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2022
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电炼钢用直接还原铁(DRI)的强化（1）
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来源：公司内部
直接还原铁(DRI)是炼钢中的第二大可行的原始铁来源，仅次于生铁或高炉生产的铁水。DRI是用一氧化碳和氢气直接还原铁矿石生产的。在北美和南美，以天然气为基础的竖炉通常用于DRI生产，而以煤为基础的DRI在亚洲市场很常见。美国廉价的天然气供应使DRI成为钢铁制造商的一个有吸引力的铁来源。
图1显示了不同的炼钢路线，即与高炉一体化的炼钢路线，以及消耗DRI和废料电气化的炼钢路线。在北美，超过60%的钢是通过电弧炉（EAF）路线生产的。
图1：炼钢的主要路线
在电炼钢中，要求残余元素低，可能需要10-30%的炉料为矿基金属(生铁或DRI)，以弥补废料中的杂质，并增加炉料的碳含量。
矿基金属提供的纯铁装置帮助电钢制造商生产高级钢材，并控制合金化学成分。在废铁不断回收利用的市场上，对钢铁制造商来说，残铁稀释越来越成为一个大问题，因此，钢铁制造商需要在原料混合物中加入越来越多的“天然铁”，以保持低水平的最终产品。许多电弧炉操作更喜欢使用生铁，因为需要的电能大幅降低，从而提高了炉的生产率。矿基金属通常比回收的废钢废铁更具有一致的化学和物理特性。今天，废钢废铁的化学成分变化会导致操作结果的显著变化。矿基金属的稳定性意味着它们是在控制工艺变化，特别是以可控的、安全的方式提高生产率方面，是非常可行的。
然而，并不是所有的矿基金属都是一样的。表1显示了矿基金属与它们在电炼钢中的使用价值的比较。与DRI相比，生铁有几个优点，即较高的金属铁含量、较低的杂质、较低的熔点和较高的碳含量，从而降低熔炼功率的要求。此外，DRI在运输和储存过程中会产生大量细粒，因此运输和储存是个问题。从操作的角度来看，生铁作为电炉炼钢的矿基金属来源似乎是一个更有利的选择。
表1：生铁与DRI的比较
目前，生铁主要通过高炉生产。由于使用煤和焦炭，高炉操作及其辅助工艺，每吨钢铁产生的二氧化碳最多。DRI工艺以天然气为基础，产生的二氧化碳排放量不到高炉的一半。因此，有方法可以消除DRI的缺点，使其更接近生铁，同时碳排放量总体较低。
本文概述了两种方法，可以提高DRI在电炼钢中的使用价值。第一种方法是在进入电炉之前使用氧燃料燃烧对DRI进行预热，第二种方法是使用氧燃料燃烧通过熔化将DRI完全转化为铁水或生铁。这两种方法都是基于燃烧天然气和/或氢气作为燃料，以减少二氧化碳排放。下一篇文章将介绍这两种方法，概述其优点、可行性和后续步骤。
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