝置于1962年投產，能夠日產120t。1979年，一個流化床流程HIB法以更大的規模實現了工業化，能力為100萬t/a。對流化床直接還原影響最大的是FIOR法的工業化，該流程與1976年在委內瑞納建成第一套年產40萬t海綿鐵的工業裝置。由于粉狀海綿鐵不易存儲與運輸，所以采用熱壓工業將其加工成團塊出售。團塊的性能優良，故熱壓工業后來也被較多豎爐工藝所采用。目前FIOR法已被FINMET法取代，FINMET是第四大直接還原流程［5］。另外，流化床氣基直接還原作為第一段還原，被FINEX、HIsmelt等熔融還原采用，是未來很有前景的工藝。但作為終還原工藝，由于流化床海綿鐵產量相對豎爐海綿鐵較小，目前在大生產狀態下還沒有進一步發展，限于篇幅，這里不做更多介紹。

發表在冶金設備2015年第3期的文章中，已經介紹了MIDREX的工藝過程和設備運行，該篇主要介紹另一個在世界范圍發展很快的HYL-Ⅲ以及其“升華版”Energiron工藝。

2 HYL-Ⅲ工藝

2．1 HYL-Ⅲ工藝發展歷程

HYL-Ⅲ是Hojalata y Lamia S．A．(Hylsa)公司早在1960年在墨西哥的蒙特利爾就已開發成功的［6，7］。這一工藝的前身是該公司早期開發的間歇式固定床罐式法(HYL-Ⅰ、HYL-Ⅱ)。1975年，一座日產25t的中間試驗裝置投人運轉。1980年，將一套1960年建成的固定床裝置改造成年產25萬t的HYL-Ⅲ裝置并投入運行。1983年，又將一套1974年投產的固定床改造成年產50萬t的豎爐。用HYL-Ⅲ代替HYL-Ⅰ、HYL-Ⅱ體現了還原反應由間歇運行到連續運行的進步趨勢［8，9］。

2．2 HYL-Ⅲ工藝流程

新研制成的HYL-Ⅲ法已由一座豎爐取代了四座反應罐，能夠連續生產，不僅產量高，而且可以使用天然氣，煤和油的氣化或焦爐煤氣，可以使用球團或塊礦，產品海綿鐵質量穩定。金屬化率可控制在83% ～92%，產品可直接加入電爐，不需要再篩分或壓塊。轉化爐壽命可長達十年。采用計算機控制設備的運行生產。圖1為HYL-III直接還原工藝流程圖。

圖 1 HYL-ⅠⅠ直接還原工藝流程圖

還原氣以水蒸氣為裂化劑(而MIDREX以含CO與H2約70%的爐頂煤氣作為裂化劑)，以天然氣為原料通過催化裂化反應制取［10，11］。還原氣轉化爐以天然氣和部分爐頂煤氣為燃料。燃氣粗余熱在煙道換熱器中回收，用以預熱原料氣和水蒸氣。從轉化爐排出的粗還原氣首先通過一個熱量回收裝置，用于水蒸氣的生產。然后通過一個還原氣洗滌器清洗冷卻，冷凝出過剩水蒸氣，使氧化度降低。凈還原氣與一部分經過清洗加壓的爐頂煤氣混合，通入一個以爐頂煤氣為燃料的加熱爐，預熱至900℃ ～960℃。

由加熱爐排出的高溫還原氣從豎爐的中間部位進入還原段。在與礦石的對流運動中，還原氣完成對礦石的還原和預熱。然后作為爐頂煤氣從爐頂排出豎爐。爐頂煤氣首先經過清洗，將還原過程產生的水蒸氣冷凝脫除，提高還原勢。并除去灰塵，以便加壓門清洗后的爐頂煤氣分為兩路。一路作為燃料氣供應還原氣加熱爐和轉化爐;另一路加壓后與凈還原氣混合，預熱后作為還原氣使用。

可使用球團礦和天然塊礦為原料。加料和卸料都有密封裝置。料速通過卸料裝置中的蜂窩輪排料機進行控制。在還原段完成還原過程的海綿鐵繼續下降進入冷卻段。冷卻段的工作原理與MIDREX類似。可將冷還原氣或天然氣等作為冷卻氣補充進循環系統。海綿鐵在冷卻段中溫度降低到50℃左右，然后排出豎爐。

