直接還原是鐵氧化物在不熔化、不造渣，在固態(tài)下還原為金屬鐵的工藝。直接還原產(chǎn)品統(tǒng)稱為直接還原鐵（Direct Reduction Iron，縮寫為 DRI），由于DRI的結(jié)構(gòu)呈海綿狀，也稱為“海綿鐵”，為了提高產(chǎn)品的抗氧化能力和體積密度，DRI熱態(tài)下擠壓成型產(chǎn)品稱為熱壓塊（HBI），DRI冷態(tài)下擠壓成型產(chǎn)品稱為DRI壓塊。

直接還原是已實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)，已實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的直接還原法有數(shù)10種。2008年世界直接還原鐵（DRI/HBI）的產(chǎn)量約 6845萬t，約為世界生鐵產(chǎn)量9.30億t的7.23%。直接還原鐵由于產(chǎn)品純凈、質(zhì)量穩(wěn)定、冶金性優(yōu)良，成為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼、純凈鋼不可缺少的原料，是世界鋼鐵市場緊俏的商品之，直接還原是世界鋼鐵生產(chǎn)的個不可缺少的組成部分。

世界直接還原的現(xiàn)狀可歸納為以下幾個方面。

（）產(chǎn)量持續(xù)增加，氣基豎爐占主導(dǎo)地位

DRI的產(chǎn)量持續(xù)迅速增加，見表1。氣基豎爐Midrex法及HYL法是生產(chǎn)規(guī)模的工藝方法，回轉(zhuǎn)窯是煤基直接還原主要方法。氣基工藝的產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的75%。煤基直接還原約占25%。直接還原鐵各工藝產(chǎn)量的分布見表2。俄羅斯、印度、中東等地近年來都有大型氣基豎爐直接還原生產(chǎn)廠的建設(shè)計劃。拉美、北非及亞洲天然氣豐富地區(qū)是直接還原鐵主要產(chǎn)地。印度是世界直接還原鐵產(chǎn)能和產(chǎn)量的，2008年產(chǎn)量達(dá)到 2120萬 t。

表1 世界直接還原鐵產(chǎn)量（萬t）

表2 各工藝直接還原鐵的產(chǎn)量%

     （二）煤制氣-豎爐直接還原為DRI發(fā)展開辟了新途徑

煤制氣技術(shù)是煤化工技術(shù)中成熟的常規(guī)技術(shù)，在中已有長期使用經(jīng)驗。煤制氣-堅爐直接還原技術(shù)受到中鋼鐵工作者的關(guān)注，內(nèi)已有20個單位開展了以煤制氣為還原氣的豎爐直接還原廠的建設(shè)規(guī)劃或設(shè)計。從能耗、環(huán)境保護、生產(chǎn)規(guī)模、與后續(xù)工藝的銜接等諸多方面綜合分析，煤制氣-豎爐直接還原工藝將成為中 DRI生產(chǎn)的主要工藝。

（三）回轉(zhuǎn)窯法技術(shù)成熟，在印度和中得到發(fā)展

回轉(zhuǎn)窯法是煤基直接還原技術(shù)中成熟、規(guī)模、主要的工藝方法。在印度、南非、中等和地區(qū)得到發(fā)展。具有關(guān)資料報道，2008年印度DRI總產(chǎn)量 2120萬t中回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量約占30%，運行中的回轉(zhuǎn)窯約300座。

回轉(zhuǎn)窯對原燃料的要求苛刻，能耗高（實物煤的消耗約 950kg/t（DRI）），投資高，運行費用高，生產(chǎn)運行的穩(wěn)定難度大，生產(chǎn)規(guī)模難以擴大（15萬t/（a·座））。因此，回轉(zhuǎn)窯法在資源條件適宜地區(qū)，對中小規(guī)模DRI生產(chǎn)可能得到運用，但難以成為中DRI發(fā)展的主體工藝。

（四）隧道窯法在中大量發(fā)展

隧道窯法生產(chǎn)直接還原鐵是古老的煉鐵方法之，世界其他地區(qū)隧道窯法僅用于粉末冶金還原鐵粉生產(chǎn)的次還原工序。除中外，未見到有用隧道窯生產(chǎn)煉鋼用直接還原鐵的報道。隧道窯法技術(shù)含量低，適合于小規(guī)模生產(chǎn)，投資小，符合民營企業(yè)投資需要，近期在中得到大量的發(fā)展。中已建成或正在建設(shè)的隧道窯有 200多座，設(shè)計年產(chǎn)能超過400萬t，至今DRI隧道窯建設(shè)熱潮有增無減，從多媒體檢索發(fā)現(xiàn)有數(shù)10個單位規(guī)劃建設(shè)產(chǎn)能5萬～30萬t/a的隧道窯直接還原鐵廠。

隧道窯采用罐式法還原熱率低、能耗高，還原煤450～650 kg/t（DRI）；加熱用煤450～550kg/t（DRI）；生產(chǎn)周期長（48～76h）；污染嚴(yán)重（還原煤灰、廢還原罐等固體廢棄物多，粉塵多）；產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定；單機生產(chǎn)能力難以擴大等問題，不可能成為中直接還原鐵發(fā)展的主導(dǎo)方法。

