X
Sắt hoàn nguyên trực tiếp (viết tắt là DRI) có được khi chúng ta hoàn nguyên quặng tinh dưới dạng cục hay cám từ thể rắn ở nhiệt độ khoảng 1273K(1000°C) sử dụng khí thiên nhiên sau khi đã chuyển hoá.Các phương pháp hoàn nguyên trực tiếp hiện nay đang dùng bao gồm FIOR, FINMET, CIRCORED và phương pháp sắt cacbít.Tất cả các phương pháp nêu trên đều sử dụng nguyên tắc hoàn nguyên phân đoạn quặng cám , công nghệ HYL I và HYL II sử dụng retort bed , công nghệ MIDREX và HYL III sử dụng lò đảo lưu để hoàn nguyên quặng cục , quặng sắt hạt và các dạng khác.Trong số này công nghệ MIDREX, HYL I và HYL III đã được ứng dụng thành công trong thực tế trên quy mô công nghiệp và chiềm tỷ trọng sản lượng sản xuất sắt xốp khá lớn.MIDREX và HYL III đang là hai công nghệ hoàn nguyên trực tiếp phổ thông nhất hiện nay và các công nghệ tương tự dựa trên nền tảng của hai công nghệ này đã và đang được chia sẻ, phổ biến rộng rãi vào sản xuất.Năm 1995 theo như thống kê sản lượng sắt xốp đã đạt 35 triệu tấn.Công nghệ MIDREX được chỉ ra trên hình bên khí thiên nhiên sau chuyển hoá đảm bảo tỷ lệ H2/CO = 1,6, nhiệt độ tiến hành là 1173K (900 độ C), áp suất khí bên trong lò đảo lưu là 100kilopascals năng lượng tiêu tốn là 10,5gigaJoules/1 tấn sắt xốp, sản phẩm cháy lại được cho qua thiết bị thu hồi và lại được tái sử dụng trở lại, lò chuyển hoá khí sử dụng nhiên liệu để cấp năng lượng duy trì hoạt động của lò.Trong công nghệ HYL III chỉ khác tỷ lệ H2/CO = 3, nhiệt độ tiến hành là 1200K(930 độ C) áp suất khí trong lò là 450 kilopascals , năng lượng tiêu tốn cho một tấn sắt xốp tương đương với công nghệ MIDREX.Trong cả hai công nghệ ở công nghệ nào có nhiệt độ hoàn nguyên cao hơn sẽ cho năng suất cao hơn bởi phản ứng hoàn nguyên trực tiếp là phản ứng thu nhiệt, tuy nhiên nếu nhiệt độ quá cao sẽ khiến cho các viên quặng hay cục quặng sắt bị nóng chảy trong quá trình hoàn nguyên trong lò và bị vón lại.Mức độ hoàn nguyên tối đa vào khoảng 95% và hàm lượng C trong sắt xốp vào khoảng 2,5%.Tuy nhiên chỉ áp dụng được công nghệ này ở những nơi có nguồn khí thiên nhiên mặc dù nhu cầu dụng thép ở nơi đó không cao.Hơn nữa đặc điểm của sắt xốp là có bề mặt nhiều lỗ xốp dẫn tới việc chúng dễ bị tái oxy hoá và phát nhiệt khi chúng tiếp xúc với không khí và nước.Vì thế việc bảo quản và vận chuyển chúng là rất khó khăn và nguy hiểm nếu là trên quy mô lớn để xuất khẩu thì hầu như không mang lại lợi nhuận.Xuất phát từ khuyết điểm này các nhà khoa học đã nghiên cứu phương pháp ép nóng các viên sắt xốp này thành các bánh có kích thước nhỏ hơn để dễ vận chuyển và bảo quản ngay sau khi chúng ra khỏi lò hoàn nguyên, việc này đã được áp dụng ở quy mô công nghiệp và bộ phận đóng bánh đã được lắp đặt ở phần chân của lò hoàn nguyên từ năm 1984.Việc này đem lại hai cái lợi , thứ nhất là sản phẩm sắt xốp đóng bánh (Hot Brick Iron-HBI) có kích thước nhỏ nên giảm thiểu được nguy cơ phát nhiệt và bị tái oxy hoá khi vận chuyển và bảo quản so với trước khi đóng bánh thì dễ dàng hơn nhiều, sắt xốp được dùng để thay thế thép phế làm nguyên liệu luyện thép trong lò điện hồ quang.Kế đến là các xưởng nhỏ sản xuất thép tấm Sắt xốp không chỉ được dùng để thay thế thép vụn mà còn là nguyên liệu dùng để sản xuất các loại thép chất lượng cao , các loại thép kéo, chuốt chất lượng cao, bởi vì chúng chứa rất ít các tạp chất có hại như Cu, Sn, As, Sb, Bi, Zn, và Pb.Phù hợp với những tài liệu mà Viện gang thép quốc tế đưa ra , sản lượng sắt xốp đã tăng đột biến từ 9 tr tấn năm 1984 lên 31tr tấn năm 1995.Trong suốt giai đoạn này sản lượng Gang lỏng đã đạt xấp xỉ 500tr tấn Trong đó Gang lỏng được sản xuất từ nguyên liệu là sắt xốp chiếm từ 2-6% tổng sản lượng Gang toàn thế giới.Bên