Den direkte reduktion er i stål et sæt processer til fremstilling af jern fra jernmalm ved reduktion af jernoxider uden at smelte metal.
Historisk set vedrører direkte reduktion derfor opnåelse af et forstørrelsesglas i højovnen . Denne proces blev opgivet i begyndelsen af det XX th århundrede, fordelen ved højovnen , der producerer jern i to trin (ved reduktion og smeltning giver en smelte , fulgt af raffinering i en konverter ). Men forskellige metoder er blevet udviklet under XX th århundrede, og siden 1970'erne , opnåelse jernmalm DRI har oplevet en bemærkelsesværdig udvikling med industriel udvikling, især Midrex processen . Disse processer er designet til at erstatte højovnen og har kun vist sig at være rentable i visse specifikke økonomiske sammenhænge, hvilket yderligere begrænser denne sektor til mindre end 5% af verdens stålproduktion .
Den reduktion af jernmalm uden smeltning er historisk set den ældste fremgangsmåde til opnåelse stål . Faktisk er de højovne , ude af stand til at nå smeltetemperaturerne for jernlegeringer producere en forstørrelsesglas , en heterogen agglomerat af metallisk jern mere eller mindre imprægneret med carbon , gangart og trækul . Denne metode er udskiftet gradvist fra jeg st århundrede i Kina og XIII th århundrede i Europa , for højovnen , som samtidig udfører reduktion og smeltning af jern.
Alligevel lave ovne udviklet overleve indtil begyndelsen af det XIX th århundrede, som Tatara eller catalansk smedje . I lyset af den indirekte proces (reduktionssmeltning i en højovn, derefter raffinering af støbejernet ) overlever disse processer kun, når de drager fordel af mindst en af følgende to fordele:
Mere avancerede direkte processer reduktion er blevet udviklet fra begyndelsen af XX th århundrede, da det blev muligt at smelte reduceret jernmalm med Siemens-Martin processen eller lysbueovne . På denne teknisk-økonomisk model, blev nogle processer industrialiserede før Anden Verdenskrig ( Krupp-Renn proces vedtaget især ved de Showa stålværket , Chenot proces , osv ). De forbliver dog fortrolige, idet deres rentabilitet generelt diskuteres.
Moderne direkte reduktionsprocesser, baseret på brugen af naturgas til at erstatte kul , blev undersøgt grundigt i 1950'erne . Det5. december 1957, starter det mexicanske firma Hylsa i Monterrey, den første industrielle produktionsenhed af denne type, idet det opnåede præ-reducerede produkt er beregnet til fusion i en lysbueovn. Da produktionen af præreduceret malm med naturgas var økonomisk levedygtig, blev flere fabrikker bygget i slutningen af 1960'erne. Da en levering af billig naturgas var afgørende for deres rentabilitet, var de fleste fabrikker placeret i lande med aflejringer af naturgas. , Latinamerika (hvor mange er blevet udviklet) og Mellemøsten .
I 1970 nåede verdensproduktionen af forud reduceret jernmalm 790.000 tons. De processer, der derefter er operationelle, er HYL-processen (680.000 produceret ton), en SL / RN-enhed, en Purofer-enhed og det første anlæg, der implementerer Midrex-processen .
Selvom det er rentabelt og innovativt, viser de opfundne processer sig ikke i sidste ende at være en teknologisk revolution, der er i stand til at fortrænge den traditionelle sektor baseret på højovnen. Men mængden af stål, der produceres fra pre-reduceret, vokser kontinuerligt og hurtigere end global stålproduktion :
Konditioneringen af den præreducerede jernmalm fordeles jævnt mellem jernsvampene og briketterne. Svampene svarer til et meget porøst metallisk produkt, tæt på udgangsmalmen, men meget pyroforisk , hvilket begrænser deres transport. De udsættes derfor ofte for varm komprimering, hvilket forbedrer både produkttæthed og håndteringssikkerhed. I 2012 blev 45% af de præreducerede produkter således omdannet til briketter.
