直接还原铁(DRI-Direct Reduced Iron)是精铁粉或氧化铁在炉内经低温还原形成的低碳多孔状物质，其化学成分稳定，杂质含量少，主要用作电炉炼钢的原料，也可作为转炉炼钢的冷却剂，如果经二次还原还可供粉末冶金用。

钢材中非金属材料和有色金属使用比例增加，致使废钢质量不断下降。废钢作为电炉钢原料，由于其来源不同，化学成分波动很大，而且很难掌握、控制，这给电炉炼钢作业带来了极大的困难。如果用一定比例的直接还原铁(30～50%)作为稀释剂与废钢搭配不仅可增加钢材的均匀性，还可以改善和提高钢的物理性质，从而达到生产优质钢的目的。因此，直接还原铁不仅仅是优质废钢的替代物，还是生产优质钢材必不可少的高级原料.近年来由于钢铁产品朝小型轻量化、功能高级化、复合化方向发展，故钢材中非金属材料和有色金属使用比例增加，致使废钢质量不断下降。

根据国外报导，高功率电炉冶炼时，炉料搭配30—50%直接还原铁，生产率提高10-25%，作业率提高25-30%。1996年2月26日我们在鹿泉市轧钢厂三吨电炉上试验表明，在炉料中搭配30—50%直接还原铁，每吨炉料平均节约电能27%，节约炼钢时间28%，耗氧量降低22%，钢材物理性能明显提高。就此，在电炉钢炉料中搭配一定量直接还原铁不仅可以提高电炉的生产能力，而且还能降低电耗和生产成本。

1、化学成分稳定，有效稀释钢中残余和夹杂金属元素含量，改善钢的质量；

2、P、S有害元素含量低，可缩短精炼时间；

3、减少装料次数、减少停电作业和热损失，熔化速度快、电耗低、可提高效率、降低成本；

4、熔化期中，供电作业稳定，允许大功率供电、口音低、烟尘少、工作环境好；

5、使用成本低廉，经济效益高。

在工业上应用较多的有铁磷还原法，铁精矿粉还原法等，即将轧钢氧化铁磷或精矿粉经还原铁压块机压制成块后，装入焙烧管进窑焙烧，生产出了优质还原铁。

直接还原铁经粗破（将直接还原铁锭破成块状）中破（将块状直接还原铁破碎成0～15mm的颗粒状）后，再经过磁选，去除SiO2、、CaS和游离碳等杂质。用户可再次使用还原铁压块机压制直接还原铁颗粒，使直接还原铁颗粒成型并达到一定的堆比重g/cm3要求。直接还原铁破碎颗粒直接影响压块物理特性（压缩性、成型性、堆比重g/cm3）对特钢生产起到至关重要的作用。

1. 铁磷还原法：轧钢氧化铁磷是钢材在加热炉中加热后在轧制过程中，其表面氧化层自行脱落而产生的。还原海绵铁可采用热轧沸腾钢氧化铁磷作原料，因为沸腾钢氧化铁磷中的TFe、C、S、P化学成分含量，能满足还原海绵铁生产的技术要求，在还原海绵铁中最好不要以高碳钢或合金钢氧化铁磷为原料。

2. 铁精矿粉还原法：磁铁矿的主要成分是Fe3O4经采用湿式球磨、湿式磁选、联合选矿工艺后产出的普通精矿粉，是生产还原海绵铁的优选原料。

3. 隧道窑工艺即固态碳还原工艺。碳是通过与耐火罐中的氧在高温下形成一氧化碳以气相还原的，见下式：

C+O2→CO2 CO2+C→2CO

Fe3O4+CO→3FeO+CO2 FeO+CO→Fe+CO2

为了脱除固态还原剂中的硫配入石灰石粉通过炉中的化学反应吸收还原剂中挥发的H2S以免渗入海绵铁中，见下列反应式：

CaCO3→CaO+CO2 CaO+H2S+C→CaS+H2+CO

氧化铁在隧道窑中加热被固体碳还原的过程是比较复杂的过程。炉料以预热到还原、冷却将产生一系列物理化学变化，隧道结构和性能是影响海绵铁产量、质量的重要因素。但控制和调节有关工艺参数使炉内整个系统达到平衡，从而达到还原目的。又是决定产品产量、质量的关键。

直接还原铁的生产工艺流程可分为如下五个工序：

一.原料准备及其烘干破碎工序：

将脱硫剂、还原剂两种物料装入定量料斗，定量料斗按两种物料的重量比，通过输送机将物料送到烘干室内对两物料进行烘干、混合。烘干后的物料含水量小于3%，烘干后的物料，通过输送机送到还原剂破碎机内进行粉碎，粉碎粒度为1.5mm以下。破碎后的物料，经输送机提升到高位料仓，然后再由输送机送到储存料仓。精矿粉由输送机直接送入烘干机组进行烘干，烘干后含水量小于3%，烘干后的精矿粉由输送机送入高位料仓，然后再由输送机送至储存料仓。

二.自动装料工序：

本工艺根据需要可生产桶状、柱状或瓦片状直接还原铁。装料系统由料仓、定量管和装料头三部分组成，精矿粉和还原剂，经过储存料仓，将料卸到布料仓内，再由装料头装入每个还原坩埚，实现向坩埚布料。

