焦炭是高炉冶炼的重要原料，在高炉内同时发挥铁水渗碳剂、发热剂、还原剂和料柱骨架的作用。因此，对焦炭质量的要求也是多方面的。高炉炼铁既要保证高炉炉况顺行，又要保证较低的燃料比。而这两方面的要求往往相互矛盾。从维持高炉下部的正常气、固、液、粉四相对流运动出发，焦炭应具有较高的热强度，而且高炉喷煤比越高，要求焦炭的热强度越高。而从能量利用的角度出发，则希望焦炭有较高的反应性。焦炭反应性越高，热保存区温度越低，浮氏体间接还原反应的平衡点越向右移，煤气中co的浓度与平衡浓度的差值增大，从而既增大了降焦潜力，又有利于高炉增产。因此，高炉对焦炭质量的要求是热强度高，同时反应性也高。
业界追求“双高”焦炭
生产同时满足反应性和热强度要求的“双高”焦炭，是日本多年来的追求。日本最初采用的方法是降低炭化温度和延长炭化时间，随后应用了scope21的综合炼焦新工艺，同时开展了向配煤中添加富cao煤的研究，最近若干年来则集中研究了用铁矿石作为催化剂的“双高”焦炭制备方法。这种“双高”焦炭传统上称为铁焦。所谓铁焦，是向炼焦配煤中添加一定比例的铁矿石，通过炭化得到的含有金属铁的一种焦炭。由于金属铁对c co2=2co反应具有催化作用，铁焦的反应性明显高于普通焦炭。
将铁焦与铁矿石混装入炉用于炼铁，其意义归纳起来有以下几点：一是能够较好地满足高炉对焦炭性能的矛盾要求（前提条件是不降低对作为料柱骨架的大块焦的性能要求，而且铁焦的冷态强度和热强度必须与常规焦炭基本相当）。二是扩大降低焦比的潜力，有利于提高高炉生产率。三是因为配加的铁矿石在炼焦过程中已还原成金属铁，也有降低焦比和提高产量的作用。四是有利于合理利用炼焦煤资源。
铁焦制备方法各有优劣
铁焦的制备方法目前主要有两种：
一种是日本jfe公司的热压块—竖炉法，这种方法是将含有少量黏结剂的铁矿石和炼焦配煤的混合物加热到一定温度，用压块机制成一定形状的团矿，然后装入竖炉型反应器中进行干馏，最后制得形状规整的铁焦产品。这种方法的优点是可以多配铁矿石（铁矿石配比最高可达30%），铁焦的热性质较好。但其缺点是工艺流程复杂，单体装置生产率低且难以大型化。而为了和大型高炉匹配，须要将铁焦的生产能力扩大50倍，这样就会给车间总图布置、生产组织带来很多问题。
另一种方法是日本新日铁公司的传统室式炼焦炉法，曾在大型焦炉上做过工业性试验。它是将破碎到合适粒度的铁矿石添加到配合煤的运输皮带机上，没有设置专门的混匀设备，而是在8条皮带机的转运过程中实现配合煤与铁矿石的均匀混合。焦炉的装煤方式为顶装，熄焦方式为湿法。为了防止配煤中铁矿石对炼焦室硅砖炉壁的侵蚀破坏，将炉壁温度控制在1070℃左右。工业试验结果显示，铁焦的冷强度符合实际高炉生产的要求，推焦作业顺利，没有发生炉墙侵蚀现象。虽然铁矿石配比很低，只有6.5%，但铁焦的热性质仍然不够理想（cri=48.8%，csr=16.3%）。这种方法的优点是可以利用传统的炼焦设备生产铁焦，产量大，工艺成熟；缺点是铁矿石配比较低，而且热性能较差。
国内武汉科技大学的思路也是采用传统炼焦工艺生产铁焦，但旨在通过系统的基础研究和工艺研究，在较高铁矿石配比条件下生产出性能满足高炉炼铁要求的铁焦产品。为此，他们在5kg实验室焦炉中进行了铁焦制备工艺的优化研究，试验参数包括：炼焦配煤中的低阶炼焦煤配比和铁矿石配比，铁矿石粒度，装入煤的堆积密度，炼焦温度制度等。
