高炉炼铁法经过400多年发展,是目前较经济和成熟的炼铁生产方法；但存在对冶金焦强烈依赖和制焦过程污染严重的问题。开发非高炉炼铁技术缩短钢铁工艺流程,实现节能、减排高效生产具有重大现实意义,形成了以直接还原和熔融还原为主的工艺流程。本论文以我国储量丰富的煤炭资源为还原剂,进行了铁精矿球团竖炉微波加热直接还原试验研究。微波的整体性和选择性加热特点,可使铁原料和还原剂快速升温,并促进还原反应。研究表明,磁铁矿、赤铁矿、煤粉和焦粉对微波均具有良好的吸收性。采用MW-L0316V工业微波炉功率1.3kw加热时,铁精矿球团、焦粉和煤粉前段升温较快,表观升温速率分别为46.85℃·min-1、40.91℃·min-1和40.07℃·min-1；后阶段变慢,升温速度分别为11.59℃·min-1、11.02℃·min-1和12.91℃·min-1。在连续式竖炉反应器中,微波功率7.5kw,碳铁比0.32时,球团和焦粉混合物料的平均升温速率为5.7℃·min-1。微波加热铁精矿球团煤基直接还原研究表明,随着微波加热还原时间的延长,物料还原温度提高,球团金属化率迅速提高。当最高温度达到1080℃时,金属化率为77.11%。煤粉破碎时,有利于改善反应动力学条件,当采用-2mm煤粉作为还原剂,还原温度1050℃,还原时间120min,碳铁比0.53条件下,球团的金属化率可达97.93%。还原剂的固定碳含量高,粒级分布均匀,粒度越细时还原效果越好。在微波还原过程中,细粒还原剂有助于和铁矿球团的吸附反应和自身的气化反应。提高碳铁比可以提高成品球的金属化率,但微波还原过程中较低的碳铁比(0.32)仍可以获得相对较高的金属化率。成品球的金属化率与煤种性质关系密切,选用挥发分高的煤种对还原效果有利。随着还原反应的进行,球团中出现大量的“碎裂”的浮氏体,内部孔隙增多,有助于CO气体进入浮氏体内部进行还原,进而使还原成的金属铁连接成桥,还原反应能够充分进行。浮氏体还原后形成金属铁和渣相,只有个别浮氏体残留有尚未完全消失的细小晶体。微波加热还原铁矿球团,物料温度越高,碳与CO2反应速率越大,碳气化还原的相对能力增大。浮氏体残晶结构说明微波加热还原过程碳气化反应动力学条件良好,CO气相传热传质快速进行,促进了还原过程。