（五）轉(zhuǎn)底爐法是煤基直接還原技術(shù)開發(fā)熱點

日本、美等開展的轉(zhuǎn)底爐煤基直接還原技術(shù)（Fastmet、Inmetco、Itmk3）因采用含鐵原料與還原劑混合造球，還原條件好；能源來源廣泛；對原料的適應(yīng)性強，在鋼鐵廠粉塵、復(fù)合礦利用有優(yōu)勢，受到人們重視。中從20世紀(jì)90年代開始，先后在舞陽、鞍山、河南等地建成試驗裝置或工業(yè)化試生產(chǎn)裝置多座，對轉(zhuǎn)底爐煤基直接還原技術(shù)進(jìn)行了大量研究。近年來，隨著鋼鐵工業(yè)發(fā)展、環(huán)境保護的需要，含鐵塵泥的處理，復(fù)合礦的綜合利用，以及擴大產(chǎn)能的需要，轉(zhuǎn)底爐工藝受到人們的關(guān)注。

內(nèi)外的研究表明，轉(zhuǎn)底爐是以含碳球團或含碳壓塊為原料快速還原為征的煤基直接還原裝置，處理冶金廠含鐵塵泥（含鋅粉塵、冶煉不銹鋼的粉塵）是有的、成功的。但作為生產(chǎn)煉鋼用DRI，由于煤灰的摻入，產(chǎn)品鐵品位低，含S高，難以滿足煉鋼生產(chǎn)的需要。如采用電爐進(jìn)行預(yù)熔化處理，需要消耗電能 500～550kw·h/t。如采用氧煤為能源熔化處理，工藝裝備和工藝還有待開發(fā)和驗證。采用轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)還原鐵產(chǎn)品直接入高爐冶煉，當(dāng)加入量較小時可提高高爐產(chǎn)量，降低焦比，但加入量大時對高爐冶煉過程、能耗的影響，以及經(jīng)濟益的影響還有待實踐的驗證。采用轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)還原鐵，直接入高爐冶煉擴大高爐產(chǎn)能的方法，在技術(shù)、能耗、經(jīng)濟益等方面都存在風(fēng)險，選用這種途徑應(yīng)持慎重的態(tài)度。

（六）流化床法的發(fā)展受挫

流化床法采用粉狀原料、鐵礦粉單體顆粒在高溫還原氣流中進(jìn)行還原，粉礦不必造塊、還原速度快，在還原機理上是氣基法中合理的工藝方法，在直接還原開發(fā)和發(fā)展的過程倍受關(guān)注。但生產(chǎn)實踐中，因物料流化所需要的氣體流量遠(yuǎn)大于還原所需要的氣量，還原氣的次通過的利用率過低（約10%），氣體循環(huán)消耗的能量高；流化床是混床，產(chǎn)品的還原程度不均勻；“失流”及粘結(jié)問題直困擾流化床生產(chǎn)穩(wěn)定等問題至今未得到有的解決，造成世界已建成的多個流化床直接還原裝置法中只有Finmet法（委內(nèi)瑞拉 Matazas的 Orlnoco Iron）和Circored法（里尼達(dá)與多巴哥Point Lisas 的Cliffs＆Associates）在生產(chǎn)，但產(chǎn)量僅為生產(chǎn)能力的50%左右。

二、中直接還原鐵發(fā)展前景

直接還原是鋼鐵生產(chǎn)的短流程（緊湊流程）的基礎(chǔ)，短流程因其不使用焦煤、能耗低、單位產(chǎn)能投資少、建設(shè)周期短、對環(huán)境的影響小等點是鋼鐵工業(yè)發(fā)展的方向，受到鋼鐵界的推崇。DRI/HBI是際鋼鐵市場中緊俏的產(chǎn)品之，近年來，際市場DRI價格不斷攀升（中進(jìn)口DRI/HBI的價格報價達(dá) 586美元/t）。從際市場角度，直接還原鐵有著廣闊的發(fā)展前景。

中的鋼鐵蓄積量不足，廢鋼產(chǎn)生量遠(yuǎn)不能滿足鋼鐵生產(chǎn)的需要，廢鋼短缺是影響中電爐鋼發(fā)展的重要因素；同時中鋼鐵生產(chǎn)的主要能源是焦炭，世界性焦煤資源的短缺，價格飛漲嚴(yán)重的干擾和威脅著中鋼鐵工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。發(fā)展直接還原有利于改善中鋼鐵生產(chǎn)的能源結(jié)構(gòu)，擺脫焦煤資源對發(fā)展的羈絆，是減少鋼鐵生產(chǎn)對環(huán)境的不良影響的重要途徑，中DRI的市場容量估計可達(dá)到1500萬～2000萬t/a。

2007年中DRI產(chǎn)量僅僅60多萬t，占世界DRI總產(chǎn)量6722萬t的不足1.0%。而且，其中約40%的產(chǎn)品的質(zhì)量達(dá)不到所要求直接還原鐵H90的標(biāo)準(zhǔn)，ωTFe＜90%，體密度＜2.0kg/cm3，質(zhì)量不穩(wěn)定，在煉鋼生產(chǎn)中不受歡迎，被迫以低價銷售，這不僅造成DRI生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)濟益差，更重要的是電爐使用低質(zhì)量的DRI使煉鋼的能耗大幅度上升。

中已建成DRI生產(chǎn)廠數(shù)10個，除喀左、天津鋼管、密云、魯中、富蘊金山5個是回轉(zhuǎn)窯法外，其余的都是隧道窯法。近年來，由于礦山生產(chǎn)益好，從有益生產(chǎn)組織角度出發(fā)，密云、魯中的回轉(zhuǎn)窯停產(chǎn)。因而，隧道窯法在中的DRI生產(chǎn)中占據(jù)重要的地位。中民經(jīng)濟發(fā)展要求單位民經(jīng)濟產(chǎn)值的能耗要大幅下降，從保護環(huán)境的基本原則出發(fā)，隧道窯法生產(chǎn)煉鋼用直接還原鐵不符合“節(jié)能減排”的發(fā)展方向，如何解決隧道窯能耗、環(huán)保問題是隧道窯法生存和發(fā)展的重大課題。