HYL-Ⅲ法的技術指標通常是:直接還原鐵平均金屬化率為90．9%，平均含碳量為1．9%，最低能耗10．4 ～11．29GJ/t、電耗為 90kW·h/t。

2．3 HYL-Ⅲ工藝特點

MIDREX與HYL-III作為氣基還原兩大主要工藝，可從HYL-III的工藝特點看出它們的區別。

2．3．1 制氣部分和還原部分相互獨立

MIDREX與 HYL-III的最大區別之一是，MIDREX豎爐爐頂氣與天然氣混合，共同進入重整爐制取還原氣，還原豎爐和制氣設備是相互聯系，互相影響的［12，13］。而HYL-Ⅲ豎爐爐頂氣經脫水和脫二氧化碳后，直接與重整爐內出來的氣體混合制成還原氣，還原設備和制氣設備相互獨立［14，15］。因此概括起來，HYL-Ⅲ工藝具有以下特點:

1)HYL-Ⅲ豎爐選擇配套的還原氣發生設備有很大的靈活性，除天然氣外，焦爐煤氣、煤發生氣、COREX尾氣等都可成為還原氣的原料氣;

2)重整爐處理氣量變小，每噸海綿鐵僅為475m3，這使HYL-Ⅲ工藝重整爐體積小，造價低。而MIDREX工藝重整爐處理氣體體積為每噸海綿鐵1810m3;

3)可以處理硫含量較高的鐵礦。而MIDREX豎爐對鐵礦的硫含量有一定限制，否則含硫爐頂氣進入重整爐將造成裂解催化劑失效［16］。

4)豎爐運轉失常時不影響還原氣轉化爐的工作。

2．3．2 以水蒸氣為裂化劑還原氣中氫氣含量高

HYL-Ⅲ通過天然氣和水蒸汽在重整爐中催化裂解生產還原氣，因此還原氣中氫含量高，H2/CO 為5．6 ～5．9，使 HYL-Ⅲ豎爐中還原氣和鐵礦石的反應為吸熱反應，入爐還原氣溫度較高，為930℃。而MIDREX工藝主要是天然氣和豎爐爐頂氣裂解制取還原氣，還原氣中氫含量相對較低，H2/CO為1．55，使MIDREX豎爐中還原氣和鐵礦石的反應是放熱反應，還原氣溫度不能太高，為840℃。

HYL-Ⅲ可以使用塊礦、氧化球團，對鐵礦石的化學成分沒有嚴格的限定［17，18］。可允許提高操作溫度，是生產率提高:將5% ～10%塊礦與球團混合使用，可將操作溫度提高到960℃，由于H2含量高，不產生嚴重結塊。

以水蒸氣為裂化劑，不存在裂化劑引起催化劑硫中毒的問題。因此對礦石含硫沒有特殊限制。

2．3．3 高壓操作

HYL-Ⅲ還原豎爐工作壓力為0．4～0．6MPa，由于采用高壓操作，豎爐爐頂和爐底均采用球閥密封［19］。為了實現全密封操作，爐頂和爐底均設有間歇式工作的壓力倉。如圖2所示MIDREX豎爐與HYL-Ⅲ豎爐結構示意圖。鐵礦石首先通過爐頂料倉加入爐頂壓力倉中，然后將鐵礦石再加入碟形倉中，壓力倉上下球閥切換開閉，保持煤氣不外漏，通過碟形倉下的四個布料管將鐵礦石加入爐內。由于采用了碟形倉，可使鐵礦石連續加入爐中。生成的海綿鐵通過爐底旋轉閥排入爐底兩個料倉中，兩個壓力倉切換使用，可實現豎爐連續排料。而MIDREX豎爐操作壓力為0．23MPa，爐頂和爐底依靠加料管和排料管的料封作用及補充氮氣來封鎖煤氣［19］。

由于高溫、高壓、高氫的特點，使得HYL-Ⅲ豎爐中鐵礦石的還原速度加快，豎爐生產效率提高。同MIDREX豎爐相比，同樣爐容的條件下，HYL-Ⅲ豎爐海綿鐵產量更大。

圖2 MⅠDREX豎爐與HYL-Ⅲ豎爐結構示意圖

圖3 HYL法反應爐結構圖

2．3．4 爐身結構簡單

HYL-Ⅲ豎爐內部是空的，只在爐底排料口處設有兩根液壓松料桿，以保證排料順暢。而MIDREX豎爐結構復雜，爐內設有冷卻氣體分配器和海綿鐵破碎器。如圖3所示為HYL反應豎爐結構圖。

