При восстановительном процессе Мидрекс оксид железа в виде окисленных обожженных окатышей и (или) кусковой руды превращается в металлизированный продукт, пригодный для выплавки стали в электродуговой печи. Восстановительный процесс протекает в шахтной печи, в которой горячий восстановительный газ взаимодействует с рудой, опускающейся под действием силы тяжести. Процесс происходит при температуре ниже точки размягчения шихты. В качестве восстановительных газов используются оксид углерода и водород, которые образуются в газовой конверсионной установке.

2
Принцип организации технологии следующий. Обожженные окатыши с высоким содержанием железа перемешиваются с мелкими фракциями (рудная мелочь) и загружаются в шахтную печь металлизации. Высота печи около 50-70 м. Навстречу этой шихте снизу вверх поднимается конвертированный газ, содержащий примерно 35 % СО и 65 % Н 2 и имеющий начальную температуру около 760-800 °С и давление около 2 ата. Этот восстановительный газ подают через ряд фурм по периметру печи. Газ нагревает ших-
ту и восстанавливает содержащиеся в ней оксиды FeO, Fe2O3 и Fe3O4 . На выходе из печи газ насыщен СО2 и Н2О и имеет температуру 300-400 °С. Зона восстановления занимает примерно 60 % общего объёма. Ниже фурм расположена зона охлаждения, где металлизованные окатыши охлаждают-ся оборотными газами, прошедшими предварительную мокрую очистку от пыли. К охлаждающим газам может быть добавлено небольшое количество природного газа, обеспечивающего частичное науглероживание металлизованных окатышей.

Охлажденные окатыши обычно имеют степень металлизации примерно 90-94 %. Металлизованные охлажденные окатыши непрерывно выгружаются посредством маятникового питателя в бункер, где хранятся в инертной атмосфере перед плавкой в дуговых печах. Необходимость в инертной среде связана с высокой скоростью окисления окатышей на воздухе. С помощью маятникового питателя регулируется время пребывания окатышей в печи с целью обеспечения постоянной степени металлизации окатышей.
Все этапы процесса Мидрекс проходят под относительно небольшим давлением (1,3-2 ата), поэтому для предотвращения выхода из печи газов устройства для загрузки шихты и выдачи металлизированных окатышей уплотнены при помощи так называемых газовых динамических затворов. В эти затворы вдувается инертный газ и часть дымовых обезвоженных газов, образующихся при сжигании топлива в конверсионной установке.

Восстановительный газ вырабатывается в конверсионной установке из смеси природного газа и очищенного от пыли колошникового газа, отведённого из верхней части шахтной печи. Эта смесь предварительно подогревается до 400 °С в рекуператоре.

Подогрев смеси увеличивает эффективность работы конверсионной установки. Корпус конверсионной установки представляет собой газоплотную сварную стальную конструкцию длиной ~40 м, шириной ~10 м и высотой ~10 м, разделенную на ряд секций. Изнутри установка футерована огнеупорными материалами, т.к. температура в рабочем пространстве около 1100 °С. Внутри установки находятся несколько сотен реакционных труб, заполненных катализатором, через которые проходит газ. Установка отапливается с помощью десятков (сотен) горелок, установленных в днище. Дымовые газы отсасываются через отверстия в боковых стенах конверсионной установки.
Восстановительный газ получается из природного газа в присутствии никелевого катализатора, поэтому во избежание отравления катализатора, природный газ должен быть очищен от следов серы (серы должно быть не более 0,0014 %).

Конверсия представляет, в основном, расщепление углеводородов в атмосфере СО2 и Н2О на продукты распада СО и Н2 :
СН 4 + СО 2 → 2 СО + 2 Н 2 ;
СН 4 + Н 2 О → СО + 3 Н 2 .
Еще раз можно отметить, что СО 2 и Н 2 О попадают в конверсионную установку из колошникового газа. В результате этих реакций объем газа увеличивается примерно на 30 %.

Избыточная часть колошникового газа (после прохода через шахту печи) идёт на дожигание в конверсионной установке. Дымовые газы из конверсионной установки отдают часть теплоты воздуху горения в рекуператоре и далее выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу.

Недостаток технологии Мидрекс связан с низкой скоростью восстановления железа газом. Отсюда следует, что для обеспечения приемлемой производительности нужна очень высокая печь.

Расход топлива на технологический процесс составляет 360-430 кг у.т./т металлизованных окатышей. Общая тепловая мощность установки металлизации составляет 10,5-12,5 МДж/т металлизованных окатышей.

Одним из достоинств технологии Мидрекс является высокое качество продукции по сере и фосфору, т.к. исключается ввод серы и фосфора с углём. Кроме этого, низким является содержание серы в руде, т.к. используются обожженные окатыши. Важным преимуществом технологии Мидрекс является простота конструкции шахтной печи и довольно большой срок службы без ремонта (около 18 месяцев).