La riduzione diretta è una varietà di impianti di produzione di acciaio che vengono utilizzati per ridurre il minerale di ferro a spugna di ferro. Il ferro spugnoso prodotto è un prodotto poroso e spugnoso ad alto contenuto di ferro, che viene successivamente fuso in acciaio in un forno elettrico ad arco. La riduzione diretta è una variante della produzione di acciaio primario.
Negli impianti di riduzione diretta, il gas naturale o il carbone viene solitamente utilizzato come agente riducente, che reagisce con i minerali di ferro ad esclusione dell'aria. I minerali di ferro sono spesso separati dalle impurità prima della riduzione diretta nel corso della lavorazione del minerale e utilizzati direttamente come minerali fini o lavorati in aggiunta con impianti a pellet. Se i minerali sono utilizzati in forma fine o come pellet dipende dall'impianto di riduzione diretta utilizzato. In alternativa, alcuni minerali vengono lavorati anche in impianti di sinterizzazione.
Un grande vantaggio della riduzione diretta rispetto all'altoforno è che non è necessario il coke. Così, in questa variante della produzione di acciaio, l'impianto di cokeria non è richiesto, il che è associato ad una riduzione del consumo di energia. A seconda del riducente utilizzato, la riduzione diretta può essere suddivisa in due diverse varianti. Nella riduzione dei solidi, il carbone è utilizzato principalmente come agente riducente, mentre nella riduzione del gas si utilizza principalmente il gas naturale. Il petrolio greggio viene solitamente utilizzato solo occasionalmente come fonte di energia supplementare. Per entrambe le varianti di processo vengono utilizzati diversi tipi di impianti. Questi si differenziano principalmente per il tipo di forno industrialee sono elencati nella tabella 1.
| Riduzione dei solidi | Riduzione del gas |
|---|---|
| Forno rotante | Forno ad albero |
| Forno a focolare rotante | Letto fluido |
| Forno a ponte |
Il cuore dell'impianto è un forno rotativo in cui la maggior parte dei pellet di ferro insieme al carbone e ad altri aggregati sono ridotti a spugna di ferro a temperature di circa 900-1.000 °C. Attualmente i processi più comuni sono ad esempio il processo SL/RN o il processo DRC.
In un forno a focolare rotante, i minerali di ferro vengono ridotti a ferro spugna insieme al carbone a temperature fino a circa 1.300 °C. Il forno a focolare rotante è un forno rotante ad anello o a piastra. Vengono utilizzati vari processi, come il processo Fastmet, il processo Inmetco, il processo ITmk3 o il processo Iron Dynamics.
Il forno a piani è di solito un forno cilindrico diviso in più camere una sopra l'altra. Queste camere sono collegate da aperture. I minerali di ferro sono collocati nella camera più alta insieme al carbone e vengono trasportati al piano sottostante tramite scivoli. A temperature fino a circa 1.100 °C, i minerali di ferro per lo più fini si riducono a ferro spugna. Il processo più comune in questo caso è il cosiddetto processo Primus.
Un forno a tino è un impianto che funziona secondo il principio della controcorrente. Qui i pellet di ferro vengono introdotti nella parte superiore del pozzo e si spostano verso il basso attraverso il forno, mentre i gas riducenti scorrono dal basso verso l'alto. Il gas di riduzione richiesto viene solitamente generato in un sistema di reforming del gas naturale a monte ed è responsabile della riduzione del minerale di ferro in ferro spugna nel forno a tino. I processi tipici sono il processo Midrex e il processo HyL/Energiron.
Un letto fluido è una particella solida fine che viene tenuta in sospensione in un reattore da un flusso di gas diretto verso l'alto. Questo principio viene utilizzato anche nella combustione a letto fluido, ad esempio. La riduzione del minerale di ferro viene solitamente effettuata in tre o quattro reattori a letto fluido disposti in serie. I minerali ferrosi fini passano attraverso questi reattori uno dopo l'altro e vengono gradualmente ridotti a ferro spugna. Attualmente si utilizzano principalmente il processo Fior, il processo Finmet o il processo Circored.
direct reduction