預還原裝置為加壓循環流化床，壓力達0.5MPa，工作溫度為950-1000℃，流化氣速度達2m/s。循環煤氣從流化床底部送入，以促成底部流態化。煤粉和頂熱空氣從流化床中部送入，精礦粉從頂部加入。煤粉和預熱空氣在不完全燃燒下產生還原氣和細焦粒，對流化狀態的礦粉進行還原。礦粉隨還原氣一起離開流化床迸入旋流器，將礦粉與還原氣分離。礦粉返回流化床底部，煤氣經除塵、脫除CO₂和H₂O后，30%-50%返回系統重新利用，其余煤氣用于發電。預還原系統還包括連續裝、卸料和精礦預熱設備。通過調整爐料在流化床內的停留時間和溫度可以控制預還原礦粉的全屬化率，一般控制在60%-70%。流化床內因氣流速度高和有過剩碳存在，可以防止粘結與失流 。

電熔融還原法(ELRED process)是一種熔融還原煉鐵工藝。原名ELRED法，由瑞典Stora Kop-parperg公司和Asea公司開發，后與德國Lurgi公司合作 。

工藝流程，如圖1所示，其特征是在流化狀態下，用煤粉對鐵礦粉進行預還原，預還原鐵料從直流電爐的中空電極投入，用電極下部的等離子體進行快速熔融還原。電爐排出的煤氣發電，作為電力來源 。

預還原階段產生的高壓煤氣發熱值為3500-6000kJ/m，終還原電爐生產的煤氣含CO達90%，除少量循環外，上要用于發電。發電量除滿足工藝自身用電外，尚有300-400kW·h/t，富余可外供。但起動階段電力供應成問題，且特別昂貴。未見工業生產裝置投產 。2100433B

該法生產的鐵水含碳3%-4%，硅、錳0.05%，硫0.3%，鐵水溫度1450℃，爐渣含FeO 12%。由于硅、錳含量很低，鐵水煉鋼時渣量少，降低耐火材料消耗。縮短熔煉時間。缺點是鐵損失大，鐵水含硫高，必須進行爐外脫硫。該法生產1t鐵水需煤粉680kg，電爐耗電660kW/h，脫硫耗電30kW/h，其他設備用電106kW/h，總耗電量796kW/h。1t鐵水總能耗為0.88MJ，相當于大型高爐流程的能耗，但不用焦炭，成本比高爐鐵水低20%，且過程污染小，工藝流程簡單，投資費用低 。

該工藝設備由流態化預還原爐和直流電爐組成。1971年開始基礎研究，1976年建設了500kg/h級預還原試驗裝置，1977年建設了25t/爐的終還原電爐 。

終還原采用等離子直流電爐。預還原料、焦粒、熔劑從位于電爐中心的中空碳素電極孔落入電弧爐。在電極下等離子高溫區迅速熔化、還原、滲碳生成鐵水，脈石、煤灰和熔劑形成含FeO 12%的爐渣。爐渣從出渣口排出，鐵水間斷由出鐵口排出，每次出鐵時留30%鐵水作下爐的母液。等離子電弧爐熔池可分為電弧高溫區和非電弧區兩部分。電孤高溫區溫度可達1900℃，面積小，熔化還原效率高，爐料在電弧區全部熔化，大部分FeO被還原；非電弧區溫度低(1450℃左右)，不利于硅、錳還原和脫硫 。

熔融還原法的分類如下：

(1) 按工藝階段劃分，可分為一步法和兩步法。一步法是在一個冶金反應中完成礦石 還原熔煉的全過程。該工藝流程短，設備簡單，但在應用中卻存在著能耗高及FeO渣嚴重 侵蝕爐襯的難題，至今仍未能解決。

兩步法將熔融還原過程分為固相預還原及熔態終還原，并分別在兩個反應中完成，改 善了熔融還原過程的能量利用，降低了渣中FeO濃度，使熔融還原法取得了突破性的進展。

(2)按使用能源劃分，可分為氧煤法和電煤法。氧煤法靠氧煤在高溫熔池或風口區燃 燒，提供過程的熱量，用煤作為還原劑。開發的多數工藝為氧煤法。

電煤法用電提供熔融還原過程所需的熱量，煤做還原劑，電熱轉換方式有電弧放熱和 等離子技術，此法只適用于電力充足、價格低廉的地區。

(3) 按預還原裝置類型，可分為流化床法、豎爐法、回轉窯法和閃速爐法等。

(4) 按終還原裝置類型，可分為豎爐法、電流法和旋轉爐法等。

由奧鋼聯（VAI）于70年代開發的COREXCOREX是當前最成熟的熔融還原技術，也是唯一的一個工業化熔融還原流程。已在韓國浦項、印度金達爾（兩座）和南非薩爾達納和伊斯科（各一座），共有5座投產，并穩定運行，生產出合格的鐵水，已達到或超過設計產量（每小時產鐵80-100t）。2008年，設計能力為150萬t生鐵的COREX 裝置C3000在上海寶鋼建成，并順利出鐵。