De jernoxider reduceres i følgende rækkefølge:
Fe 2 O 3 → Fe 3 O 4 → FeO → Fe hæmatit → magnetit → wustit → jern
Hver overgang fra et oxid til det næste skyldes to samtidige reaktioner, ved høj temperatur, reduktion med carbonmonoxid CO eller ved hydrogen H 2 :
Temperatur | Reduktion med kulilte | Brintreduktion |
---|---|---|
900 ° C <T < 1000 ° C |
3 Fe 2 O 3 + CO → 2 Fe 3 O 4 + CO 2 Fe 3 O 4 + CO → 3 FeO + CO 2 |
3 Fe 2 O 3 + H 2 → 2 Fe 3 O 4 + H 2 O Fe 3 O 4 + H 2 → 3 FeO + H 2 O |
1000 ° C <T < 1050 ° C | FeO + CO → Fe + CO 2 | FeO + H 2 → Fe + H 2 O |
Disse temperaturer er forskellige fra dem, der er annonceret i Ellingham-diagrammet . Faktisk er der en sammenhæng mellem reduktion af kulilte og brint , som får disse reaktioner til at arbejde sammen, hvor brint betydeligt forbedrer effektiviteten af CO-reduktion.
I kulfyrede processer brændes noget af brændstoffet først for at opvarme belastningen. Produktet af denne forbrænding er CO 2. Når temperaturen når 1000 ° C , CO 2 reagerer med uforbrændt kulstof for at skabe CO: CO 2 + C 2 CO så snart T> 1000 ° C ( Boudouard ligevægt )
H 2 produktionkan ikke opnås ved termisk nedbrydning af vand i betragtning af de anvendte for lave temperaturer. Brint produceres faktisk sammen med kulilte ved reaktionen: H 2 O + C → H 2 + CO så snart T> 1000 ° C
Disse to reaktioner til fremstilling af reducerende gas, der forbruger henholdsvis 172,45 og 131,4 kJ / mol , er meget endotermiske og finder sted ved at begrænse opvarmningen af belastningen.
NaturgasprocesserDen reducerende atmosfære, rig på CO og H 2Kan oprettes fra den revner ved høje temperaturer, til 100- 1 1150 ° C af naturgas i nærvær af den oxiderede gas (H 2 Oog CO 2) fra malmreduktionsreaktorer :
CH 4 + CO 2 → 2 CO + H 2
CH 4 + H 2 O → CO + 3 H 2
Installationen, der genererer de reducerende gasser, kaldes en ”reformer”. I Midrex-processen består den af rør opvarmet ved forbrænding af en del (ca. en tredjedel) af gassen fra reaktoren.
Pre-reduceret jernmalm produktionsfaciliteter kaldes direkte reduktionsanlæg. Princippet består i at udsætte jernmalm for den reducerende virkning af en gas ved høj temperatur (omkring 1000 ° C ). Denne gas er sammensat af kulilte og dihydrogen , hvis andele afhænger af produktionsprocessen.
Der er generelt to hovedkategorier af processer:
En anden klassifikation består i at skelne mellem de processer, hvor de reducerende gasser produceres i specifikke installationer og adskilt fra reduktionsreaktoren, som karakteriserer de fleste processer ved anvendelse af naturgas, fra dem, hvor gasserne produceres inde i reaktoren. Smeltning: kulfyrede processer falder generelt ind under denne kategori. Imidlertid kan mange af "gas" -processerne drives af forgasningsenheder, der producerer reducerende gas fra kul.
Da smeltetrinet er nødvendigt for at opnå legeringer , er der desuden udviklet reduktionsfusionsprocesser, der ligesom højovne producerer et mere eller mindre karburiseret flydende metal. Endelig er der udviklet mange mere eller mindre eksperimentelle processer.
