焦炭資源的短缺、溫室效應(yīng)對全球氣候的影響以及鐵礦石成本的不斷升高，使得熔融還原煉鐵工藝獲得了強(qiáng)勁的開發(fā)動力。COREX、Finex、Tecnored、AISI Direct Steelmaking、DIOS、Romelt、Ausiron、HIsmelt、CCF、HIsarna等都是直接使用煤粉生產(chǎn)鐵水的熔融還原煉鐵工藝，其中僅COREX工藝實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化，其余或停止開發(fā)，或還處于工業(yè)實(shí)驗(yàn)階段。目前的熔融還原工藝由于不能將發(fā)生二次燃燒的氧化區(qū)與鐵氧化物的還原區(qū)隔離開來，容易使被還原出的鐵再度氧化，使得再還原消耗更多的能量。
科研工作者針對目前熔融還原設(shè)備無法將煤氣二次燃燒氧化區(qū)與鐵氧化物還原區(qū)隔離而導(dǎo)致能耗偏高的問題，提出了一種兩步三段式厚渣層鐵浴熔融還原煉鐵工藝，以期利用厚渣層冶煉的方法使得氧化區(qū)與還原區(qū)的梯度隔離。設(shè)計(jì)了主反應(yīng)器鐵浴爐尺寸與產(chǎn)能，并建立了工藝的整體靜態(tài)模型，考察了球團(tuán)金屬化率與鐵浴爐爐頂煤氣氧化度對工藝煤耗、氧耗以及能耗的影響。
在選定的適宜操作參數(shù)，即煤氣氧化度55%，球團(tuán)金屬化率80%條件下，冶煉1t鐵水，消耗球團(tuán)礦1869.83kg，煤粉674.07kg，同時得到還原度71%的改質(zhì)煤氣898.44kg。結(jié)合反應(yīng)器的設(shè)計(jì)產(chǎn)能，反應(yīng)器可處理球團(tuán)礦3793.66kg/(h·m2)。