2．3．5 部分氧化法技術

擁有HYL-Ⅲ技術的工廠總是希望提高還原氣溫度來增加產量，通過部分氧化法可實現提高還原溫度的目的。所謂的部分氧化法是在還原氣加熱爐和豎爐間的管道中噴入氧氣，還原氣部分氧化并放出熱，從而使還原氣溫度提高。部分氧化反應如式1－3所示:在墨西哥蒙特雷2M5/3M5廠采用部分氧化法使還原氣溫度從935℃提高到957℃［21］。但必須指出，部分氧化法雖然使還原氣的溫度得以提高了30K左右，但犧牲了還原氣的有效濃度，孰輕孰重，還需要實踐檢驗。

2．3．6 海綿鐵熱送系統

海綿鐵熱送系統如圖4所示。熱的海綿鐵從豎爐中生產出來后，通過加熱的氮氣全密封輸送到電爐料倉，海綿鐵通過料倉給料器加入電爐，輸送氮氣則經洗滌后返回輸送系統。若電爐不需要海綿鐵時，海綿鐵可離線冷卻或進行熱壓塊處理。通過采用氣力熱送系統，大大降低了電爐的能耗。墨西哥希爾薩公司在蒙特雷新建的Hylsa4M廠，其直接還原裝置具有海綿鐵(HYTEMP IRON)氣力輸送系統，該系統于1998年3月投入生產。

圖4 HYTEMPⅠRON氣力輸送系統

2．3．7 海綿鐵熱壓系統

圖5 熱壓塊鐵系統

工藝生產的冷直接還原鐵是特性穩定的產品，進行適當處理后可以作較長時間的儲存和遠距離輸送。然而，由于商業性直接還原廠生產的產品是專供出口海外和遠距離運給使用廠家，所以對于那些沒有特殊處理和儲存的中小冶煉廠家的用戶，建議采用熱壓塊，如圖5所示。該熱壓塊鐵的有關技術參數如下:堆密度2．4 ～2．6t/m3，密度5．0t/m3，尺寸110 ×60 ×30mm，重量0．5kg。

2．3．8 爐頂氣脫CO2處理

采用一種脫除H2O及CO2的處理爐頂返回煤氣的方法［22］，工藝流程如圖6所示，減少了裂化煤氣的負擔，也有利于減少催化劑中毒，可延長天然氣催化裂化反應器的使用壽命，將天然氣補充道循環冷卻氣中，在冷卻帶上段被高溫海綿鐵加熱，并在新生海綿鐵催化劑的作用下裂解轉化，這樣既可加速海綿鐵冷卻，縮短海綿鐵在冷卻帶的停留時間，又可以減少冷卻氣量，還可允許在提高作業溫度下操作，把結塊減少到最低程度，產品含碳量高，性能穩定，不易氣化生銹;豎爐運轉失常時，不影響還原氣轉化爐的工作。

圖6 HYL-Ⅲ爐頂脫CO2工藝流程圖

2．3．9 海綿鐵金屬化率和含碳量可控

HYL-Ⅲ產品的金屬化率和含碳量可單獨控制。由于還原和冷卻操作條件分別得到控制，所以可單獨對產品的金屬化率和碳含量進行調節，直接還原鐵的金屬化率能達到95%，而含碳量可控制在1．5% ～3．0%的范圍。

2．3．10 高壓蒸汽發電

HYL-Ⅲ可以將天然氣重整裝置所產生的高壓蒸汽進行發電，將能源的利用發揮至極致。如圖7所示。

3 Energiron工藝

3．1 Energiron工藝流程

圖7 余熱回收發電系統

圖8 ENERGⅠRON工藝流程圖

1)在 HYL-Ⅲ工藝的基礎上，由達涅利和TenovaHYL 共同研究開發了 Energiron 工藝［23，24］，第一座于2009年12月在阿聯酋Emirates(ESI)鋼鐵公司投產［25］。其單個反應器的年產可從20萬噸到200萬噸不等，能夠冶煉各種不同原材料，如100%球團、100%塊礦或者是兩者混合鐵料。該工藝的特點是可以保證單獨控制DRI的金屬化率和碳含量，特別是碳含量隨時調整，調整范圍1% ～3．5%，從而滿足電弧爐(EAF)煉鋼的需要［26］。工藝流程如圖8所示［27］。

