直接还原铁技术直按还原铁和熔融还原铁的生产直接还原铁和熔融还原铁的冶炼统称为非高炉法炼铁一）直接还原法生产生铁直接还原法是指在低于熔化温度之下将铁矿石还原成海绵铁的炼铁生产过程，其产品为直接还原铁（即DRI），也称海绵铁该产品未经熔化，仍保持矿石外形，由于还原失氧形成大量气孔，在显微镜下观察团形似海绵而得名海绵铁的特点是含碳低（＜1％），并保存了矿石中的脉石这些特性使其不宜大规模用于转炉炼钢，只适于代替废钢作为电炉炼钢的原料直接还原法分气基法和煤基法两大类前者是用天然气经裂化产出H2和CO气体，作为还原剂，在竖炉、罐式炉或流化床内将铁矿石中的氧化铁还原成海绵铁主要有Midrex法、HYL Ⅲ法、FIOR法等后者是用煤作还原剂，在回转窑、隧道窑等设备内将铁矿石中的氧化铁还原主要有FASMET法等直接还原法的优点有：（1）流程短，直接还原铁加电炉炼钢；（2）不用焦炭，不受炼焦煤短缺的影响；（3）污染少，取消了焦炉、烧结等工序；（4）海绵铁中硫、磷等有害杂质与有色金属含量低，有利于电炉冶炼优质钢种直接还原法的缺点有：（1）对原料要求较高：气基要有天然气；煤基要用灰熔点高、反应性好的煤；（2）海绵铁的价格一般比废钢要高。
直接还原法已有上百年的发展历史，但直到20世纪60年代才获得较大突破进入20世纪90年代，其生产工艺日臻成熟并获得长足发展其主要原因是：（1）天然气的大量开发利用，特别是高效率天然气转化法的采用，提供了适用的还原煤气，使直接还原法获得了来源丰富、价格相对便宜的新能源2）电炉炼钢迅速发展以及冶炼多种优质钢的需要，大大扩展了对海绵铁的需求3）选矿技术提高，可提供大量高品位精矿，矿石中的脉石量降低到还原冶炼过程中不需加以脱除的程度，从而简化了直接还原技术当前世界上直接还原铁量的90％以上是采用气基法生产的我国天然气主要供应化工和民用，不可能大量用于钢铁工业由于我国煤炭储量相对丰富，20世纪90年代以来煤基直接还原法已在天津、辽宁、吉林、山东等地形成了一定的生产规模直接还原铁是指用直接还原法在低温固态下还原的金属铁按生产方法可分为煤基直接还原铁和气基直接还原铁；按用途可分为炼钢用直接还原铁和其它用直接还原铁；按产品形式可分为海绵铁（DRI）和热压块铁（HBI）目前国内直接还原铁没有国家统一标准生产规格，只有行业内的不成文的标准，最终元素含量仍是根据客户需求规格如下：一类化学成分为：TFe≥95%，SO2≤0.65%，S≤0.03%，P≤0.03%。
二类化学成分为：TFe≥92%，SO2≤5.0%，S≤0.03%，P≤0.03%三类化学成分为：TFe≥90%，SO2≤7.0%，S≤0.03%，P≤0.03%四类化学成分为：TFe≥88%，SO2≤10.0%，S≤0.03%，P≤0.03% 另外，含铁量超过97％以上也属于海绵铁，但应用于粉末冶金领域，其形状分块状和粉状（一次还原铁粉），如深加工还可做二次还原铁粉，其含铁量将达到99％以上，价格也相应较高二）熔融还原法生产生铁熔融还原法是指不用高炉而在高温熔融状态下还原铁矿石的方法，其产品是成分与高炉铁水相近的液态铁水开发熔融还原法的目的是取代或补充高炉法炼铁与高炉法炼铁流程相比，熔融法炼铁有以下特点： （1）燃料用煤而不用焦炭，可不建焦炉，减少污染 （2）可用与高炉一样的块状含铁原料或直接用矿粉作原料如用矿粉作原料，可不建烧结厂或球团厂 （3）全用氧气而不用空气，氧气消耗量大 （4）可生产出与高炉铁水成分、温度基本相同的铁水，供转炉炼钢 （5）除生产铁水外，还产生大量的高热值煤气 目前世界上熔融还原法很多，其中只有Corex法技术比较成熟并已形成工业生产规模，其它诸法仍在发展和工业化过程中。
