DRI ( 直接还原铁)和HBI (热压铁块)的贸易和运输。
DRI ( Direct Reduced Iron) “直接还原铁”是一种高品质冶金产品(97%的纯铁含量)通过矿粉,球团或矿块同天然气或煤加热化学的还原反应中得到,反应温度比铁的溶点低。相对高品位的铁矿作为填料。矿粉可以直接应用,不需要烧结过程。生产1吨的DRI,大概需要1.5吨的铁矿。
(一)直接还原法生产生铁
直接还原法分气基法和煤基法两大类。前者是用天然气经裂化产出H2和CO气体,作为还原剂,在竖炉、罐式炉或流化床内将铁矿石中的氧化铁还原成海绵铁。主要有Midrex法、HYL Ⅲ法、FIOR法等。后者是用煤作还原剂,在回转窑、隧道窑等设备内将铁矿石中的氧化铁还原。主要有FASMET法等。
直接还原法的优点有:
直接还原法已有上百年的发展历史,但直到20世纪60年代才获得较大突破。进入20世纪90年代,其生产工艺日臻成熟并获得长足发展。其主要原因是:
当前世界上直接还原铁量的90%以上是采用气基法生产的。
我国天然气主要供应化工和民用,不可能大量用于钢铁工业。由于我国煤炭储量相对丰富,20世纪90年代以来煤基直接还原法已在天津、辽宁、吉林、山东等地形成了一定的生产规模。
直接还原铁是指用直接还原法在低温固态下还原的金属铁。按生产方法可分为煤基直接还原铁和气基直接还原铁;按用途可分为炼钢用直接还原铁和其它用直接还原铁;按产品形式可分为海绵铁(DRI)和热压块铁(HBI)。
目前国内直接还原铁没有国家统一标准生产规格,只有行业内的不成文的标准,最终元素含量仍是根据客户需求。
规格如下:
一类化学成分为:TFe≥95%,SO2≤0.65%,S≤0.03%,P≤0.03%。
二类化学成分为:TFe≥92%,SO2≤5.0%,S≤0.03%,P≤0.03%。
三类化学成分为:TFe≥90%,SO2≤7.0%,S≤0.03%,P≤0.03%。
四类化学成分为:TFe≥88%,SO2≤10.0%,S≤0.03%,P≤0.03%。
另外,含铁量超过97%以上也属于海绵铁,但应用于粉末冶金领域,其形状分块状和粉状(一次还原铁粉),如深加工还可做二次还原铁粉,其含铁量将达到99%以上,价格也相应较高。
DRI是用还原气生产的,有多孔渗水的结构,这个增加了反映面积,大大增加了产生化学反应的可能性。当DRI遇水的时候,就会发生氧化反应,从水中释放出氢气。如果遇到含有盐分的水如海水,这个反应将会加剧。作为反应的一部分还会大量释放出热量,从而更加剧了氧化反应,形成了一个连锁反应。如果氧气充足的情况下,温度能够达到1500度,如果是在一个密闭的空间,如船舱,释放出来的氢气,将会形成有爆炸危险的混合气体。如果要通风换气,减少氢气,将会带来更多氧气,货物将会过热。
刚生产出来的DRI对水和氧气非常敏感,易反应。有一些办法可以减缓DRI的氧化反应速率,这样使其能相对安全地储藏和运输。首选的,也是最简单的方法就是较长时间堆放,暴露在空气中,使其表面生成一层薄薄的氧化膜,阻止进一步的氧化反应。一般货物在仓库中堆放 2-3 星期,然后运到比较近的地方用作生产。
第二种办法是把直接还原铁包裹上一层隔离物,硅酸钠,这种物质能有效隔离淡水,但是对于海水还不是那么有效。
第三种办法就是在生产DRI的过程中,在温度约650度的时候把还原铁压缩成100毫米长,90毫米宽的,30-40毫米厚的铁块,减少空隙率,减少反映面积,降低反应速度。这种产品就叫做HBI,热压铁块。
HBI ( Hot Briquetted Iron)“热压铁块”是浓缩钝化的直接还原铁,以便于更简便、安全的储存和运输。
(二)DRI/HBI的应用/贸易
