在钢铁冶金领域，寻求绕开传统高炉炼铁工艺对焦炭和烧结矿的强依赖，一直是技术迭代的核心驱动力。熔融还原炼铁技术正是在这一背景下诞生的革新路径，它在高温熔融状态下直接还原铁氧化物，实现渣铁分离，产出与高炉铁水品质相当的液态铁。尽管开发之路因投资巨大、工程问题复杂而充满挑战，但出于对生态环境和自然资源的双重考量，该技术的研发进程仍在不断加速。
历经数十年探索，已有三十余种熔融还原工艺问世，而奥地利开发的COREX工艺是其中当之无愧的佼佼者，它是目前唯一实现大规模、长期稳定工业化生产的非高炉炼铁技术。COREX工艺的先进性体现在多个维度：
自1977年启动研究，历经80年代的半工业试验，COREX工艺于1989年在南非伊斯科公司（Iscor）首次投产，标志着其商业化应用的开端。时至今日，全球运行的COREX C2000及C3000设备已累计产出超过1700万吨优质铁水。韩国浦项（POSCO）、南非萨尔达纳（Saldanha Steel）、印度金达尔（Jindal）以及我国宝钢集团等行业巨头均已成功部署该技术，其设备作业率超过95%，部分工厂更是将富余的导出煤气用于发电或生产直接还原铁（海绵铁），实现了能源的梯级利用和价值最大化。
图1 COREX工艺流程示意图
COREX工艺的精髓在于其巧妙的“两段式”设计，即将铁矿的还原与熔化过程在两个独立的反应器中分步完成，实现了过程控制的解耦和能源效率的最优化。这两个核心设备分别是位于系统下部的熔融气化炉和位于上部的还原竖窑。
熔融气化炉是整个COREX系统的心脏，承担着煤的气化、终还原以及熔炼三大职能。其结构上部为扩大的半球形，下部为圆柱形。
工艺流程如下：煤、熔剂与在竖窑中预还原过的铁料通过加压料仓送入熔融气化炉顶部。进入炉内的煤炭首先与温度高达1000~1100°C的上升煤气相遇，经历迅速的干燥、干馏和炭化过程，然后下降至炉体下部的流化床区域。在这里，从风口鼓入的氧气与炭化后的煤粒发生剧烈反应，形成一个温度高达1600~1700°C的稳定流化层。
在这个极端高温区，碳与氧气反应先生成CO2，但随着气流上升，CO2立即与炽热的碳进一步反应，被还原成CO。为进一步提高煤气质量、增强其还原势并保护风口，还会向风口通入少量蒸汽。最终，从熔融气化炉顶部排出的高温煤气，其有效还原成分（CO + H2）的占比高达95%。这些高温、富含还原剂的气体，是送往上部还原竖窑进行预还原工作的宝贵“燃料”。
在此过程中，从顶部进入的、已经过高度金属化的炉料在下降过程中被加热、熔化，最终形成铁水和熔渣。可见，熔融气化炉内的工作环境极为严苛，涉及高温、高压、化学侵蚀和机械冲刷等多重考验，这对炉衬耐火材料的性能提出了极高的要求。准确评估和选择能在1700°C高温和复杂气固液多相流环境中长期服役的材料，是保障设备长周期稳定运行的关键。
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还原竖窑位于COREX系统的上部，是一个圆柱形的反应器。
由熔融气化炉产生的高温还原煤气，在兑入部分冷煤气将温度调节至约900°C后，先经过热旋风除尘器净化，然后通过环管从竖窑的中下部风口送入窑内。在竖窑内，自上而下依靠重力移动的固体炉料（铁矿石和熔剂）与自下而上穿过料层的炽热还原气流形成逆流接触。
在这个过程中，铁矿石在固态下被高效地加热并还原成金属化率很高的海绵铁（或称直接还原铁，DRI）。还原后的热金属化料通过竖窑底部的排料器和下料管，连续、均匀地进入下方的熔融气化炉，进行最终的熔化。同时，热旋风除尘器捕集的含碳尘粒也会通过冷煤气重新送回熔融气化炉，实现了物料的闭路循环。
通过这种预还原与最终熔炼的分离，COREX工艺不仅实现了对不同反应阶段温度和气氛的精准控制，也最大化地利用了煤气化的化学能与物理热，构成了其高效、环保的技术内核。
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