熔融还原法在我国尚未得到很大发展，目前处于实验室试验和半工业试验阶段直接还原铁是铁矿在固态条件下直接还原为铁，可以用来作为冶炼优质钢、特殊钢的纯净原料，也可作为铸造、铁合金、粉末冶金等工艺的含铁原料这种工艺是不用焦碳炼铁，原料也是使用冷压球团不用烧结矿，所以是一种优质、低耗、低污染的炼铁新工艺，也是全世界钢铁冶金的前沿技术之一 直接还原炼铁工艺有气基法和煤基法两种，按主体设备可分为竖炉法、回转窑法、转底炉法、反应罐法、罐式炉法和流化床法等目前，世界上90%以上的直接还原铁产量是用气基法生产出来的但是天然气资源有限、价高，使生产量增长不快用煤作还原剂在技术上也已过关，可以用块矿，球团矿或粉矿作铁原料（如竖炉、流化床、转底炉和回转窑等）但是，因为要求原燃料条件高（矿石品位要大于66%，含SiO2+Al2O3杂质要小于3%，煤中灰分要低等），规模小，设备寿命低，生产成本高和某些技术问题等原因，致使直接还原铁生产在全世界没有得到迅速发展因此，高炉炼铁生产工艺将在较长时间内仍将占有主导地位1． 直接还原铁的质量要求直接还原铁是电炉冶炼优质钢种的好原料，所以要求的质量要高（包括化学成份和物理性能），且希望其产品质量要均匀、稳定。
1．1 化学成份直接还原铁的含铁量应大于90%，金属化率要＞90%含SiO2每升高1%，要多加2%的石灰，渣量增加30Kg/t，电炉多耗电18.5kwh所以，要求直接还原铁所用原料含铁品位要高：赤铁矿应＞66.5%，磁铁矿＞67.5%，脉石（SiO2+Al2O3）量＜3%～5%直接还原铁的金属化率每提高1%，可以节约能耗8～10度电/t直接还原铁含C＜0.3%，P＜0.03%，S＜0.03%，Pb、Sn、As、Sb、Bi等有害元素是微量1．2 物理性能回转窑、竖炉、旋转床等工艺生产的直接还原铁是以球团矿为原料，要求粒度在5～30mm隧道窑工艺生产的还原铁大多数是瓦片状或棒状，长度为250～380mm，堆密度在1.7～2.0t/m³生产过程中产生的3～5mm磁性粉料，必须进行压块，才能用于炼钢强度：取决于生产工艺方法、原料性能和还原温度改进原料性能和提高温度有利于提高产品强度产品强度一般＞500N/cm²2． 直接还原铁产生工艺技术介绍2．1 竖炉法气基竖炉法MIDREX、HYL法直接还原铁产生中占有绝对优势，该工艺技术成熟、设备可靠，单位投资少，生产率高（容积利用系数可达8～12t/m³·d），单炉产量大（最高达180万t/年）等优点。
经过不断改进，其生产技术不断完善，实现规模化生产1） MIDREX技术Midrex法标准流程由还原气制备和还原竖炉两部分组成还原气制备：将净化后含CO与H2约70%的炉顶气加压送入混合室，与当量天然气混合送入换热器预热，后进入1100℃左右有镍基催化剂的反应管进行催化裂化反应，转化成CO24%～36%、H260%～70%、CH43%～6%和870℃的还原气后从风口区吹入竖炉竖炉断面呈圆形，分为预热段、还原段和冷却段选用块矿和球团矿原料，从炉顶加料管装入，被上升的热还原气干燥、预热、还原随着温度升高，还原反映加速，炉料在800℃以上的还原段停留4～6小时新海绵铁进入冷却段完成终还原和渗碳反应，同时被自下而上通入的冷却气冷却至＜100℃还原铁的排出速度用出铁器调节产品典型成分如下：产品化学成分（%） 工艺/成分 Tfe ηFe SiO2 Al2O3 CaO MgO C P S Midrex 91-93 92-95 2.0-5.5 0.5-1.5 0.2-1.6 0.3-1.1 0.7-2.5 0.07 0.01 -0.03 工艺多用球团和块矿混合炉料球团粒度9-16mm占95%，球团冷压强度＞2450N/球，块矿粒度10～35mm占85%；要有高软化温度和中等还原性；化学成分铁量要高，酸性脉石低（≯3%-5%），CaO＜2.5%，MgO＜1.0%，TiO＜0.15%，S＜0.008%。