DRI/HBI 主要用在电弧炉生产钢材用料,作为生铁(PIG IRON) 替代品和废钢的稀释料- 有效地作为高品位废钢的替代品 – 使低品位的废钢可以作为炉子填充料剩余填料。这种原料主要用于生产厂材和板材。
电弧炉生产全球三之一的钢产量。而且以每年5%的速度递增,除中国以外,新增的钢产能都是电弧炉。电弧炉用废钢作为填料,以一比一的比例,再添入PIG IRON和DRI/HBI (总的比率不超过15-20%)。
DRI/HBI的市场需求主要取决于市场上高品位废钢的供给是否充足,以及电弧炉是否应用广泛。现今最大的DRI/HBI的进口国是北美地区,欧洲和东亚,不包括日本。
最大的市场增长,还是主要来自美国,欧洲更加依赖于本地区的废钢。中国对直接还原铁市场还没有什么影响,因为中国主要应用的技术是碱性氧气转炉。随着将来废钢越来越多,也许能推广电弧炉。届时直接还原铁将出现广泛的市场。
直接还原铁在生产地大部分就被消耗了。被用作贸易的DRI主要在委内瑞拉,墨西哥,中美洲和印度。
中国并不是一个非常重要的DRI贸易方,因为中国大部分钢材生产用的是传统的氧气炉,倚赖铁矿石进口。然后这个情况可能随着国内废钢的供给逐渐增多和电力供给的充足,得到改善,届时电弧炉将更将经济。而且随着环保压力的不断增大,推广电弧炉也是非常重要的。然而和一些朋友切磋了这个说法,有人觉得不一定是这样,因为现在的钢厂一般直接把铁水到进铁水包去炼钢,这样更加连贯,节能。
中国还是间接地影响着直接还原铁的价格。直接还原铁的需求和废钢的价格和供给紧密相关。直接还原铁的价格是有规律可循的,比起废钢的价格要稳定的多。在亚洲,废钢比较稀缺,主要从美国和欧洲进口。中国现在每年消耗5千万吨的废钢,其中一千万吨从国外进口,直接导致了,国际废钢价格的飞涨。
就在几年前,DRI市场还是相当低靡,很多厂子限产,停产,现在新一轮的投资开始了,很多新的产能正在建设。业内人士预测中国的废钢进口可能会趋于稳定,并且逐步消退,逐渐成为废钢净出口国。俄罗斯的电炉产能正在增加,俄罗斯的废钢出口将会减少。欧洲国家可能不得不从别的国家寻找货源。
(三)DRI/HBI的产出地
DRI/HBI 在2005年的年增长是5%,世界总产量5千6百万吨,由于前一段时间低迷的市场,增加的产量来自于印度的一些小厂子。由中国带动的世界钢产量的猛涨,带动了DRI/HBI产业,新一轮的投资从2006年开始。
2005年有7.5百万吨的HBI,和6.5百万吨的DRI被运输,其中50% 是由海运完成的。一般单船货量是20000-60000吨。
和废钢不同,DRI/HBI主要出口国家是发展中国家。2004年,废钢出口(俄罗斯 – 12.8 MILLION TON, USA – 11.9 MILLION TONS, GERMANY – 7 MILLION TONS, JAPAN 6.8 MILLION TONS)
几乎87%的现有产能和全部新增产能都是应用新标准的天然气生产技术。只有12%的产能是应用煤炭技术。只有当地富有天然气的国家,如特立尼达,卡塔尔,俄罗斯才能在天然气价格猛涨的时候生产DRI,北美的一些产能因为昂贵的天然气而关闭了。
(四)DRI/HBI的运输
前面的文章中,提到DRI/HBI的种种危险,但是还是有一些这样的货被运输着。主要航线是:从中南美洲,去墨西哥东岸,中国,南非,印度,美湾,欧洲,加拿大东岸。大多数货量是20000-30000吨。
DRI非常危险的,但是HBI有的船东还是能够接受的。装载这种货物是需要非常小心才行,一些特殊的事项需要注意:
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在船舶市场高的时候船东不愿意去装运这种货物,即使在市场不好的时候,也是用老旧船去运输。
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