三.还原焙烧工序：

此工序在快速还原炉内完成。适宜稳定的炉温和还原时间是决定直接还原铁质量的关键，此工序包括预热、还原、冷却三个阶段。首先，载车经过传动机构，将载车送入快速还原炉内的预热段，在此间，物料中的水分完全蒸发，脱硫剂分解，温度升至还原温度，进入高温还原段，在此间，氧化铁被充分还原，形成单质铁，然后进入冷却段进行冷却，冷却到200℃以下后出炉。

四.自动卸料工序：

物料出炉后在常温中降到100℃～50℃后进入卸料系统进行卸料。粉灰通过风力吸走，直接还原铁通过抓钳，从坩埚中取走，实现自动卸料。

五.产品处理工序：

由该工序完成直接还原铁磁选、破碎及钝化处理----压块。卸完料的载车进入装料系统装料。直接还原铁经过卸料装置进入中间料仓。中间料仓的直接还原铁经过输送机输送至直接还原铁破碎机进行破碎，破碎后的直接还原铁经干磁选机进行磁选，磁选后的直接还原铁粉由输送机输送到HDYJ还原铁压块机组进行压块成形，通过传动机构入库。

冷压块的实现有效地改善了直接还原铁的抗氧化性能。降低了直接还原铁的吸水性，缩小了体积，有利于直接还原铁的长期存储和长途运输，同时使用时也提高了钢水的收得率，因此倍受炼钢企业的欢迎，在市场竞争中具有很强的生命力和竞争力。

冶金工业调整要求优化钢材结构，由注重规模与产量转变为注重质量和效益，要提高钢的质量，如果原料仍以废钢为主，将是很困难的。这是因为废钢中有害杂质Sn、As、Cu等几乎100%残留钢中。单纯使用废钢提高炼钢质量将是非常困难的，而使用部分海绵铁（直接还原铁）就避免了这些问题，所以对冶炼优质钢和特种钢，如石油套管、汽车用钢、核电站用钢、军用钢等配用海绵铁（直接还原铁）是非常重要的，也可以说生产特种钢和优质钢就必须配用海绵铁（直接还原铁）。

另外由于市场需求的发展，废钢需求量越来越大，废钢，特别是含杂质较低的优质废钢缺口将日趋增大，相应废钢价格日趋提高，促使直接还原铁（海绵铁）生产得到很大发展，海绵铁（直接还原铁），特别是海绵铁（直接还原铁）压块，市场前景将越来越好。

在氧气转炉中的应用

当热的铁水在氧气转炉中炼钢时，铁水中发热元素(Si、C等)的氧化热量，往往超过加热钢水至适宜出钢温度的需要，这就需要加入一定数量的冷却剂，以维持正常的钢水温度。冷却剂加入量根据铁水成分、温度及冷却剂种类可占钢水质量的7%～32%。

直接还原铁作为冷却剂使用，其冷却效果为返回废钢的1．2～2．0倍，而约为铁矿石的1/3，因为FeO+C=Fe+CO吸热反应增加了冷却效果。直接还原铁的冷却效果因金属化率降低而增大，直接还原铁中脉石含量也会稍许减弱其冷却效果。

因为氧气转炉的炉渣碱度为3．5，直接还原铁用于冷却剂时，其含量要求低于3%。

在冷却用合格废钢短缺，生产特低硫、低氧、低锰的特殊钢时，在自动调节冷却剂的系统中，以及在盛钢桶中作为后吹期冷却剂时，用直接还原压块作为冷却剂则更为适宜。

在炼铁高炉中，曾大量试验过用直接还原铁；在小高炉试验中，曾从风口喷入直接还原铁粉，发现效果不佳，而且没备复杂。在高炉炉料中配加直接还原铁，以增加高炉炉料的金属化程度，则焦比有所降低，从而使产量增加，有明显效果。

试验结果表明，各种炉料的金属化率，影响的规律相同，但其效果略有差异。其实这是由于使用的焦炭含碳量不同造成的，如按节省碳量衡量，各个试验的结果是十分接近的。

直接还原铁能使高炉焦比降低的主要原因，是减少了高炉中对铁矿石氧化铁还原的负担，但是高炉中占50%左右的问接还原耗能很少，只有减少在高炉下部进行的而且耗能又很高的碳“直接还原”才有实际意义。而直接还原铁中已被还原的那一部分工作量，只能按高炉“直接还原”度有比例地减轻高炉中有重大影响的“直接还原”。因而从理论上分析，高炉使用金属化炉料的总能耗，并不可能降低很多，再加上直接还原所消耗的能量，其成本并不比焦炭便宜很多，因此实际上高炉使用直接还原铁的经济效益并不好，因此没有得到广泛应用。

在炼铁电炉中，铁矿石的还原反应基本上都是用碳的“直接还原”方式，因此直接还原铁中已完成的还原工作，能全部用于代替炼铁电炉中的还原工作量，因而能取得比高炉更好的效果。

在铸造中的应用

在生铁铸造中，可以配加一定的直接还原铁代替生铁，但配加量受限于铸造铁中Si和C的含量，因为直接还原铁加入量提高将冲淡铸造铁中Si和C的成分。用于铸铁的直接还原铁要求具有尽可能高的金属化率，因为在化铁炉中，FeO的补充还原，会严重消耗能量(焦炭)。化铁炉对直接还原铁中的脉石含量要求不严，因为酸性脉石仅使渣量有所增加，并对焦比和产量有一定的影响。