Naturgas | Kul | ||
---|---|---|---|
Tanke | Cyklisk | HYL I (den ældste industrielle direkte reduktionsproces med naturgas) og HYL II | Retorts (nogle processer af sekundær betydning, der kun har overlevet i specialiserede produktioner) |
Sammenhængende |
Midrex (2/3 af verdensproduktionen af præreducerede produkter ) HYL III (konkurrenceproces til Midrex) |
Varianter af naturgasprocesser, hvor gas kan syntetiseres fra kul i en ekstra enhed. | |
Fluidiserede senge | Mange nylige udviklinger (FINMET, CIRCORED osv.) Men begrænsede industrielle præstationer | ||
Roterende ovne | Roterende gulve | Lejlighedsvis brugt til at supplere kul | Mange processer udviklet i 1990'erne uden kommerciel succes |
Roterende trommer |
Krupp-Renn (udviklet i 1930'erne, 38 ovne i 1945) SL / RN (udviklet i 1964, 45% af den pre-reducerede kulproduktion i 1997) |
Disse metoder består i at bringe jernmalmen i kontakt i et lukket kammer med reducerende gasser produceret og opvarmet ved en separat installation. Derfor er disse metoder naturligt egnede til anvendelse af naturgas .
Cykliske processerI disse processer placeres malmen i en tank og forbliver der, indtil den reduceres fuldstændigt. Tanken tømmes derefter for sin forud reducerede malm og fyldes med en anden mængde ubehandlet malm. Dette er derfor metoder, der let kan ekstrapoleres fra laboratorieeksperimenter. Derudover letter deres princip, baseret på batchbehandling , kontrollen med produktionen.
NaturgasprocesserI cykliske naturgasprocesser producerer en enhed en varm reducerende gas, der injiceres i reaktoren. For at sikre kontinuerlig brug af enheden, der omdanner naturgas til reducerende gas, fungerer flere tanke parallelt og med en tidsforsinkelse.
Den mest kendte af denne type er HYL I, og dens forbedrede variant er HYL II. Det er den ældste industrielle direkte gasreduktionsproces , udviklet i Mexico i 1957 af Hylsa- firmaet .
RetortsDisse er udelukkende kulfyrede processer, hvor de reducerende gasser genereres inde i reduktionstanken. Malmen er fyldt med kul i en lukket indhegning. Dette opvarmes, indtil iltet, der er til stede i malmen, kombineres med kulstoffet, før det evakueres, i det væsentlige i form af CO eller CO 2. Denne produktion af gas ved opvarmning af et fast materiale får reaktoren til at tilhøre kategorien retorter .
Princippet er gamle: i det nordlige Kina , manglen på trækul indbringes for IV th århundrede, udvikling af processer ved hjælp af kul . For at undgå enhver kontakt mellem svovl , et sprødt element tilvejebragt af kul og jern, udviklede kineserne en proces bestående af at placere jernmalmen i batterier af aflange rørformede digler og dække dem med en masse trækul, der er brændt. Denne proces har overlevet indtil XX th århundrede.
For nylig er der opstået andre historiske processer, såsom den af Adrien Chenot , der var operationel i 1850'erne i et par fabrikker i Frankrig og Spanien. Dens successive forbedringer af Blair, Yutes, Renton og Verdié er ikke signifikante. Blandt de udviklede processer forbliver HOGANAS-processen, der blev udviklet i 1908. Tre små enheder er stadig i drift (i 2010). Ikke meget produktivt, det er begrænset til produktion af pulveriseret jern, men langsomt og fungerer i lukkede retorter opnår det let den renhed, der kræves af pulvermetallurgi .
Andre retortprocesser er opstået, såsom KINGLOR-METOR, der blev udviklet i 1973. To små enheder blev bygget i 1978 (lukket) og 1981 (sandsynligvis lukket).
Kontinuerlige processerBaseret på princippet om stempelstrøm, der fungerer mod strømmen, er disse processer dem, der kommer tættest på masovnen eller mere præcist til stückofen . De varme reducerende gasser opnås fra naturgas i en enhed, der er adskilt fra tanken, og injiceres i bunden af tanken, mens malmen er fyldt øverst. De præreducerede produkter ekstraheres varme, men i fast tilstand i bunden af tanken. Denne lighed med en højovn frataget sin smeltedigel gør den til en af de første processer, der blev udforsket af metallurgister, men den tyske Gurlt's fejl i 1857 og den franske Eugène Chenot (søn af Adrien ) omkring 1862 førte til den konklusion, at " reduktion af jernmalm […] er derfor [ikke] mulig i stor skala alene med gasser ” .