cạnh đó còn ghi nhận sự ra đời của một số công nghệ khắc phục được những hạn chế về địa lý như dùng than để thay cho khí thiên nhiên .Công nghệ SL / RL là công nghệ sử dụng lò nung quay theo chu kì để hoàn nguyên quặng cục.quặng viên và quặng có lẫn cát bằng than đã cho ra các sản phẩm có giá trị thương mạị.Phương pháp này còn một số khuyết điểm đó là phương pháp này tiêu tốn nhiều nhiệt do mất mát nhiệt lớn lại kích cỡ sản phẩm không đồng nhất vì vậy công nghệ này bị giới hạn về quy mô phát triển khoảng 2tr tấn/năm.Một nỗ lực đáng ghi nhận khác là công nghệ FASTMET phối trộn giữa than bột với quặng sống hoàn nguyên nhờ nhiệt đốt cháy trong lò đáy bằng tuần hoàn trong khoảng thời gian rất ngắn đích nhắm tới là cho ra đời các sản phẩm có tính thương mại hoá cao trong tương lai không xa.Cho đến năm 1997 sản lượng sắt xốp đã đạt mức 44 triệu tấn.
Tính cho đến tháng 12/2000 tổng sản lượng thép thế giới đã đạt con số 843tr tấn tăng 7% so với năm trước.Sản lượng thép của TQ đạt 126tr tấn, Nhật Bản là 106tr tấn và Mỹ là 101tr tấn.Khoảng 40% thép được sản xuất từ nguồn sắt thép phế.Giá sắt thép phế trên thị trường Mỹ là 20$/t thấp hơn so với thị trường Châu Á .Dự kiến đến năm 2010 lò hồ quang sản xuất 45% tổng sản lượng thép thế giới .giá giao bán thép phế sẽ nằm trong khoảng từ 80$ cho đến 140$/t.Cùng với sự ra đời của nhiều công nghệ hoàn nguyên trực tiếp đã sản xuất ra được sắt xốp thương phẩm với giá từ 80$ đến 90$/t..Năm 2000 tổng sản lượng sắt xốp toàn thế giới đạt 40tr tấn trong đó 6% sắt xốp được sử dụng để luyện Gang số còn lại được sử dụng trong lò hồ quang với vai trò thay thế thép phế do nó có nhiều ưu điểm đó là hàm lượng tạp chất thấp tuy rằng hiện tại giá sắt xốp còn cao hơn giá thép phế chút ít.Trong những năm tới công nghệ MIDREX sử dụng nguyên liệu chính là quặng viên vẫn là công nghệ phổ biến nhất chiếm 2/3 tổng sản lượng sắt xốp toàn thế giới kế đến là công nghệ FINMET được phát triển từ công nghệ COREX sử dụng nguyên liệu chính là quặng cám bởi tập đoàn thép POSCO của HÀN QUỐC.Do các công nghệ này không gồm quá trình nấu chẩy và tinh luyện nên những tạp chất trong quặng sẽ đi vào trong sắt xốp vì thế yêu cầu quặng sử dụng phải có hàm lượng tạp chất phải thấp hàm lượng sắt trong quặng phải đạt từ 67% trở lên thậm chí có một vài công nghệ yêu cầu hàm lượng sắt phải cao hơn.Công nghệ hoàn nguyên trực tiếp ra đời từ những năm 1950 những mãi đến những năm gần đây mới được đẩy mạnh nghiên cứu để tận dụng quặng cám với chi phí thấp.Năm 1996 giá quặng là 22$/t trong khi giá quặng cám chỉ bằng 75% giá quặng cục.Sản lượng quặng viên thế giới năm 2000 là khoảng 220tr tán trong đó có 65tr tấn quặng viên thương mại Australia là nước sản xuất khoảng 1,5tr tấn quặng viên /năm trong đó 20tr tấn quặng viên được dùng là nguyên liêu cho các dự án sản xuất sắt xốp.Về khí thiên nhiên đây là một yếu tố quan trọng để phát triển công nghệ hoàn nguyên trực tiếp thì cần có nguồn khí thiên nhiên dồi dào và có chất lượng riêng có công nghệ MIDREX có sử dụng một lượng nhỏ khí thiên nhiên chất lượng mà không quá phụ thuộc vào nguồn cấp khí thiên nhiên phải dồi dào vì thế đây là công nghệ thu hút được sự chú ý của nhiều nhà đầu tư,chúng ta phải lưu ý rằng chi phí đầu tư cho việc sản xuất khí hoàn nguyên chiếm một phần lớn trong tổng giá thành của dự án.Chỉ có khoảng 60% khí hoàn nguyên được sử dụng có hiệu quả còn lại 30% tạo thành Cácbonđioxyt và có lẫn nitơ, 10% tiêu tốn cho khoản nhiệt vật lý, nhiệt động học, nhiệt hoá học của các phản ứng hoàn nguyên.Chi phí trung bình chi cho 1 gigajoule năng lượng tạo ra là 1$ cao hơn hẳn ở khu vực Trung Đông và Vênêzuêla (0,75$) và bằng cỡ một nửa chi phí ở Thái Lan và Ấn Độ.
