转底炉煤基直接还原生产珠铁工艺具有环境污染小、成本低廉、周期短等特点,此工艺不但能利用低品位矿及粉矿资源,而且生产出来的产品是与高炉铁水具有相似化学性质的珠铁,可以代替废钢使用。国内外学者对转底炉珠铁生产技术进行了大量的研究,但珠铁形成的机理并不明晰。因此,需要对转底炉工艺的珠铁形成机理进行深入研究。根据转底炉工艺的特点,利用可控气氛高温电阻炉对转底炉工艺进行热态模拟,研究了不同工艺参数即温度及恒温时间、配碳量、气氛、成型压力、碱度、矿粉及还原剂、添加剂等对含碳球团还原熔分的影响,并通过对焙烧后试样的宏观、微观分析,对转底炉工艺珠铁形成的基本条件及机理进行了深入的研究,并在此基础上探讨了转底炉工艺珠铁形成的最佳条件。研究结果表明:从含碳球团到珠铁的形成,主要经历还原、渗碳、渣铁分离过程,其中还原是基础,渗碳和渣铁分离是关键。含碳球团只有经过充分的还原后,产生大量的Fe,才能使渗碳反应大量进行。而直接渗碳是主要的渗碳方式,且随着温度的升高,渗碳量增加,生成的金属铁晶粒兼并长大成铁颗粒。铁颗粒越大,则与渣的单体解离度就会越高,渣铁的界面张力越大,从而实现渣铁分离。温度及恒温时间对珠铁的形成起着至关重要的作用。在1250℃时,含碳团块的还原已基本完成,但若要形成珠铁,还需完成渗碳、铁相熔化和渣铁分离的过程,而此过程需要一定的恒温时间,较合理的恒温时间为20min。含碳球团配碳量不宜过多,为了不影响铁相的聚集和长大,C/O控制在0.7左右比较合适;适宜的成型压力为20MPa左右;且应尽量使反应过程在非氧化性气氛下进行;从渣相组成来看,适宜的碱度为小于0.5;而加入一定量的水玻璃,能够为铁相的聚集提供一种无机成核剂,促进金属铁晶粒快速形核;从成本和资源等方面考虑,赤铁矿与半褐铁矿和无烟煤更适合作为生产铁珠的原料。此外,1250℃和1300℃时均能产生优质的珠铁。以上研究结果可为珠铁工艺的发展提供理论基础和技术依据。