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2023

直接還原鐵（DRI/HBI）的品質(zhì)和使用價值

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來源：公司內(nèi)部

直接還原鐵（Direct Reduction Iron縮寫為DRI），是鐵的氧化物在不熔化、不造渣的溫度下，在固態(tài)下還原生成的金屬鐵產(chǎn)品。由于DRI的結(jié)構(gòu)呈海綿狀，體積密度遠(yuǎn)小于一般生鐵，因此，直接還原鐵也稱為“海綿鐵”。當(dāng)以氧化球團為原料生產(chǎn)時，產(chǎn)品仍是球團狀，但主要成分是金屬鐵，為了區(qū)別于氧化球團這種產(chǎn)品被稱為“金屬化球團”。為了提高產(chǎn)品的抗氧化能力，便于運輸，直接還原鐵在生產(chǎn)過程中，在熱態(tài)下進行擠壓成型的產(chǎn)品稱為熱壓塊（HBI)，或在冷態(tài)下進行擠壓成型的產(chǎn)品稱為冷壓塊（CBI）。

1. 直接還原鐵的應(yīng)用
    • 是鋼鐵生產(chǎn)中重要的廢鋼的代用品，是解決我國廢鋼不足重要途徑；
    • 是廢鋼殘留元素的稀釋劑，是電爐冶煉高品質(zhì)純凈鋼、優(yōu)質(zhì)鋼不可缺少的控制殘留元素原材料；
    • 是裝備制造業(yè)生產(chǎn)石油、合成化工、核設(shè)施等裝備（如生產(chǎn)石油套管、加氫反應(yīng)器和核工業(yè)裝備等）不可缺少的純凈原材料；
    • 是轉(zhuǎn)爐煉鋼的最好的冷卻劑，以直接還原鐵作為冷料用于轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)可提高轉(zhuǎn)爐的冷料的使用量，有利于提高轉(zhuǎn)爐作業(yè)率和產(chǎn)量，有效的提高轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的熱利用率；
    • 直接還原鐵以非結(jié)焦煤為能源，發(fā)展DRI可以減輕鋼鐵生產(chǎn)對焦煤的依賴，有助于鋼鐵生產(chǎn)擺脫焦煤資源短缺的羈絆。

2. 影響直接還原鐵品質(zhì)的因素
直接還原鐵的品質(zhì)主要由直接還原鐵的化學(xué)成分及冶金特性構(gòu)成?；瘜W(xué)成分主要指標(biāo)包括：全鐵的含量（TFe）、金屬化率（MFe/TFe）、二氧化硅的含量（SiO2）、碳的含量（C）、脈石總量、有害元素的含量等。冶金及物理特性主要指標(biāo)包括：形狀、尺寸、粒度及粒度組成、密度、體密度、熔化特性、抗氧化性能、強度（抗壓強度、抗磨強度）等。

    2.1 化學(xué)成分主要指標(biāo)
    2.1.1 全鐵的含量（TFe）
    存在于直接還原鐵中的各種形態(tài)鐵元素，包括金屬鐵（MFe），各種鐵的氧化物中的鐵，以及各種鐵的化合物（如FeC）中的鐵元素的總量占總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)。
    全鐵含量是直接還原鐵的品質(zhì)的最重要的指標(biāo)。煉鋼用直接還原鐵產(chǎn)品的全鐵含量（TFe）應(yīng)是愈高愈好。TFe愈高，則直接還原鐵產(chǎn)品中的鐵以外的脈石和雜質(zhì)愈低，有利于減少電爐冶煉渣量，降低電耗。對于同一種原料生產(chǎn)的DRI，TFe愈高則金屬化率愈高。