2)由于較高的工藝靈活性，Energiron直接還原廠可以設計成采用以下還原氣體:

(1)天然氣:這種情況下，通過外部或“就地”重整過程將烴轉換成所需的還原氣體H2和CO;

(2)從氣化或其它煉鐵廠(如Corex、Finex)產生的合成氣:煤經過氣化生產出還原氣體(CO、H2和CH4)，工藝流程如圖9所示［28］;

(3)焦爐煤氣(COG)，工藝流程如圖10所示［28］。

圖9 煤氣化與Energiron工藝結合示意圖

圖10 焦爐煤氣與Energiron結合工藝示意圖

3)當使用外部重整器生產還原劑(H2和CO)時，濕的重整氣體首先在一個急冷塔中干燥，接著注入工藝回路中，在回路中它與來自于反應器的循環氣體混合。所產生的還原氣體經加熱進入工藝氣體加熱器內，隨后輸送到反應器配氣環路。當反應器使用合成氣、COG或直接使用天然氣時，采用相同方案，即根據具體應用調整設備的相對尺寸。

4)在加熱器和反應器之間的管路中注入氧氣，目的是提高待使用的可用化學能，從而提高碳含量或者促進鐵礦石還原。流出反應器的尾氣需要處理，以凈化尾氣并清除還原反應過程形成的氧化劑成分(H2O和CO2)。因此，尾氣流經尾氣同流換熱器(熱能得以回收并送往工藝氣體加熱器用來加熱原料氣體)、洗滌和急冷系統(清除氣體中的灰塵并將之冷卻下來以消除其中的水分)。接下來，經過處理的氣體被壓縮進入工藝氣體，通過氣體和液體溶液的接觸得到凈化。因此，離開吸收器的氣體不含氧化劑成分，并且它的還原能力得到完全恢復，與重整氣體混合，流經工藝氣體加熱器，結束工藝循環。自然地，CO2吸收器在清除CO2的同時也吸收H2S，結果獲得幾乎無硫的工藝氣體，從而最終使生產出的DRI中硫殘余量最低。

5)反應器可以設計成利用相同的工藝布置生產熱或冷的DRI:

(1)熱的DRI可以經壓縮生產成HBI(用于長距離運輸的典型商品)或通過Hytemp?氣動傳輸系統直接送往EAF(或一個外部冷卻器)。

(2)在常溫下，直接從反應器排出的冷DRI送往堆料場。此時，將大約40℃的冷卻氣體通入爐身下錐形段，冷卻氣體逆著DRI移動床移動方向向上流動。隨后，冷卻氣體從爐身上錐形段排放，再重新循環進入豎爐前(被壓縮后)利用冷卻水進行冷卻、洗滌。

(3)另外，通過專利產品—雙反應器的使用［29］，可從同一豎爐卸出冷 DRI與熱 DRI。

還原反應器的設計要使工作時爐內氣體和固體流動分布盡可能有利于還原反應進行。專門設計的流動送料機完全由達涅利公司開發，目前安裝在阿布扎比 ESI的首座 Energiron廠。該流動送料機是實現熱卸料反應器內氣體和固體流動完美分布的一個關鍵因素。流動送料機的密封裝置設計成在氣壓大于0．6MPa下工作。

3．2 Energiron工藝特點

與HYL-III比較，Energiron在其基礎上增加的環節所體現的工藝特點有如下幾個方面。

3．2．1 氣動傳輸系統

在一個集成熔煉車間的Energiron直接還原廠，可以通過Hytemp?氣動傳輸系統將熱DRI產品直接送往EAF(或者當必須生產冷DRI時送往外部冷卻器)。

采用Hytemp?氣動傳輸系統，從反應器卸出的溫度大約在600℃的產品，通過運載氣體輸送到EAF的緩沖料倉內，工藝過程如圖11所示。該運載氣體與熱DRI相容，以避免DRI質量的下降。這樣，熱DRI的熱量被重新利用，熔煉車間由此產生直接效益，表示為電耗和出鋼時間的縮短。作為一個例子，如在阿布扎比ESI熔煉車間，當使用熱DIRI時，記錄結果顯示電耗減少量為120kW·h/t鋼水。外部DIRI冷卻器只有在熔煉車間停工期內才使用，保證了工廠連續、平穩的運行。