为放宽对矿石含硫要求，Midrex法改用净化炉顶气作冷却气在冷却海绵铁的同时被热海绵铁脱硫，从冷却段排出后再作为裂化剂，可容许用含硫0.02%矿石现今Midrex法作业指标为：产品金属化率86%～96%，有效容积利用系数10 t/m³·d，能耗10.47GJ/t，电114kWh/t，水1.64m³/tArex法是Midrex法的新改进，天然气被氧气（或空气）部分氧化后送入竖炉，利用新生热海绵铁催化裂化，省去了还原气重整炉改进后吨铁电耗可降低50Kwh2） HYL（罐式）法与HYL-Ⅲ（竖炉）法HYL法由4座罐式反应炉和1座还原气重整炉构成该工艺作业稳定、设备可靠产品含碳2%左右，不易再氧化，不发生炉料粘结；只因还原气要反复冷却、加热，系统热效率低，能耗偏高，气体消耗为20.93GJ/t；1975年后再没建新厂对HYL罐式法作出改革，保留原还原制备工艺，但将还原气重整转化与气体加热合一；4个罐式反应炉改为连续式竖炉，称HYL-Ⅲ竖炉法该工艺采用高氢还原气，高还原温度（900-960℃）和0.4-0.6MPa高压作业改善还原动力学，加速还原发应；含硫气不通过重整炉，延长了催化剂和催化管使用寿命；还原和冷却作业分别控制，能对产品金属化率和含碳量进行大范围调节，产品平均金属化率90.9%、控制碳量1.5%-3.0%，质量稳定；配置CO2吸收塔，选择性地脱除还原气中H2O和CO2，提高还原气利用率；重整炉产生高压蒸汽发电。
最低生产能耗为10.43-11.2 GJ/t，电耗90kWh/tHYL（罐式）法已逐渐被HYL-Ⅲ（竖炉）法取代，合计产量占世界总产量的25%左右该法的新改进是天然气进入反应器直接裂解，生产高碳（3.8%）DRI产品最近又推出HYL-Hytemp生产系统将热还原铁（650℃）气力输送到电炉车间，喷入电炉冶炼时间缩短，电极和耐火材料消耗降低，金属收率提高吨钢电耗降低112kW·h，电极消耗降低0.55kg，冶炼时间缩短16min，产率提高16%，吨钢成本可降低4.6美元2．2 气基流化工艺（1）F1NMEF工艺该工艺使用<12mm粒度矿粉（脉石<3%，低硅高铁），在流化床上干燥，被加热到100℃，送入反应器结构顶端的闭锁料斗系统中，加压1.1MPa后，通过4个串联液化床反应器，铁粉在重力作用下从上方反应器向下流动，与作为还原剂的重整天然气逆向而行产品含铁92%，金属化率92%~95%，含碳0.5%~3.0%，以FeC形式存在现世界上已有三套这种装置，1999年奥钢联建第一套，第二套在西澳BNP公司，能力250万吨/年，埃及建的第三套，年能力115万吨该工艺的优点成本低、质量好1） Circored和Circofer工艺两种工艺核心设备都包括一座循环液化床和一座普通流休床。
Circored是用天然气为能源，Circofer以煤为能源铁精矿粉是经过预热后（约900℃）进入循环流化床参加反应，使动力学条件得到改善，在4个大气压条件下，铁矿与氢在630℃时可被还原（在气体环路中加入部分氢）2．3转底炉法将铁矿粉、钢铁厂含铁粉尘、煤粉和粘结剂按一定比例混合，压制成含碳球团矿，送入烘干机内进行烘干，脱除水份将干燥的含碳球团均匀地铺在转底炉上（只铺一层），在高温1200～1400℃下球团矿内氧化铁与碳反应，放出CO，在炉膛内燃烧成CO2，并形成高温废气（在1000℃以上）一般反应只要20分钟左右将废气收引出预热煤气（400℃）和助燃空气（900℃），低温废气从蓄热室和换热器引出，再去烘干生球团这时废气温度在100℃左右从节能角度看，能源利用效率较高转底炉的高温气体由燃烧器来提供（使用煤气加热）转底炉可以处理含Zn、Pb高粉尘，可以避免。