Midrex-processen blev udviklet i 1970'erne og er det bedste eksempel på kontinuerlige direkte reduktionsprocesser. Teknisk så meget som kommerciel succes, siden 1980 repræsenterer det cirka to tredjedele af verdensproduktionen af præreducerede produkter. Dens lighed med højovnen betyder, at den deler nogle af dens fordele, såsom den høje produktionskapacitet, og nogle ulemper, såsom den relative vanskelighed ved at kontrollere flere samtidige reaktioner i en enkelt reaktor (da produktets natur ændrer sig meget under sin rejse i tanken). Salgsstrategien for nøglefærdige enheder kombineret med den forsigtige forøgelse af produktionskapaciteten har givet denne proces god økonomisk og teknisk synlighed ... sammenlignet med det ofte skuffede håb om konkurrerende processer.
Dens direkte konkurrent, HYL III-processen, er resultatet af en forskningsindsats fra Tenova (de) -gruppen , arving til de mexicanske pionerer i Hylsa. Ved at sikre næsten 20% af produktionen af præinduktioner adskiller den sig fra Midrex ved at reducere gasproduktionsenheden med sin interne reform .
Andre processer er blevet udviklet på dette princip om en kontinuerlig reaktor. Nogle er forblevet på studiestadiet, såsom ULCORED. De fleste af dem oplevede kun udvikling begrænset til et enkelt land eller endda et enkelt firma. Andre har været fejl som NSC-processerne, hvoraf et enkelt anlæg blev bygget i 1984 og derefter konverteret til HYL III i 1993, ARMCO (en enkelt enhed bestilt i 1963 og lukket ned i 1982) eller PUROFER (3 operationelle enheder fra 1970 til 1979, lille produktion genoptaget siden 1988).
Kulfyrede processer er variationer af naturgasfyrede processer, hvor gas kan syntetiseres fra kul i en ekstra enhed. Blandt disse varianter er MXCOL, hvoraf den ene enhed har været i drift siden 1999 og to under opførelse, således en Midrex drevet af en kulforgasningsenhed . Teknisk moden, men mere kompleks, straffes de over for gasækvivalente processer, som kræver lidt mindre investering.
Fluidiserede sengeDa direkte reduktion er en kemisk udveksling mellem gas og fast stof, er fluidisering af malmen ved at reducere gasser en attraktiv forskningsvej. Ændringerne i bestanddelernes natur kombineret med den høje temperatur og vanskelighederne med at kontrollere fænomenet fluidisering komplicerer imidlertid særligt vedtagelsen.
På dette princip er der udviklet mange processer. Nogle har været tekniske fejl, såsom HIB (en enkelt installation bestilt i 1972, konverteret til Midrex i 1981) eller økonomisk, såsom FIOR-processen (en enkelt installation bestilt i 1976, under kokon siden 2001, forfader til FINMET) .
FINMET-processen blev udviklet i 1991 fra FIOR-processen og virker mere moden, men dens udvidelse realiserer ikke (to fabrikker blev bygget, kun en i drift i 2014). CIRCORED-processen, også for nylig, har ligeledes stagneret (kun en fabrik bygget, bestilt i 1999, kokoneret i 2012) på trods af dets tilpasningsevne til kul (CIRCOFER-processen, ingen industriproduktion).
Rotation af reduktionsovnen kan være et designvalg til cirkulation af malm gennem en ovn. Det kan også aktivt deltage i den kemiske reaktion ved at sikre blandingen mellem de tilstedeværende reaktanter. Roterende gulvbelægning processer , hvor malmen sidder på et fast leje og rejser gennem en tunnel, falder i den første kategori. Den anden kategori er roterende ovnprocesser, hvor malmen blandes med kul ved høj temperatur.
Roterende gulveDisse processer består af en ringformet ovn, hvor cirkulerer jernmalm blandet med kul. Varme reducerende gasser strømmer over og undertiden gennem belastningen. Malmen deponeres på en bakke eller vogne og roterer langsomt i ovnen. Efter en rotation reduceres malmen; den evakueres derefter og erstattes af oxideret malm.
