我国煤炭资源丰富，为发展煤基工艺提供了条件。直接还原炼铁属于非高炉炼铁，有着很多潜在的优势，近年来受到越来越多的重视。隧道窑罐式法是用于高附加值的粉末冶金，还原产物直接还原铁（海绵铁）可作为冶炼高附加值特种钢的重要原料。反应罐直接直接还原过程中包含有许多的化学反应，这些反应同时发生，相互耦合、影响，使得反应体系变得十分复杂。本文建立一维非稳态数学模型，采用控制容积积分法（显示格式）进行方程离散，通过C语言进行编译，利用模型对罐式反应实验过程进行数值模拟，对整个反应过程的气体在矿物层中的质量传递、矿物层中的热量传递、矿物层中的反应速率变化、铁矿层的质量变化进行了描述。通过模型计算，得出如下结论：（1）由一维非稳态数学模型对反应罐直接还原实验进行模拟，计算得到的温度场和铁精矿粉的还原度与实验值吻合较好，该模型可以比较准确描述反应罐直接还原实验过程。（2）罐式还原实验过程的数值计算表明，该反应过程中在靠近铁精矿粉层内侧的半焦层与靠近铁精矿粉层外侧的半焦层的化学反应热量与导热量的比值在0.6~0.9之间，碳的化学反应（碳的气化反应和水煤气反应）热量与导热量数量级是相当的，碳的化学反应热量影响了反应罐中的热量传递，导致反应罐中心处与反应罐外侧的温差为205℃；罐式还原反应受到热量传递与气体质量传递共同影响。（3）由数值计算可以得出，在罐式还原过程中，靠近半焦粉层的铁矿还原度较高，而靠近铁矿层中心其还原度较低，呈现“U”字变化。