除尘灰、含铁尘泥、氧化铁红、氧化铁磷综合利用

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转底炉直接还原炼铁工艺的发展

周渝生张友平

（宝钢研究院环境与资源研究所，上海２０１９００）

摘要本文结合环境保护和直接还原铁的需要，综述了转底炉的发展和以此为基础开发

的各种直接还原炼铁新工艺，该工艺不仅可用于钢铁厂各类含铁固体废弃物的回收利用，而且

同样适用于铁精矿粉为原料生产质量稳定的海绵铁或热压块铁。对年产２０万ｔ海绵铁的转

底炉投资及效益进行了计算，计算表明，投产后３—５年即可收回转底炉投资。

关键词合铁粉尘转底炉

直接还原炼铁

１前言

钢铁厂每年产生的大量不适合于高炉利用的

含铁废弃物，给环保带来很大的压力，如何对其进

行回收利用是困扰冶金行业的一个难题。为此，

各国冶金工作者开发了许多直接还原工艺来回收

利用含铁废弃物，为炼钢生产提供质优价廉的纯

净铁资源。由于技术、投资等方面的原因，真正具

有市场竞争力、适合于工业应用的并不多见。气

基直接还原法虽然具有生产效率高，生产规模大，

能耗低和容易操作等优点，但必须以天然气为还

原剂，因此该工艺只能在天然气丰富的国家得以

发展。煤基法以煤作还原剂特别适合于中国的国

情。目前世界上很多国家都在开发煤基直接还原

新技术，有些技术已应用于工业生产。其中，转底

炉法以其原料适应性强和操作工艺灵活性等优

点，引起冶金界的高度重视。但由于对原料条件

和对产品质量要求的不同，转底炉直接还原炼铁

又发展为ＦＡＳＴＭＥＴ，ＩＴＫＭ３和ＤＲＹＩＲＯＮ等不同

工艺路线。

２

Ｆ＇ＡＳＴＭＥＴ工艺

早在５０年代Ｍｉｄｒｅｘ的前身Ｒｏｓｓ公司就发明

了转底炉含碳球团直接还原法。１９６４—１９６６年

进行了２ｔ／ｈ规模试验。１９７４年Ｉｎｃｏ公司开始研

究把转底炉用于处理电炉不锈钢生产产生的氧化

物粉尘的方法，并建成了一座年处理２．５万ｔ废

料的工厂。经过转底炉预还原的球团，通过运输

罐热装入电炉使用。１９７８年美国Ｉｎｍｅｔｃｏ公司在

宾州埃尔伍德市建成一座年处理５．６万ｔ电炉钢

厂粉尘能力的转底炉，回收锌及含Ｃｒ，Ｎｉ的直接

还原铁。１９８２年Ｍｉｄｒｅｘ公司将转底炉法命名为

ＦＡＳＴＭＥＴ，用于煤基直接还原。神户制钢收购

Ｍｉｄｒｅｘ公司后，１９９５年开始建设２．５ｔ／ｈ示范装

置ｎ］，经过２年半试验后，认为Ｆａｓｔｍｅｔ技术成熟

可靠、已达到商业化水平。神户制钢与三井公司

合资对在美国建设年产ＤＲＩ

５０～１００万ｔ项目进

行报价，１９９８年９月神户钢铁公司报价年产ＤＲＩ

５０万ｔ的转底炉装置，每套售价１亿美元。

世界上首次利用ＦＡＳＴＭＥＴ工艺以含铁废料

为原料的商业化直接还原铁厂，于２０００年二季度

在日本新日本制铁株式会社广火田厂投产，年产

能力１９万ｔ，其中１４万ｔ直接装入广田厂的氧气

转炉炼钢。２００２年５月，日本神户制钢株式会社

和尼日利亚签订基本协议，日方将帮助ＡＪＡＯＫＵ—

ＴＡ钢公司建设一座年产５０万ｔ的ＦＡＳＴＭＥＴ直

接还原铁工厂。

２．１工艺流程

ＦＡＳＴＭＥＴ法的工艺流程见图１。含铁废料

（或铁精矿粉）、煤粉和粘结剂经混合搅拌器后进

人造球机造球。生球既可装人干燥器先烘干，也

可直接装入转底炉。在转底炉中，含碳球团均匀

铺在炉底上，料层为ｌ一３层球高。随着炉底的旋

转，球团矿被加热到１２５０～１３５００Ｃ。同时，约

９０％～９５％的氧化铁被球团内部的固体碳还原

成ＤＲＩ。球团在炉底停留时间一般为８～３０ｒａｉｎ，

取决于原料的特性、料层及其它因素。从转底炉

出来的煤气经过二次燃烧和热交换器来预热助燃

空气，高温废尾气用来干燥球团。生产用水循环

使用，生产中产生的粉尘可回收利用。

２．２工艺特点

与其它直接还原工艺相比，ＦＡＳＴＭＥＴ工艺

具有以下特点：