På dette princip er der udviklet et vist antal processer. I årene 1970-1980 viste INMETCO-processen kun idéens gyldighed uden industriel anvendelse. MAUMEE (eller DryIron) -processen materialiserede sig i USA med opførelsen af to små industrielle enheder i 1990'erne. Tilsvarende i Europa udviklede et konsortium af stålproducenter fra Benelux i laboratoriet fra 1996 til 1998 COMET-processen . På trods af konsortiets tilbagetrækning fra forskningsprogrammet i 1998 blev en enkelt industriel demonstrant ekstrapoleret fra det, SIDCOMET, som blev lukket ned i 2002. RedIron, hvis eneste operationelle enhed blev indviet i 2010 i Italien, drager også fordel af denne forskning. Den Japan vedtager FASTMET proces, med idriftsættelse af tre enheder dedikeret til at forbedre pulvere rige på jern, og tilbyder en forbedret version, den ITmk3 proces en enhed, der opererer i USA.
Denne ikke-udtømmende liste viser, at på trods af stålproducenternes store interesse i de udviklede lande i 1990'erne har ingen proces mødt kommerciel succes.
Roterende trommerDisse processer bruger høj temperatur omrøring af pulveriseret jernmalm og kul med lidt kalksten for at mindske surhedsgraden af malmen. Processer vises i slutningen af det XIX th århundrede, såsom Carl Wilhelm Siemens , baseret på brugen af en kort tromle. Det anvendte værktøj udviklede sig derefter til en lang roterende rørovn, inspireret af dem, der blev brugt i cementværker, som i Basset-processen, der blev udviklet i 1930'erne.
En proces af historisk betydning er Krupp-Renn . Udviklet i 1930'erne var der så mange som 38 ovne i 1945, som, selvom de kun udgjorde en kapacitet på 1 Mt / år , blev installeret over hele verden. Denne proces blev forbedret og inspireret de tyske Krupp-CODIR ovne og de japanske Kawasaki og Koho processer. Begge japanske metoder inkluderer, opstrøms for den roterende ovn, en enhed, der pelleterer af biprodukter stål. To enheder af hver proces blev bygget mellem 1968 (Kawasaki) og 1975 (Koho).
ACCAR-processen, der blev udviklet i slutningen af 1960'erne og anvendt fortroligt indtil 1987, bruger en blanding af 80% kul og 20% olie eller gas: kulbrinter , selvom de er dyrere, beriger den reducerende gas med brint. Den tyske Krupp-CODIR-proces, der var operationel i 1974, var næppe mere vellykket: kun tre enheder blev taget i brug. Endelig er indiske stålproducenter oprindelsen til SIIL-, Popurri-, Jindal-, TDR- og OSIL-processerne, som kun er varianter, der er udviklet til at imødekomme specifikke tekniske og økonomiske begrænsninger.
Andre processer, der var bygget på det samme princip, kunne på den anden side ikke udvikles, såsom Strategic-Udy, bestående af en enkelt installation bestilt i 1963 og lukket i 1964.
SL / RN-processen, der blev udviklet i 1964, dominerede kulprocesser i 2013. I 1997 svarede det til 45% af den præreducerede kulproduktion. Men i 2012 svarer produktionskapaciteten til denne proces kun til 1,8 Mt / år for en produktion på 17,06 Mt tilskrevet kulprocesser .
1 | 2 | 3a | 3b | 4 | 5 | |
Konsistens af det opnåede produkt | solid | klistret | jord. ( klinker ) liq. ( støbejern ) |
|||
---|---|---|---|---|---|---|
Ideel jernindhold (%) | 30-60 | 30-60 | 55-63 | 25-45 | 50-67 | |
Ore partikelstørrelse (mm) | <20 | <20 | <10 | 5-25 | <5 | <0,2 |
Grundopladning (CaO / Al 2 O 3) | nogen | 0,3 | 2,8-3,0 | |||
Maks. Temperatur (° C) | 600-900 | 900-1100 | 1200-1300 | 1400-1500 | ||
Reduktion (% af O 2fjernet fra Fe 2 O 3) | 12% | 20-70 | > 90 | 100 | ||
Eksempler på processer | Lurgi | Highveld Udy Larco |
RN | SL / RN Krupp |
Krupp- Renn |
Basset |
Da smeltetrinet er nødvendigt til opnåelse af legeringer og formning af produktet, er direkte reduktionsprocesser ofte forbundet med nedstrøms smelteorganer.
