收藏词条 编辑词条 竖炉直接还原法
在竖炉中用高温还原气或固体还原剂还原铁矿石的直接还原炼铁方法。该法是1932年由马丁•韦伯(Wiberg)发明的在瑞典建成了第一座生产装置，称维伯尔法(Wiberg Soderfors process)。此法开始是用木炭制造还原气。后因经济上的原因，改用焦炭制气。60年代，随着石油、天然气工业的发展，以天然气为能源的竖炉直接还原法蓬勃兴起。30多年来，先后有阿姆科(Armco)法、普罗费尔(Purofer)法、米德莱克斯(Midrex)法、NSC和希尔(HYL)法等竖炉直接还原法问世。70年代初，用煤做还原剂的外热式竖炉直接还原法(KM法)投入生产。
工艺过程
用于生产的竖炉直接还原法中，仅KM法用煤做还原剂，采用外热式间接加热铁矿石的方法生产直接还原铁。其他竖炉法都用天然气先在制气炉中制成以CO和H2为主的高温还原气，热还原气进入竖炉加热和还原铁矿石。热还原气从竖炉的还原区下部进入竖炉．与从上向下的铁矿石逆流运行。还原气和铁矿石能很好地进行热交换和还原反应。还原好的直接还原铁在竖炉下部的冷却区，用冷却气进行直接还原铁的冷却。冷的直接还原铁通过排料机构出炉。若想用热直接还原铁炼钢，竖炉可不设冷却区，热直接还原铁可用密封罐装运到炼钢车间去冶炼；直接还原铁若出售给很远的用户，则采用热直接还原铁压块技术或直接还原铁钝化技术以降低直接还原铁再氧化的能力。
工艺特征
不同的竖炉直接还原法的工艺各具特色。维伯乐法是由3个竖炉组成一套生产装置。其中1座竖炉用作焦炭电热制气；另1座竖炉用作还原气脱硫；还有1座竖炉用作铁矿石还原。KM法竖炉由燃烧室和还原室组合而成。燃烧室烧气体或液体燃料，还原室内装铁矿石和固体还原剂煤。以天然气做能源的气体还原竖炉，有相同的工艺特征，主要有以下4点：
(1)还原气制备。即是把天然气转变成高温的CO+H2的还原气。一般要求还原气的氧化度<5％，
氧化度=(H2O+CO2)/(H2O+CO2+H2+CO) ×100％。
(2)还原竖炉。竖炉分几区，上部为还原区，铁矿石在此区被热还原气加热和还原成直接还原铁；中间部分是过渡区，用以分隔还原区和冷却区，避免冷却气和还原气相混；下部称冷却区，用冷却气将热的直接还原铁冷却到较低温度，以免热的直接还原铁在空气中发生再氧化。
(3)炉顶气和冷却气的净化。从炉顶出来的气体，要经过洗涤除尘，对于蒸汽转化法，竖炉还要脱除CO2，而顶气转化法的竖炉可不脱除CO2。净化后的炉顶气返回到制气部分，与新添加的天然气一起再重新进行还原气的制备。冷却气从冷却区下部进炉，从冷却区上部抽出，同样也要经过洗涤、净化然后返回使用。
(4)直接还原铁的处理。出炉的直接还原铁，经筛分后，<3mm的直接还原铁粉可以加黏结剂压块后供炼钢用。也可用喷吹的办法喷入炼钢熔池使用。对于热出料的竖炉，若用户离竖炉近，产品可用保温罐装运；若用户远．则热直接还原铁需进行热压块以减小表面积，增加致密度，防止再氧化。
技术经济指标
同一种生产方法，由于原材料条件和生产条件不同，技术经济指标也会有较大差别。表中取的是各种方法中较好的生产数据。
| 方法 | 工艺特征和现状 | 规模、产品质量、能耗、指谅 |
| 维伯尔法 |
用焦炭电热制气，3 座竖炉构成一组生 产装置；已停产 |
一组装置最大规模为 24000t／a； 产品金属化率88％～90％， 含C0.5％～1．O％； 总能耗8．75～10，57GJ／t； 其中焦炭259～450kg／t。 电耗1000kWh／t |
| KM法 |
外燃式，用煤作还原 剂，烧煤气或油，炉 顶有回收煤挥发分 的装置，仅缅甸有生 产厂 |
单孔还原室能力6600t／a； 缅甸生产厂每组炉子能力 20000t／a； 产品金属化率90％～95％， 含cO．8％～1．O％； 煤耗o．565t／t； 电耗73．9kWh／t； 油耗166．5kg／。t |
| 阿姆科法 |
用天然气竖炉，已停 产： |
单炉能力．300，000t／a； 产品金属化率92％±2％， 含C2．4。，／； 总能耗11．85(玎／t； 电耗37kWh／t |
| 普罗费 尔法 |
用天然气，蓄热式转 化炉制气，料罐热装 送炼钢；已拆除 |
单炉最大能力360，000t／a 产品金属化率91．7％， 含C1．4％； 能耗12．8GJ／t |
| NSC法 |
用天然气，高压操 作，压力490．3kPa； 已关闭 |
单炉最大能力600，000t／a； 金属化率92％～94％ 含c1％～2％； 能耗12．5GJ／t； 电耗90kWh／t |
| 米德莱 克斯法 |
用天然气，连续催化 法转化制气，1992年 此法产量占世界直 接还原铁产量的 64％ |
最大单炉能力1，000，000t／a； 金属化率89．6％～95．3％， 含C1％～2．5％； 能耗10GJ／t； 电耗65kWh／t |
| 希尔(Ⅲ) 法 |
用天然气，以蒸汽连 续催化转化制气，高 压操作(490kPa)，炉 顶气中c02可脱除， 也可不脱除；有两种 工艺方法 |
最大单炉能力800，000t。／a； 金属化率约93％； 含c约1．3％～4．O％； 能耗约10．OGJ／t |
展望
以天然气为能源的竖炉法生产率高，能耗低，产品质量高，已成为世界直接还原铁主要生产方法。1992年米德莱克斯法加希尔(Ⅲ)法产量约为世界直接还原铁产量的73．4％，加上固定床的希尔(I)法的产量约为总产量的90％。因天然气资源日益减少，正在研究用煤或用煤制气的竖炉法，已研制出少数用煤或煤制气的方法，它们技术上虽然可行，经济上仍缺乏竞争力。