Tính cho đến tháng 12/2000 tổng sản lượng thép thế giới đã đạt con số 843tr tấn tăng 7% so với năm trước.Sản lượng thép của TQ đạt 126tr tấn, Nhật Bản là 106tr tấn và Mỹ là 101tr tấn.Khoảng 40% thép được sản xuất từ nguồn sắt thép phế.Giá sắt thép phế trên thị trường Mỹ là 20$/t thấp hơn so với thị trường Châu Á .Dự kiến đến năm 2010 lò hồ quang sản xuất 45% tổng sản lượng thép thế giới .giá giao bán thép phế sẽ nằm trong khoảng từ 80$ cho đến 140$/t.Cùng với sự ra đời của nhiều công nghệ hoàn nguyên trực tiếp đã sản xuất ra được sắt xốp thương phẩm với giá từ 80$ đến 90$/t..Năm 2000 tổng sản lượng sắt xốp toàn thế giới đạt 40tr tấn trong đó 6% sắt xốp được sử dụng để luyện Gang số còn lại được sử dụng trong lò hồ quang với vai trò thay thế thép phế do nó có nhiều ưu điểm đó là hàm lượng tạp chất thấp tuy rằng hiện tại giá sắt xốp còn cao hơn giá thép phế chút ít.Trong những năm tới công nghệ MIDREX sử dụng nguyên liệu chính là quặng viên vẫn là công nghệ phổ biến nhất chiếm 2/3 tổng sản lượng sắt xốp toàn thế giới kế đến là công nghệ FINMET được phát triển từ công nghệ COREX sử dụng nguyên liệu chính là quặng cám bởi tập đoàn thép POSCO của HÀN QUỐC.Do các công nghệ này không gồm quá trình nấu chẩy và tinh luyện nên những tạp chất trong quặng sẽ đi vào trong sắt xốp vì thế yêu cầu quặng sử dụng phải có hàm lượng tạp chất phải thấp hàm lượng sắt trong quặng phải đạt từ 67% trở lên thậm chí có một vài công nghệ yêu cầu hàm lượng sắt phải cao hơn.Công nghệ hoàn nguyên trực tiếp ra đời từ những năm 1950 những mãi đến những năm gần đây mới được đẩy mạnh nghiên cứu để tận dụng quặng cám với chi phí thấp.Năm 1996 giá quặng là 22$/t trong khi giá quặng cám chỉ bằng 75% giá quặng cục.Sản lượng quặng viên thế giới năm 2000 là khoảng 220tr tán trong đó có 65tr tấn quặng viên thương mại Australia là nước sản xuất khoảng 1,5tr tấn quặng viên /năm trong đó 20tr tấn quặng viên được dùng là nguyên liêu cho các dự án sản xuất sắt xốp.Về khí thiên nhiên đây là một yếu tố quan trọng để phát triển công nghệ hoàn nguyên trực tiếp thì cần có nguồn khí thiên nhiên dồi dào và có chất lượng riêng có công nghệ MIDREX có sử dụng một lượng nhỏ khí thiên nhiên chất lượng mà không quá phụ thuộc vào nguồn cấp khí thiên nhiên phải dồi dào vì thế đây là công nghệ thu hút được sự chú ý của nhiều nhà đầu tư,chúng ta phải lưu ý rằng chi phí đầu tư cho việc sản xuất khí hoàn nguyên chiếm một phần lớn trong tổng giá thành của dự án.Chỉ có khoảng 60% khí hoàn nguyên được sử dụng có hiệu quả còn lại 30% tạo thành Cácbonđioxyt và có lẫn nitơ, 10% tiêu tốn cho khoản nhiệt vật lý, nhiệt động học, nhiệt hoá học của các phản ứng hoàn nguyên.Chi phí trung bình chi cho 1 gigajoule năng lượng tạo ra là 1$ cao hơn hẳn ở khu vực Trung Đông và Vênêzuêla (0,75$) và bằng cỡ một nửa chi phí ở Thái Lan và Ấn Độ.