熔融還原的基本流程是將塊礦和球團礦及熔劑加入到還原豎爐中，被逆向流動的還原氣體還原為金屬率約93%的直接還原鐵。通過豎爐底部的螺旋給料機送入熔融氣化爐。非煉焦煤（塊狀）和一定量的焦炭直接加入熔融氣化爐。經風口送入純氧，與煤和焦炭燃燒產生熱量和還原氣體，最終完成含鐵爐料的還原、熔化和造渣過程。鐵水和液體爐渣聚集在爐缸，定期排放。熔融氣化爐產生的高溫煤氣含有約70%的CO和25%的H2，被送入還原豎爐作為還原劑。還原豎爐排出的煤氣仍有很高的發熱值，可發電或作其他用途。南非薩爾達納廠將COREX爐與生產直接還原鐵的MIDREX豎爐串聯，形成COREX/DR流程。在2004年，用COREX產生的煤氣，作為直接還原爐的還原劑。

采用COREX煉鐵工藝生產鐵水，在成本、操作和環境保護等方面具有明顯的優點，在生產規模、爐齡等方面的不足也須引起注意，并采取相應的措施。

COREX煉鐵技術的優點

環保效果好。根據有關資料顯示，COREX和高爐兩種工藝的SO2/NOX、灰塵排放量以及廢水中酚類、硫化物、氨的排放數量，前者比后者要低得多。

（1）用料范圍廣。與高爐工藝相比，COREX工藝可以使用較高比例的非煉焦煤，焦炭用量少（120～170kg/t），質量要求也相對較低，并可使用15%左右的粉礦。

（2）勞動生產率高、生產成本低。在相同的生產能力下，與高爐相比，COREX更為復雜和龐大，如果不包括氧氣站，其投資要多30%，如果包括氧氣站，投資則要多60%。但是COREX工藝不建設焦爐，與高爐加焦爐流程相比，COREX投資總額約低10%。

（3）煤氣可以多級利用。COREX煉鐵工藝的副產品是含有大量CO和H2，含雜質量很低，這種煤氣純凈，熱值高，可以用來生產DRI，生產DRI的尾氣又可以用于發電或給鋼廠加熱爐或其他設備進行加熱，實現煤氣的多級利用。

（4）生產調節靈活。COREX生產工藝可在幾小時內調整鐵水和爐渣成分，設備停工和重新開工容易，生產調節靈活。

COREX工藝存在問題

COREX工藝在本質上是將高爐冶煉分為還原和熔融兩段，放在兩個容器中進行。因此，也存在高爐工藝本身具有的一些特征和不足。

（1）還原容器仍是豎爐，因為豎爐工藝要求良好的透氣性，因此，還需要塊狀原料和球團（南非工廠使用60%-70%塊礦和30%-40%球團礦）。并且對塊礦和球團的強度、粒度、含粉率有一定要求。

（2）COREX雖然可以使用非煉焦煤，但并非任何非煉焦煤都可使用。因為熔融氣化爐產生的氣體要作為還原豎爐的還原氣體，要求煤的揮發分應在27%~30%。當然可以通過幾個煤種混合達到。但也增加了配煤的麻煩。

（3）COREX的熔融氣化爐床層也需要有一定的透氣性，因此需要入爐煤有一定塊度（一般20～25mm），并且煤熱解后的半焦有維持床層透氣性的任務，從而要求具備一定強度，并且其固定炭和揮發分應穩定。與焦炭相比，半焦的CSR和CRI較差，因此，實際生產中往往需要一定比例的焦炭以彌補煤的不足。

熔融還原以加速還原過程、降低能耗、簡化流程和工藝設備為原則。其突出優點在于生產過程中少量使用或不用焦炭，已解決全球性冶金焦煤的短缺問題和煉焦業對環境的污染問題。根據其工藝模式將熔融還原劃分為四大類：三段式、二段式、一段式和電熱法。 三段式熔融還原流程可分為兩大部分：還原部分和熔煉造氣部分。

還原部分為還原段。熔煉造氣在同一個設備中包含了熔煉造氣和煤氣轉化。其構造特點是熔池上方存在一個含碳料層，在這層中可以利用煤氣過剩物理熱，完成由CO2和H2O向CO和H2的轉化過程。二段式也是由還原部分和熔煉造氣，部分組成，因此又與三段式熔融還原發統稱為兩步法。二段式與三段式的主要區別是熔煉造氣爐中熔池上方沒有含碳料層。 一段式流程只有熔煉段，沒有還原段。現代化的一段式流程和二段式流程均采用鐵浴爐熔煉設備因此二者又統稱鐵浴法。 三段式由煤基流程和焦基流程組成。二段式和一段式則由煤基流程組成。以上三種類型有時又被稱為氧煤流程，電熱法則被稱為電煤流程。