试验使用的炼焦用煤为配合煤，煤样用双辊破碎机粉碎，然后过3mm的筛子，细度不低于90%。向炼焦配煤中添加的3种铁矿粉为加拿大精矿粉、澳大利亚fmg粉和鄂西高磷铁矿粉，分别简称为加矿、澳矿和鄂西矿。这3种矿粉中，加矿的含铁品位最高，对配合煤黏结性有不利影响的脉石含量最低，不含结晶水，而且其粒度分布也比较合理。因此，在相同添加量和相同炼焦工艺条件下，加矿铁焦的各项性能均是最好的。目前，实验室铁焦的最佳性能如下：m25=85.07%，m10=9.13%，csr=21.63%，cri=64.07%，其冷强度与宝钢集团八钢公司高炉生产中使用的焦炭基本相当（m25=91.1%，m10=7.4%），而热强度超过了新日铁公司工业焦炉生产的铁焦（csr=16.3%，cri=48.8%）。
铁焦混装加快还原反应
铁焦与铁矿石混装入炉，一方面因为彼此紧密接触而增加了反应面积；另一方面由于铁焦气化反应的进行消耗co2而生成co，使得铁焦周围局部地区的还原势增加，紧挨铁焦的铁矿石的co扩散通量增大。铁矿石反应界面co浓度升高，从而加快还原反应速度，一定时间内的铁矿石还原度增大，这样相应减少了高炉下部氧化铁的直接还原量。
实验研究表明，900℃下，有铁焦时烧结矿的60min还原度比没有铁焦时增加了3.8个百分点，有铁焦时球团矿的60min还原度比没有铁焦时增加了1.28个百分点，仅是烧结矿还原度增加幅度的1/3。按照gb/t 13241—1991测试的烧结矿和球团矿的还原性分别为96.35%和79.98%。因此，相对于烧结矿加铁焦的情形，球团矿还原过程中的co2生成速率较小，co浓度提高的幅度相应也较低。这可能是混入铁焦改善球团矿还原性的效果赶不上混入烧结矿的原因。
实验研究了温度对球团矿还原和铁焦气化耦合反应的影响，结果显示，随着反应温度升高，混合试样的总失重逐渐增大。失重—温度曲线的特点是反应进行到一定时间以后，曲线逐渐趋于平缓，温度低时的时间较长，温度高时的时间较短。随着反应温度升高，球团矿的还原度增大，铁焦的气化率也增加，但还原度增加的幅度远小于气化率增加的幅度，表明气化生成的co没有完全消耗于球团矿的还原上。
为了深入了解混入铁焦对烧结矿还原过程的影响，研究人员应用气体分析仪测定了尾气中的co、co2浓度随时间的变化情况。结果显示，对于500g烧结矿和15g铁焦的混合试样，还原进行到1h时煤气中co浓度达到27%，co2浓度为16.72%，co为38.24%，略高于煤气的37%初始co，但随后很快会低于初始co，即煤气的实际还原势超过初始还原势。75g、25g和15g 3种铁焦用量的co、co2浓度曲线交叉点所对应的时间分别为3min、22min和35min，时间越短，意味着煤气还原势更早地超过初始还原势。而随着铁焦混入量的增多，反应1h时的co浓度明显增大而co2浓度逐渐减小。由此可以看出，增加铁焦用量能够促进铁焦气化和烧结矿还原的耦合反应。
铁焦混装改善指标促减排
研究人员在初渣试验炉中研究了铁焦混装对炉料初渣形成过程的影响。结果显示，在综合炉料中混入铁焦将使熔融区间（即试样压缩40%到开始滴落的温度差）大幅度收窄，最多从319℃减少到0℃。
在综合炉料中混入铁焦将使高炉软熔带的透气性大幅度改善：最大压差从8.48kpa降低到0.10kpa，透气性指数k值从610.9kpa·℃下降到49.3kpa·℃。考虑到软熔带的压降占高炉总压降的60%以上，因此，采用铁矿石与铁焦混装入炉工艺对高炉稳定顺行，改善利用系数、焦比、煤比、燃料比等经济技术指标，降低生产成本等都将起到积极的作用。
研究人员又对铁焦混装工艺的节能减排效果进行了理论分析，从热力学角度计算证实，此工艺具有大约10kg/t铁的降焦潜力和大约29kg/t的co2减排潜力。
下一步，研究人员将创造条件开展工业性试验，争取尽快实现高炉铁焦混装新工艺的实际应用。