圖11 把熱態直接還原鐵運往電弧爐的HYTEMP?系統

3．2．2 高級自動化系統

1)Energiron直接還原工藝(DRP)包括許多不同的、復雜的物理化學過程，這些過程必須得到優化，以保證在各種氣相、液相和固相之間所希望的化學反應、熱和質量交換的發生。基于這一原因，Energiron DRP工藝配備有一套自動化系統(L1和L2)，系統使用了過程控制器、軟件診斷、高利用率和故障保護領域的最新技術［30］。

2)L1控制系統:一個用于車間每一大區和專用人機界面的控制器，可以實現對所有設備和系統的遠程控制。在阿聯酋鋼鐵公司運行的 Energiron DRP通過分在5大區的一套西門子PCS7系統控制:

(1)還原區(反應器塔、冷卻器塔、Hytemp?塔、壓縮機、PTS系統、加熱器);

(2)重整器、蒸汽系統和CO2吸收器;

(3)材料處理(鐵礦石和冷DRI);

(4)水處理廠;

(5)安全測量系統(SIS)。

3)新L2工藝控制系統是一項先進技術，它包括幾個數學和經驗功能模塊，目標是穩定及優化工藝過程，通過盡可能接近最佳條件運行來實現，結果是使工藝變量的標準偏差最小，目的是獲得最高的生產質量、收得率和生產效率。在高級控制系統內，許多“虛擬變量”(短的模擬過程)添加到傳統的一般由L1控制回路管理的現場測量中，目的是執行一些局部的優化功能。這一功能是通過采用一個在線運行的半經驗模型實現的。由PLC產生的測量信號采用物理方程進行處理，所有的測量工藝數據，連同由系統計算出的無法測量值，為工藝過程呈現一個完整的狀態信息。

4)L2的主要功能

(1)工藝條件的監測與智能控制:由現場測量設備獲取的測量數據經過收集、加工處理，以監測工廠各段的設備效率、運行條件以及產品質量(生產率、碳含量、金屬化率、DRI溫度等)。

(2)“氣體分析”法預報產品質量:該分析法提前幾個小時預報產品的參數:預期金屬化率、預期碳含量、熱DRI溫度等。在線觀測和處理工藝數據以確定反應器內的當前工作狀態，并發現工廠的任何額外生產能力。

(3)測量設備診斷:通過對所選的孤立系統上的自由度變化的診斷，軟件能預測可能發生的過程不一致性。由于這一原因，上述分析的最初結果是監測現場安裝設備產生的錯誤響應。

(4)設備效率診斷:通過大量的與個別設備有關的變量和方程來呈現氣體處理和其他工藝過程，所以可對這些狀態進行監測。監測每一設備的單個和更多傳感元件是可能的(如催化床的狀態)。

(5)由運行指標進行工藝優化:整個車間狀態處在連續控制下，從而優化生產，降低消耗。已經建立起幾個指標(如能量產額、等效金屬化率、最小碳含量等)，以使工廠的生產績效更加合理，并恰當地評價過程產出。

(6)工藝和設備異常行為預警:監測并發現異常工藝條件，可防止主設備的危險運行。操作員可借助HMI發現可能出現的問題。這種方式在工廠的所有瞬變條件下都是極其重要的，這是由于在瞬變條件下，工藝變化在極短時間內發生，不會總能直接可觀察到，只有通過安裝在現場的測量設備提供的原始數據進行預警。

3．2．3 Energiron 工藝環境設計

Energiron直接還原廠可以選擇性捕集還原過程產生的CO2。從其典型的能量平衡分析中可以看出，大約僅有30%碳輸入總量是作為工藝氣體加熱器產生的廢氣被排放，大約70kgC(或250kgCO2)/tDRI被選擇性清除并封存，或者作為產品銷售給下游用戶(食品、飲料行業或化肥/化學工業)。

