Правильный выбор восстановителя и соответствующая его подготовка в значительной степени определяют технико-экономические показатели производства. По химическим свойствам в качестве восстановителей оксидов руды при выплавке ферросплавов можно применять многие элементы. Однако экономически выгодно применять углерод, Кремнии и алюминий. Наиболее широко используют углерод, а если необходимо предотвратить науглероживание выплавляемого сплава, то применяют более дорогие кремний и алюминий.
В качестве углеродосодержащего восстановителя могут быть использованы различные материалы: древесный, буpый и каменный уголь, нефтяной, пековый или каменноугольный кокс, различные полукоксы, древесные отходы и др. Углеродистые восстановители, применяемые при выплавке ферросплавов, должны обладать хорошей реакционной способностью, высоким удельным электрическим сопротивлением, соответствующим для каждого сплава химическим составом золы, достаточной прочностью, оптимальным размером куска, хорошей газопроницаемостью и термоустойчивастью, невысокой стоимостью.
Очень хорошим восстановителем является древесный уголь, обладающий высокими удельными электрическим сопротивлением и реакционной способностью, чистотой. Древесный уголь уменьшает спекание шихты, что особенно важно при выплавке высокопроцентных сплавов кремния. Древесный уголь — пористый высокоуглеродистый продукт.
Ретортный уголь характеризуется повышенным содержанием твердого углерода, большей однородностью химического и гранулометрического состава и меньшей стоимостью. Он более мелок, чем печной, но, так как его не нужно дробить, отходы при подготовке шихты практически одинаковы (~20 %).
Кокс из молодых (газовых, длиннопламенных) углей обладает высоким электрическим сопротивлением и реакционной способностью. Качество кокса из газовых углей можно значительно улучшить в результате введения в шихту полукокса из бурых углей Канско-Ачинского бассейна. Буроугольный полукокс, получаемый методом высокоскоростного пиролиза, Характеризуется высокой реакционной способностью. Добавка 25 % полукокса в шихту обеспечила получение кокса, реакционная способность которого в два раза, а электрическое сопротивление в пять раз выше, чем коксового орешка.
При выплавке ферросилиция и ферросиликохрома наилучшие результаты получены при замене в шихте ~50 % коксика полукоксом. Применение полукокса стабилизировало работу закрытых печей при выплавке сплавов кремния. Расход электроэнергии снижается на 3—6 %, производительность печей увеличивается на 3—10 %, снижается расход сырья и улучшается качество сплавов вследствие снижения в них содержания фосфора. При рациональной схеме использования полукокса, включающей поставку ферросплавным заводам полукокса фракции 10—25 мм для производства сплавов кремния и валового полукокса для производства углеродистого феррохрома и аналогичных Процессов, экономическая эффективность его использования повышается.
В настоящее время ведут работы по получению рудоуглеродных композиций. При этом количество рудной (минеральной) части может колебаться в широком диапазоне. Способ получения таких материалов, разработанный институтом ВУХИН, Уральским научным центром АН СССР (УНЦ АН СССР) и ЧЭМК, заключается в коксовании угольных шихт, содержащих добавки, в обычных коксовых печах. Электрическое сопротивление получаемого углекварцитового кокса при 1500—2000 К в несколько раз выше, чем у обычного кокса.
Углекварцитовый кокс испытан на ЧЭМК при производстве 90 %-ного ферросилиция вместо дефицитного и дорогостоящего древесного угля. При этом производительность печей увеличилась на 6,5 %, расход электроэнергии уменьшился на 4,5 %. Аналогичные испытания были успешно проведены на ЗФЗ при выплавке 75 %- и 90 %-ного ферросилиция. Успешно был получен и железококс. Препятствием для широкого использования углекварцитового кокса и аналогичных материалов, получаемых при слоевом коксовании, является его повышенная крупность и низкая прочность. При одностадийном дроблении углекварцитового кокса образуется большое количество высокозольной мелочи, реализация которой затруднительна.