Elektrisk ovn smeltning vedrører størstedelen af præ-reduceret jernmalm: i 2003, ud af 50 Mt produceret, 49 gik til elektrisk ovn. Integrationen af processerne er generelt meget grundig for at drage fordel af den høje temperatur (over 600 ° C ) af den præ-reducerede resulterende fra den direkte reduktionsreaktor.
En idé er derefter at udføre al reduktionssmeltning i lysbueovnen installeret nedstrøms for reduktionsinstallationen. Flere plasmaprocesser , der fungerer over 1530 ° C , er blevet udtænkt og undertiden testet. Ovnene kan være ikke-overført lysbue ( Plasmasmelt , Plasmared ) eller overført lysbue (ELRED, EPP, SSP Toronto System , Plasma-faldende filmreaktor ). Alle disse metoder deler fordelen ved den elektriske ovn, som er en lav investeringsomkostning, og dens ulempe, som er brugen af en dyr energikilde. I tilfælde af direkte reduktion er dette handicap uoverkommeligt, fordi den krævede varme er høj, både på grund af reduktionen og på grund af tilstedeværelsen af en matrix, der skal smeltes.
Et alternativ til den elektriske ovn består i at smelte det præreducerede produkt med et brændstof. Den kuppel er ideelt egnet til denne opgave, men som eksistensberettigelse direkte reduktionsprocesser er den manglende brug af koks har andre smelteovne opstået. Den Corex (de) proces , operationel siden 1987, består af en direkte reduktion tankreaktor, tilførsel af en højovn digel, i hvilken for-reducerede malm bringes til tilstanden af flydende støbejern, forbrugende kun kul. Denne proces producerer også en varmreducerende gas, som kan opgraderes i en Midrex-enhed. En ækvivalent af COREX, der er baseret på det fluidiserede leje i stedet for Midrex-skibet, er den koreanske FINEX- proces . Disse to processer fungerer industrielt på flere fabrikker rundt om i verden.
Endelig er visse reduktionsfusionsovne i den samme reaktor blevet undersøgt uden at føre til industriel udvikling. For eksempel ISARNA proces og dens afledte HISARNA ( kombination af ISARNA og HISMELT processer), er et cyklonisk reaktor som udfører fusion før reduktion. Disse processer har resulteret i en industriel demonstrator testet siden 2011 i Holland . Ligeledes gik japanske stålproducenter sammen i 1990'erne for at udvikle DIOS-processen, der ligesom mange reduktionsfusionsprocesser ligner iltomformere . TECNORED-processen, der er undersøgt i Brasilien, udfører også reduktionsfusion i den samme beholder, men ligner snarere en højovn modificeret til at tilpasse sig enhver form for fast brændsel. Af alle de processer af denne type, der er udviklet, opererede en enkelt industriel enhed af HISMELT-typen bygget i Australien med en kapacitet på 0,8 Mt / år fra 2005 til 2008.
I De Forenede Stater, hvor Midrex-processen blev udviklet, blev der i 1960'erne forestillet sig direkte reduktion som værende i stand til at puste nyt liv i elektriske stålværker . Faktisk blev den teknisk-økonomiske model af mini-møllen , baseret på fabrikkernes fleksibilitet og lille størrelse, truet af knapheden på skrot og derfor den skyhøje pris. Den samme mangel på metallurgisk koks, en tilbagevenden til højovnssektoren, virkede ikke som en attraktiv løsning.
Direkte reduktion er teoretisk velegnet til brugen af malme, der ikke er særlig kompatible med højovne (såsom fine malme, der tilstopper ovne), som er billigere. Ved også at mobilisere mindre kapital vises det derefter som et relevant alternativ til de to dokumenterede sektorer , den elektriske ovn og højovnen.