Energiron DRP也產生低的NOx排放，特別是由于不需要將進入重整器或加熱器內的助燃空氣預熱到高溫，因此，自然抑制了NOx的生成。

最后，Energiron DR廠可以按零補充水需求設計，這是可能的，主要因為水是作為該工藝中還原反應的副產品產生，并從氣流中濃縮及清除出來。結果，采用一個基于使用海水/河水的閉式水系統換熱器代替傳統的冷卻塔，避免水蒸發進入大氣，不需要補充新水，實際上還會剩下少量水。對水資源昂貴或根本就無法獲取水的地區，這一特點尤其具有吸引力。

3．2．4 Energiron 工藝最新進展

Energiron DRP工藝正在進行不斷的完善，據悉其最新進展有:

1)Energiron DRP工藝中，由煤氣化廠或其他合成氣源供應的經過凈化的合成氣，作為補充氣加入到還原回路中;

2)Energiron DRP工藝，從已用的廢氣中選擇性清除CO2量最大，這種情況下進入工藝過程的輸入總碳量中不到30%是通過廢氣無選擇性地排放出去。

這種已經獲得專利的工藝布置，將進一步完善以提高選擇性CO2吸收，理論上可達到100%。

4 MⅠDREX法與HYL-Ⅲ法比較

對MIDREX法與HYL-Ⅲ法進行工藝特點對比，如表1所示。

表1 兩種氣基直接還原工藝的基本特點

從表1的對比中可以看出:

1)MIDREX法操作壓力約為230kPa，而HYL-Ⅲ法為高壓。操作壓力決定了設備的耐壓情況，一般認為高壓設備的投資和維護成本更高。

2)從還原氣的特點分析，MIDREX法還原氣中 H2/CO 約為 1．1 ～2．5，而 HYL-Ⅲ法約為 5．6～5．9。這已經體現了兩種方法帶來的設備和工藝的巨大區別由此產生。首先由于CO還原鐵氧化物的是微放熱反應，H2還原反是吸熱反應，應當CO含量比例較大時，反應放熱較多，容易造成球團局部粘結，相應的MIDREX法還原氣溫度較低，HYL-Ⅲ法還原溫度較高。

不要小看HYL-Ⅲ與MIDREX在還原氣成分相比這么點細小的變化，其背后隱含的極深的物理化學的原理優勢。從“叉子曲線”和反應動力學兩個方面可以看出，HYL-Ⅲ工藝由于其中的H2含量占到80%以上，還原溫度升高到960℃，就熱力學而言，平衡氣氛中H2含量就會很低，換句話說，H2的循環利用率在70%以上(而MIDREX可能只有30%左右);就動力學而言，由于溫度提高120K，反應速率有可能提高一倍左右。還原劑利用率和反應速率的雙雙提高，極大影響了裝備的改革，理論上說，同樣的還原鐵產量情況下，氣體整合裝備和豎爐爐體有可能只要MIDREX的一半左右就可以了。

3)兩者都要求鐵素原料品位越高越好，但HYL-Ⅲ法由于采用水蒸氣作為裂解氣，不擔心氣體重整催化劑硫中毒，可以適當放寬原料硫含量。

4)從耗能來看，兩者氣體還原耗能相差不大，HYL-Ⅲ法的電耗相對較低些。這也符合物理化學原理。從這點可以看出，能耗相同，工藝實現的途徑是不一樣的，最終決定了投資大小。

5 結論

通過對HYL-Ⅲ以及Energiron工藝的分析并與MIDREX工藝對比，可以得到以下結論:

1)以HYL-Ⅲ和MIDREX為代表的氣基豎爐直接還原煉鐵工藝已經相當成熟，在開發適合我國的直接還原技術時，可以借鑒，少走彎路。

2)HYL以水蒸氣裂化天然氣，既可以增加還原氣氫氣比例，從而帶來工藝上的重大變革，除了可以提升反應溫度，更可以放寬原料硫含量的要求外，還原氣的利用率和反應速率得以大幅提高，一舉多得。但其高壓操作的特性，增加了投資和維護成本。

