COREX熔融气化炉内块煤的裂解及半焦的粉化影响半焦床的透气透液性及床内的复杂传输机制，最终影响原燃料利用率、生铁产量和质量以及工艺的稳定顺行。本项目针对高温快速加热条件下块煤裂解机理、半焦床内煤焦性能演变规律等科学问题开展了研究。首先，采用热重-质谱联用技术研究了兴隆庄煤与大同煤的裂解失重特性及裂解气体产物的生成规律，对煤的失重过程及气体生成过程进行了动力学求解；通过自制的块煤裂解实验装置研究了兴隆庄块煤和大同块煤在高温下的裂解特性，求解了块煤高温裂解动力学，发现了块煤高温快速裂解机理与粉煤升温裂解行为完全不同，拓展了煤裂解理论。其次，针对块煤裂解半焦强度低的特点，研究了不同条件获得半焦的冷、热态性能，揭示了半焦性能变化和半焦粉化的一般规律。最后，设计了COREX熔融气化炉的高温喷煤模型，并进一步建立了其风口区喷煤燃烧的二维数学模型，分析了纯氧鼓吹条件下煤粉的燃烧行为，优化了COREX气化炉喷煤工艺参数，在COREX工艺降低燃料比方面具有较高的指导意义。项目共计发表境内外学术论文7篇，其中SCI检索4篇，申请发明专利2项，培养硕士研究生2名，完成了项目计划研究内容，达到了预期目标。

COREX熔融气化炉内块煤裂解及半焦/焦炭的粉化直接影响半焦床的透气透液性及传输机制，最终影响原燃料的利用率、生铁的产量及质量、工艺的稳定顺行。本项目通过研究块煤在自由落体降落时发生热爆裂、小颗粒煤粉在流化床条件下裂解及大颗粒煤粉在固定床内裂解的机理及影响因素，探索COREX熔融气化炉高温快速加热条件下块煤的裂解机理，拓展煤裂解理论；研究半焦/焦炭在半焦床内的物理作用行为、化学反应特征及其性能演变规律，揭示COREX熔融气化炉纯氧鼓吹条件下煤焦混合半焦床的颗粒粉化行为；采用CFD与DEM模型相结合的方法建立COREX熔融气化炉数学模型，探索多区域共用边界条件下多数学模型的有机结合及耦合求解，模拟研究工艺参数与炉内传输现象的相互关系，深化对高温密闭反应器内多相流动及燃烧化学反应规律的认识。为我国掌握和消化COREX技术，在国内发展熔融还原炼铁工艺提供理论基础和技术支撑。

COREX熔融还原炼铁工艺，采用了成熟的气基竖炉法海绵铁生产技术和高炉炼铁技术。COREX工艺的预还原竖炉部分相当于高炉炉身中、上部，熔融气化炉部分相当于高炉的炉缸与炉腹部分并向上延伸。截去了高炉的炉身下部和炉腰部分，避免了高炉内影响料柱透液性、透气性和气流分布的软熔带的产生，为COREX工艺直接使用非炼焦煤炼铁创造了条件。

炉缸形成死料柱

COREX熔融气化炉中部以下有煤、半焦和海绵铁组成的料柱，下部有半焦和焦炭组成的死料柱。死料柱的存在，使熔化后的渣铁在高温区与焦炭的接触时间增加，铁水温度升高，铁、硅还原，渗碳、脱硫等反应有条件充分进行。分析料柱结构表明，炉缸的焦炭量随着固定床深度的增加而增加。和高炉死料柱的作用一样，死料柱在炉缸起到碳源作用，提供铁水碳饱和及降低渣中残余FeO所需要的碳。

炉尘回收，返入熔融气化炉

煤在熔融气化炉加热脱除挥发分的气化过程中，产生含碳粉尘，并被煤气带离气化炉。煤气经除尘，控制还原气含尘量在一定范围内。回收的炉尘在炉体适当位置返吹入熔融气化炉。这样，可以防止炉尘堆积，而且可通过调节吹氧量使炉尘燃烧产生的热量将炉顶温度控制在1100 ℃左右，使气相中的焦油、苯等高分子碳氢化合物分解为H2、CO。所以，炉尘回收系统也是COREX工艺的无污染操作。

粒度分布与煤气流控制

以炉料与煤气相向运动为基础的竖炉还原，保持料柱的一定空隙率，煤气流的低压降，可防止悬料，增加煤气流通量，矿石得到充分还原。为此，除严格控制矿石粒度和还原气的含尘量外，还要尽量减少矿石在加热还原过程中的碎裂现象。

环境污染小

由于COREX工艺用煤直接炼铁，基本不需要焦炭，避免了冶金工厂的主要污染部分(焦炉)，工艺过程紧凑。尤其是没有了炼焦过程的焦煤装炉、出焦、炉门密封不严造成的煤气泄漏，使COREX熔融还原炼铁成为环境保护十分可取的炼铁工艺。

流程短、投资省、生产成本低

COREX熔融还原炼铁工艺，已有COREX C—1000、C—2000两套装置的9年和2年生产实践经验。与焦炉—烧结—高炉工艺流程相比，其工序少、流程短。COREX工艺从矿石到炼出铁水仅需10 h，而高炉工艺需要25 h。由于设备重量减少一半，投资费用少20 %，生产成本低10 %～25 % 。