Højovn med inj. kul |
Hismelt | COREX | Midrex | HYL III | Elektrisk ovn | |
---|---|---|---|---|---|---|
Indgangsprodukter | 9% dumplings / 91% agglomereret | 100% malmbøder | 50% dumplings / 50% agglomereret | 100% kødboller | 100% pre-reduceret malm | |
Outputprodukt | Grisejern smelter | Smeltet råjern / reducerende gas | Forreduceret jernmalm | Smeltet ulegeret stål | ||
Produktionskapacitet (kt / år) | 300 til 4.200 | ≈ 800 | 300 til 1.500 | 400 til 1.700 | 500 til 1.100 | |
Investeringsomkostninger (€ 2010 / (Mt / år)) | 273 | 428 | 200 | 194 | 191 | 108 |
CO 2produkt (t CO 2/ t) | 1.5 | 1,57 | 2.9 | 0,65 | 0,53 | 0,058 |
Koksbehov (GJ / t) | 9.3 | 0 | 3.1 | 0 | ||
Kulkrav (GJ / t) | 6.20 | 14,76 | 27 | 0 | ||
Elbehov (kWh / t) | 138 | 174,8 | 90 | 135.4 | 104.2 | 697,7 |
Naturgaskrav (GJ / t) | 0 | 1.68 | 0 | 10.8 | 9 | 0,09 |
Gasproduktion (GJ / t) | 3,25 ( højovnsgas ) |
0 | 10.9 (COREX gas) |
0 |
Sammenligningstabellen gør det muligt at forstå, at processernes mangfoldighed også er begrundet i kvalitetens behov. Koksværket, der leverer et højovnsbatteri, koster lige så meget som højovnen og kræver kul af særlig kvalitet. Omvendt straffes mange direkte reduktionsprocesser ved omdannelse af malm til pellets , hvilket er dyrt: disse koster i gennemsnit 70% dyrere end råmalm. Endelig kan gasbehovet øge investeringsomkostningerne betydeligt: den gas, der produceres af en COREX, er bemærkelsesværdig velegnet til at levere en Midrex-enhed, men interessen for den lave investering svinder derefter.
Selvom håndtering og behandling af gasser er meget mere økonomisk end omdannelse af kul til koks (for ikke at nævne de relaterede begrænsninger, såsom håndtering af bulk, koksværkernes høje følsomhed over for produktionsudsving, miljøpåvirkning osv. ), udskiftning af koks med naturgas gør direkte reduktion kun attraktiv for stålproducenter med billige gasressourcer. Dette punkt er vigtigt, som de europæiske stålproducenter mindede om i 1998:
”Ingen hemmelighed. For at være konkurrencedygtig skal direkte reduktion have naturgas til $ 2 pr. Gigajoule, halvdelen af de europæiske priser. "
- L'Usine nouvelle , september 1998, direkte reduktion skifter til kul
Denne observation forklarer udviklingen af visse reduktionsfusionsprocesser, som på grund af de høje anvendte temperaturer er overskydende for at reducere gas. Reduktionsfusionsprocesser, såsom COREX, der er i stand til at levere en supplerende Midrex direkte reduktionsenhed eller Tecnored, er berettiget med deres evne til at producere en gas rig på CO på trods af deres højere investeringsomkostninger. Derudover er koksgas et essentielt biprodukt til energistrategien for et jern- og stålkompleks: Fraværet af et koksværk skal derefter kompenseres med et større forbrug af naturgas til downstream-værktøjer, især ovne af varmt og udglødning af valseværker .
Derfor er den globale distribution af direkte reduktionsanlæg direkte korreleret med tilgængeligheden af naturgas og malm. I 2007 præsenteres den skematisk som følger:
Kina, et land med gigantiske behov og blottet for skrot, og Europa, blottet for malm og konkurrencedygtige brændstoffer, har aldrig investeret massivt i disse processer og har været loyal over for højovnsindustrien. USA har på deres side altid haft et par enheder, men siden 2012 har udnyttelsen af skifergas genoplivet naturgasprocesser der.
Men da direkte reduktion bruger meget mere brint som reduktionsmiddel end højovnen (hvilket er meget klart for processer med naturgas), producerer det imidlertid meget mindre CO 2., en drivhusgas . Denne fordel har motiveret udviklingen af ULCOS- processer i udviklede lande , såsom HISARNA, ULCORED osv. Udseendet af modne gasbehandlingsteknologier, såsom adsorption ved trykomdannelse eller gasbehandling med aminer , genopliver også forskernes interesse.