項目負(fù)責(zé)人邱冠周教授、博士生導(dǎo)師，中南大學(xué)副校長。中國顆粒協(xié)會常務(wù)理事、中國礦業(yè)學(xué)會理事、中國大洋協(xié)會常務(wù)理事及教育部科學(xué)技術(shù)委員會材料學(xué)部副主任。在礦物加工科技領(lǐng)域承擔(dān)過21項重要科研項目，15項成果通過省部級鑒定，獲國家科技進(jìn)步一等獎1項，國家科技進(jìn)步二等獎1項，國家發(fā)明二等獎1項；省部級一等獎6項、二等獎4項；2項科技成果分別被評為1998年和2002年中國高校十大科技進(jìn)展。獲得國家發(fā)明專利8項；被評為國家有突出貢獻(xiàn)的博士、入選教育部跨世紀(jì)人才42名首批專家和國家有突出貢獻(xiàn)的中青年專家，是礦物加工國家創(chuàng)新群體的學(xué)術(shù)帶頭人和“973”項目科學(xué)家。針對我國鐵礦資源特點，他所領(lǐng)導(dǎo)的課題組經(jīng)過十多年的攻關(guān)，成功開發(fā)出“鐵精礦復(fù)合粘結(jié)劑球團(tuán)煤基直接還原新工藝”，該成果獲2005年度國家發(fā)明二等獎。
直接還原鐵含鐵量高、成份穩(wěn)定而純凈，不僅是替代廢鋼的理想電爐原料，而且是冶煉優(yōu)質(zhì)鋼和特殊鋼時不可缺少的稀釋劑，發(fā)達(dá)國家電爐爐料比中DRI已高達(dá)40%%-50%%。目前世界鋼鐵生產(chǎn)正加速向“直接還原鐵/廢鋼—電爐煉鋼”的短流程方向發(fā)展，直接還原鐵生產(chǎn)已成為發(fā)展熱點之一。
目前我國鋼鐵產(chǎn)量很大，但優(yōu)、特鋼比例偏低，品種結(jié)構(gòu)不合理，仍需大量進(jìn)口。電爐是公認(rèn)的冶煉優(yōu)、特鋼有效手段，我國電爐鋼的生產(chǎn)能力目前已達(dá)4000萬噸/年以上，尚有一批大型電爐在建或即將投產(chǎn)。但廢鋼特別是直接還原鐵資源的短缺，已嚴(yán)重制約了其生產(chǎn)能力的發(fā)揮和產(chǎn)品檔次的提高。一部分企業(yè)采用加鐵水的辦法來補(bǔ)充廢鋼和直接還原鐵資源的不足，但只能生產(chǎn)普通鋼材。我國電爐鋼比僅18%%左右（發(fā)達(dá)國家已在50%%以上），直接還原鐵在電爐爐料比中平均不到5%%(世界平均水平為15%%)，其中大部分直接還原鐵是從國外進(jìn)口的。因此，加速發(fā)展直接還原鐵的生產(chǎn)是實現(xiàn)我國鋼鐵工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、質(zhì)量優(yōu)化的戰(zhàn)略需要。
直接還原鐵的生產(chǎn)方法有多種，但由于我國天然氣和優(yōu)質(zhì)鐵塊礦資源缺乏，而非焦煤資源十分豐富、分布較廣。因此，我國適合發(fā)展以鐵精礦球團(tuán)為原料的“回轉(zhuǎn)窯煤基直接還原法”。此類方法中，目前技術(shù)成熟、應(yīng)用較廣的為“二步法”直接還原工藝。它以膨潤土為粘結(jié)劑，將鐵精礦造球，先經(jīng)高溫（1200-1300℃）氧化焙燒固結(jié)后，再入窯進(jìn)行高溫（1050-1100℃）直接還原，故需經(jīng)兩步高溫過程方能獲得直接還原鐵。所以其工藝流程長、高溫設(shè)備多、建設(shè)投資大、能源消耗高、加工成本高、產(chǎn)品鐵品位低。此外，氧化球團(tuán)礦孔隙率小、還原速度慢、還原過程中存在著較嚴(yán)重的粉化現(xiàn)象。這都嚴(yán)重制約了其推廣應(yīng)用和我國直接還原鐵生產(chǎn)的發(fā)展。
本發(fā)明是根據(jù)我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)之急需，針對鐵精礦球團(tuán)二步法回轉(zhuǎn)窯直接還原工藝中需二步高溫過程、流程長、窯容利用系數(shù)低及粉化率高等技術(shù)難題，在原國家計委和國家科委的立項支持下，由研究、設(shè)計和生產(chǎn)單位通力合作、八十多位科研人員歷經(jīng)十余年努力所取得的研究成果。
該成果發(fā)明了具粘結(jié)、放熱、催化等多項功能的復(fù)合粘結(jié)劑及與之配套的混合料活化預(yù)處理工藝、強(qiáng)制分級造成球技術(shù)、“全窯高溫、快速還原”的直接還原熱工體系，以復(fù)合粘結(jié)劑球團(tuán)取代高溫氧化焙燒球團(tuán)入窯，由此省掉了一步高溫（1200℃以上）氧化焙燒過程及相關(guān)設(shè)備，變兩步高溫為一步高溫過程生產(chǎn)直接還原鐵。從根本上解決了上述技術(shù)難題。經(jīng)原冶金部組織的20個單位的34位專家鑒定，認(rèn)為本發(fā)明“國內(nèi)外尚無先例。是煤基回轉(zhuǎn)窯直接還原的一項重大的工藝技術(shù)突破”，“具有創(chuàng)新性、開拓性”。為我國直接還原鐵生產(chǎn)的發(fā)展開拓了一條新途徑。
本發(fā)明于1992年在原冶金部西昌410廠成功地完成了工業(yè)性試驗，分別于1998年和1999年在山東魯中冶金礦山公司、北京密云冶金礦山公司建廠投產(chǎn)。其中密云冶金礦山公司直接還原球團(tuán)廠的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為：窯容利用系數(shù)0.8t/m3?d、金屬化率94%%、磁性粉率<2%%、煤耗650Kg/t.DRI左右、產(chǎn)品含鐵90%%以上、作業(yè)率92%%以上。已達(dá)到回轉(zhuǎn)窯直接還原的國際較前水平。設(shè)計能力為年產(chǎn)6.2萬噸的回轉(zhuǎn)窯，實際年產(chǎn)量已達(dá)9萬噸以上，近三年累計經(jīng)濟(jì)效益13972萬元。
經(jīng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的對比、計算，“二步法”工藝相比，本發(fā)明工藝流程縮短40%%左右、基建與設(shè)備投資減少30%%以上、節(jié)煤15%%左右、節(jié)電約20%%、降低成本21%%、產(chǎn)品含鐵量提高1.0%%，經(jīng)濟(jì)、社會效益都十分顯著。因而勢必易為廠家所接受，能較快的推廣應(yīng)用，具有很強(qiáng)的市場競爭力。