    2.1.2 金屬化率（MFe/TFe）
    金屬化率為直接還原鐵產(chǎn)品中鐵的金屬化程度的指標(biāo)，即產(chǎn)品中鐵元素轉(zhuǎn)化為金屬鐵程度的指標(biāo)。
    金屬化率=[(MFe)/(TFe)]xl00%   式中，TFe為直接還原鐵產(chǎn)品中的全鐵含量，%；MFe為直接還原鐵產(chǎn)品中的金屬鐵（零價鐵）含量，%。
    直接還原鐵的金屬化率對煉鋼生產(chǎn)有重大影響，依據(jù)煉鋼生產(chǎn)的原料條件及冶煉的鋼種不同，對DRI的金屬化率要求差距極大。例如：以鐵水、生鐵塊為主要原料的電爐，DRI的金屬化率要求要適當(dāng)?shù)牡停欢鴮σ暂p薄料為主料的電爐，則要求DRI必須維持較高的金屬化率。這是由于以鐵水、生鐵塊為主要原料的電爐，爐料熔化后，鋼液中含碳高需要脫碳，這時加入低金屬化率的DRI有利于脫碳的進行，低金屬化率DRI可以帶入一定量的氧，有利于改善熔池的沸騰狀態(tài)。而以輕薄料為主料的電爐，尤其是爐料氧化程度高時，爐料熔化后鋼液中氧位高，則要求DRI必須維持較高的金屬化率，以保持鐵的收率。

2.1.3 二氧化硅的含量(SiO2)及脈石量
DRI中的二氧化硅含量(SiO2)是影響DRI產(chǎn)品品質(zhì)和DRI使用價值的重要因素。在DRI全鐵含量相同的(TFe)的條件下，DRI中SiO2含量越低，品質(zhì)和使用價值越高。DRI的脈石總量及脈石的成分DRI的使用價值有直接影響，脈石總量越低、脈石中酸性成分及難熔礦物越少，則DRI的使用價值越高。

2.1.4 有害元素(Pb、Zn、Sn、As、Cu、B、Bi等)含量
由于DRI是冶煉優(yōu)質(zhì)鋼的原料，是廢鋼中殘留元素的稀釋劑，因此，DRI的有害元素必須是低的。DRI的有害元素的含量主要由生產(chǎn)的原料決定。因此，生產(chǎn)DRI的原料必須是純潔的。

    2.1.5 DRI的碳含量
    DRI的碳含量對DRI的使用價值有顯著的影響。不同冶煉工藝、工藝條件對DRI的含碳量的要求是不同的。DRI之外的鐵料含碳的高低，冶煉鋼種的含碳量決定DRI的適宜含碳量。配料含碳量高，DRI含碳量低，反之亦然。
    DRI的碳含量取決于DRI的生產(chǎn)工藝及工藝條件，通常煤基法(回轉(zhuǎn)窯、隧道窯)產(chǎn)品的碳含量均較低，一般為0.30%。氣基豎爐工藝產(chǎn)品的含碳量，可在1.00?4.00%范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié)。

    2.2 冶金特性主要指標(biāo)
    2.2.1 DRI的密度、粒度及粒度組成
    在煉鋼過程中，隨原料條件、裝料制度不同，對DRI的密度、粒度及粒度組成的要求是不同的。通常要求DRI的密度應(yīng)＞5.Og/mm3，以確保DRI能穿過渣層直接與鋼水接觸，進行快速熔化。也避免DRI混入爐渣，隨爐渣排出造成鐵的損失。

2.2.2 DRI的強度(抗壓強度、抗磨強度)
DRI的強度應(yīng)保證DRI在運輸、裝料過程中不產(chǎn)生破碎、粉化，以減少DRI在運輸、裝料過程中的損失。

2.2.3 DRI的抗氧化性能
DRI的抗氧化性能對DRI的使用價值有明顯影響。DRI的抗氧化性能差，在運輸、保存過程中必須采取防護措施防止DRI產(chǎn)生再氧化，以及由于快速再氧化造成的“自燃”。采用壓塊處理，提高DRI的密度，減少DRI的孔隙率是提高DRI抗氧化能力的有效方法。

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