ITmk3工艺：神户制铁环保型铁块快速炼铁技术全解析
ITmk3工艺定位与发展史
ITmk3（Ironmaking Technology mark 3）属煤基还原技术第三代：IT mark 1为高炉，IT mark 2为气基直接还原。神户制铁开发，环保友好型快速炼铁工艺。
- 1996~1998：实验室研究；
- 1999~2000：日本加古川3,000 t/d中试；
- 2002~2004：美国明尼苏达2.5万吨/年示范；
- 2007：明尼苏达Hoyt Lakes 50万吨/年商业化工厂开工；
- 2010.1：商业化工厂投产运行。
四步核心工艺流程
- 铁精矿+非焦煤+石灰石+膨润土混合造球成自还原绿球；
- 回转炉床炉（RHF）中1350℃自还原、熔化、渣铁分离；
- 熔融铁在炉内凝固成铁块，冷却后与渣分离；
- 废气处理与余热回收。
工艺特征与Fe-C相图定位
在Fe-C相图上，ITmk3工艺在较低温度（~1350℃）实现还原-渗碳-熔化-分渣，区别于高炉(~1500℃)与气基DRI(~900℃)。还原反应仅需10分钟（高炉8小时，气基DRI 6小时）。
还原过程分步机理
FeₓOᵧ + yCO → xFe + yCO₂ → CO₂ + C → 2CO → C(渗碳) → Fe(固)→Fe(液)。后两步为ITmk3特有的渣铁分离反应。
铁块产品特性
- 外观：无渣颗粒状铁块（见附图）；
- 金属铁：96%~97%；
- 碳含量：1.7%~3.5%（类生铁）；
- 硫含量：~0.5%；
- 密度：6.5~7.0 g/cm³；
- 熔点低、导热率高，熔化性能优于高炉铁水；
- 粒度利于运输搬运，不再氧化、不产生粉矿；
- 可像DRI/HBI一样连续加入电弧炉(EAF)。
单位消耗指标（每吨铁块）
- 铁矿粉：1.5 t
- 非焦煤：0.5 t
- 燃料气：1.1 Gcal
- 电力：200 kWh
- 水：2 m³
- 压缩空气：85 m³
- 氮气：12 m³
环保减排效益（对比高炉-转炉路线）
| 污染物 | 减排比例 |
|---|---|
| CO | 96% |
| NOx | 65% |
| SO₂ | 77.7% |
| VOC | 86.5% |
| CO₂ | 41.1% |
| Hg | 58.0% |
ITmk3工艺十一大核心优势
- 工艺流程简短简洁；
- 直接利用铁矿粉与非焦煤；
- 能耗比高炉降低~30%；
- CO₂排放大幅降低；
- 免烧结/球团厂与焦炉，资本支出低；
- 原料成本低（矿粉+非焦煤）；
- 产出高品位铁块，炼钢阶段熔化性能优于生铁；
- 免去铁水处理环节；
- 铁块无渣、无有害杂质、不再氧化、不生成粉矿，运输便利；
- 启停灵活，易于产量调节；
- 设备常规成熟，可靠性高。
制造工艺