3)HYL/Energiron運用氣動輸送技術，高級自動化技術，CO2吸收技術等提升工藝的可靠性和環境友好性，值得借鑒。

［1］胡俊鴿，毛艷麗，趙小燕．氣基豎爐直接還原技術的發展［J］．鞍鋼技術，2008(4):9－12．

［2］劉樹立．國外鐵礦石直接還原廠［M］．北京:冶金工業出版社，1990．

［3］何其松．等離子技術在煉鐵中的應用［J］．鋼鐵釩鈦，1986(4):57－66．

［4］方覺．非高爐煉鐵工藝與理論(第2版)［M］．北京:冶金工業出版社，2010．

［5］L．Gould．奧鋼聯鋼鐵技術創新實例［J］．中國冶金，2005，Vol．15(8):27 －31．

［6］陳宏．HYL-III海綿鐵生產技術［J］．鋼鐵，1999，Vol．34(11):64－67．

［7］陳宏，李永全，陳炳慶．海綿鐵生產新途徑［J］．寶鋼技術，1998(4):48－52．

［8］王篠留．鋼鐵冶金學(煉鐵部分)(第4版)［M］．北京:冶金工業出版社，2013．

［9］史占彪．非高爐煉鐵學［M］．沈陽:東北工學院出版社，1991．

［10］喬耀文．COREX熔融還原與HYL-ZR直接還原經濟分析［C］//2006年中國非高爐煉鐵會議論文集．沈陽:中國金屬學會，2006:65－74．

［11］Duarte P E．Using the HYL process with coke oven gases or syngas for DRI production［C］//2006年中國非高爐煉鐵會議論文集．沈陽:中國金屬學會，2006:140－157．

［12］王太炎．直接還原鐵技術的創新與完善［C］//2003年全國直接還原技術研討會論文集．張家界:中國金屬學會，2003:28－36．

［13］Duarte P E，代書華，姜鑫，等．HYL(希爾)工藝采用焦爐煤氣或合成器生產直接還原鐵DRI［C］//2006年中國非高爐煉鐵會議論文集．沈陽:中國金屬學會，2006:158－173．

［14］Quintero R，敘里．HYL－Ⅲ的最新動態［J］．燒結球團，1993(6):34－37．

［15］Quintero R，Becerra J，劉樹立．不斷進行革新的HYL-Ⅲ直接還原工藝［J］．燒結球團，1988(5):60 －69．

［16］齊淵洪，錢暉，周渝生，等．中國直接還原鐵技術發展的現狀及方向［J］．中國冶金，2013(1):9－14．

［17］Dominic，M．Faeeone等，鄒宗躍 譯．Mdirex直接還原工藝——直接生產潔凈鋼的方法(I)［J］．山東冶金，1994，Vol．16(5):51 －54．

［18］唐恩，周強，翟興華，等．適合我國發展的非高爐煉鐵技術［J］．煉鐵，2007，Vol．26(4):59－62．

［19］胡俊鴿，周文濤，郭艷玲，等．氣基豎爐直接還原球團礦技術的發展［J］．燒結球團，2012，Vol．37(2):40－44．

［20］王兆才，陳雙印，儲滿生，等．煤制氣—豎爐生產直接還原鐵淺析［J］．中國冶金，2013，Vol．23(1):20 －25，+35．

［21］HYL Co．Partial Combustion in the HYLⅢ Direct Reduction．HYL REPORT，1996(1):9．

［22］楊雙平，王苗，折媛，等．直接還原與熔融還原冶金技術［M］．北京:冶金工業出版社，2013．

［23］趙慶杰，魏國，姜鑫，等．直接還原技術現狀及其在中國的發展展望［C］//2014年全國煉鐵生產技術會暨煉鐵學術年會文集(上)．鄭州:中國金屬學會，2014:49－55．

［24］聞思修．一種新的直接還原技術——ENERGIRON技術［J］．燒結球團，2009(4):27．

［25］Energiron直接還原設備在阿聯酋Emirates鋼鐵公司投產［J］．燒結球團，2010(5):30．

［26］蒙特雷，布特里奧．采用 ENERGIRON工藝利用焦爐煤氣或合成氣生產直接還原鐵(DRI)［C］//2007中國鋼鐵年會．成都:中國金屬學會，2007:171－180．

［27］Pablo E Duarte，Jorge Becerra．聯合鋼廠采用無碳排放的ENERGIRON直接還原方案減少溫室氣體的排放［J］．世界鋼鐵，2012(3):1－8．

［28］HYL技術Energiron siminar 2009(Chinese)．特諾恩工業技術(北京)有限公司．

［29］JSPL新建Energiron直接還原鐵設備［J］．燒結球團，2012(3):4．

［30］楊雄飛．Energiron直接還原煉鐵工藝介紹［N］．世界金屬導報，2012－03－20B02．