进入21世纪以来,随着全球工业的快速发展,气候变暖、资源枯竭和环境恶化等问题已成为全球面临的最大挑战。能源大量消耗、二氧化碳排放量大幅增加已成为社会关注的焦点问题。钢铁工业是国民经济和社会发展的支柱产业之一。在今后相当长一段时期内,高炉-转炉流程仍然是钢铁工业生产的主要流程。而高炉炼铁是整个钢铁生产流程能耗最大的工序,约占整个钢铁生产流程的70%;同时,高炉炼铁是整个钢铁工业最主要的二氧化碳排放源头,约占整个钢铁工业的80%。因此,高炉炼铁是钢铁工业节能减排的最关键环节。针对我国钢铁工业的现状和资源、能源状况,本研究提出基于我国原燃料条件的的新型炼铁炉料热压铁焦(Iron Coke Hot Briquette,ICHB)制备新工艺。在实验室条件下,研究了热压铁焦的制备工艺及其优化措施、热压铁焦的反应性和反应后强度、热压铁焦对焦炭热态性能的影响以及热压铁焦对高炉综合炉料软熔滴落性能的影响。通过系统的研究,得到以下结论:(1)在一定范围内,热压铁焦抗压强度随铁矿粉配比的增加先提高后降低,当矿粉配比为15%时,强度达峰值3490.89 N/个;热压铁焦抗压强度随着烟煤配比的增加而增加,当烟煤配比为70%时,达最大值3985.17 N/个;随着热压温度的提高,热压铁焦强度逐渐提高,当热压温度为350℃时,铁焦强度达到峰值4305.40 N/个;热压铁焦的强度随着炭化温度的提高先降低后增加,当炭化温度达到1100℃时,达到3424.00 N/个;随着炭化时间的增加,热压铁焦强度先增加后降低,当炭化时间为4h时,达到最大值3518.80 N/个。(2)在实验所考虑的范围内,通过正交实验优选,并从生产实际考虑,得到的热压铁焦制备优化组合条件为A4B4C4D4E4,即铁矿粉配比15%、烟煤配比为65%、热压温度为300℃C、炭化温度为1000℃、炭化时间为4h。在优化条件下制备的热压铁焦,其强度达到5048.50 N/个。(3)根据国标GB/T 4000-2008对热压铁焦反应性和反应后强度进行研究,得到热压铁焦的反应性CRI为62.41%,反应后强度CSR为10.65%。在焦炭中加入一定量的热压铁焦,随着热压铁焦加入量的增加,焦炭的反应失重率先降低后基本不变,反应后强度先增加后基本不变。热压铁焦的反应失重率逐渐降低,但变化不大,反应后强度逐渐增加。热压铁焦对焦炭有一定的保护作用,当添加比例不高于10%时,保护作用更为显著。(4)随着热压铁焦配比的增加,综合炉料软化开始温度T4和软化终了温度T40均逐渐降低,软化区间T40-T4逐渐加宽,从206.3℃增加到218.9℃;熔化开始温度Ts逐渐增加,滴落温度TD逐渐降低,软化区间TD-TS逐渐收窄,从171.1℃降低到124.8℃;综合炉料软熔带逐渐变窄;滴落率先升高后降低,在热压铁焦配比为30%时达到最高值40.58%;炉料熔滴性能总特征值S逐渐降低,料柱透气性得到改善。综合考虑炉料的熔滴性能,热压铁焦的适宜的添加量在30%左右。