熔融还原炼铁技术：对传统高炉工艺的革新与超越

在钢铁冶金领域，高炉炼铁工艺以其成熟和高效，在漫长的工业历史中占据着主导地位。然而，随着对能源结构、环保要求和原料适应性等方面的考量日益严苛，探索能够补全乃至替代高炉的非高炉炼铁技术，已成为全球钢铁工业的前沿课题。熔融还原炼铁法（Smelting Reduction Ironmaking）正是在这一背景下应运而生，并迅速发展为最具潜力的技术路径之一。

这项技术的核心目标是摆脱对焦炭和烧结矿的重度依赖，从而简化流程、降低污染并拓宽原料选择范围。经过全球科研人员基于各国资源禀B赋与技术基础的持续探索，从基础理论到半工业化试验，已催生出数十种各具特色的工艺方案。在众多方案中，COREX法和DIOS法凭借其技术的完整性和良好的发展前景，成为了当前业界的代表。

COREX工艺：解耦焦炭依赖的成熟方案

COREX法，其前身为KP法，是由法国KORF公司研发，后转让至奥地利West-Alpine公司并实现工业化应用的一项成熟技术。它本质上是一种“二步法”熔融还原工艺，其流程设计巧妙地将还原过程分离开来。

首先，铁矿石在预还原竖窑中进行高效的预还原，其还原率可以稳定达到90%以上。随后，经过预还原的直接还原铁（DRI）被送入熔融气化炉中，与非焦煤和氧气作用，完成最终的熔化和还原过程。

与传统高炉相比，COREX工艺的优越性体现在多个维度：

• 原料与燃料的解放：它彻底摆脱了对焦炭的依赖，可直接使用价格更低廉的普通煤，显著降低了对炼焦煤资源的依赖，并从源头上消除了炼焦过程带来的环境污染。
• 流程简化与投资效益：由于省去了焦化和烧结两大工序，整个工艺流程大幅缩短，相应地减少了基建投资，并简化了操作维护。
• 卓越的操作灵活性：燃料和添加剂的加入可以根据炉况灵活调控。更关键的是，该工艺能够连续性地排除碱金属，并且对原料中碱金属的含量不甚敏感，这极大地放宽了对矿石和煤炭的质量要求。

在实际生产中，要充分发挥COREX工艺对非标原料的兼容性优势，精确掌握入炉矿石与煤炭的化学成分、热值、灰分及有害元素含量至关重要。这直接关系到炉内反应的稳定性、能源效率和最终铁水的质量。

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DIOS工艺：基于转炉技术的高效路径

DIOS法（Direct Iron Ore Smelting Reduction Process）是另一种极具发展前景的技术路径，它巧妙地将氧气顶吹转炉的成熟技术嫁接到熔融还原领域。该工艺同样采用预还原炉和熔融还原炉的二段式设计，属于铁浴熔融还原法的一种。

DIOS流程最引人注目的特征，在于其对原料形态的极致兼容性和高效的能量利用。

• “吃粗粮”的能力：它能够直接使用未经处理的粉状、粒状普通煤和铁矿石，从而完全绕开了成本高昂且污染严重的炼焦和烧结工艺，其经济和环保效益不言而喻。
• 高效的二次燃烧：与常规顶吹转炉显著不同，DIOS工艺在炉内实现了极高的二次燃烧率。这意味着炉内产生的一氧化碳（CO）会被补充的氧气进一步燃烧为二氧化碳（CO₂），释放出大量热能。这部分能量被巧妙地用于对炉顶加入的矿石等原料进行预热和初步的预还原，实现了系统内部的能量梯级利用。

此外，DIOS法采用连续操作模式，相比传统转炉的间歇式作业，生产效率和稳定性也得到了提升。它代表了将现有成熟冶金设备进行创造性改造，以实现工艺革新的一个成功典范。