本書從非高爐煉鐵的熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)理論出發(fā)，系統(tǒng)敘述了直接還原和熔融還原的歷史沿革和工藝特點(diǎn)；介紹了以Midrex法、HYL-Ⅲ法為代表的氣體還原的直接還原方法，深入分析了近年來(lái)取得重大進(jìn)展的Energiron法的特點(diǎn)和應(yīng)用前景，介紹了以回轉(zhuǎn)窯和轉(zhuǎn)底爐工藝為代表的固體還原劑的直接還原方法，并介紹了ITmk3和CHARP法的進(jìn)展；從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度分析了熔融還原代表性流程：Corex工藝、Finex工藝、HIsmelt工藝、CCF工藝、DIOS工藝、AISI工藝、Romelt工藝、Oxycup工藝和Tecnored工藝等，詳細(xì)闡述了近年來(lái)著力開發(fā)的HIsarna工藝。本書還收入了作者課題組在利用生物質(zhì)煉鐵方面研究的一些心得；并以相當(dāng)篇幅介紹了與煉鐵工藝相關(guān)的一些單元技術(shù)：變壓吸附制氧技術(shù)、CO2分離捕集與封存技術(shù)、流態(tài)化技術(shù)、焦?fàn)t煤氣利用技術(shù)、粉體造粒技術(shù)、環(huán)境保護(hù)和煙氣脫硫脫硝技術(shù)以及煤氣改質(zhì)技術(shù)。
（1）本書系統(tǒng)介紹了非高爐煉鐵的基礎(chǔ)理論，并融入作者多年的科研成果，內(nèi)容科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，各種流程、工藝的介紹準(zhǔn)確新穎。（2）本書作者結(jié)合自己科研工作的體會(huì)，專門介紹了一些相關(guān)技術(shù)：變壓吸附制氧技術(shù)、CO2分離捕集與封存技術(shù)、流態(tài)化技術(shù)、焦?fàn)t煤氣利用技術(shù)、粉體造粒技術(shù)，環(huán)境保護(hù)和煙氣脫硫脫硝技術(shù)以及煤氣改質(zhì)技術(shù)等,并收入作者近年來(lái)在生物質(zhì)煉鐵技術(shù)方面研究的一些心得，可以開闊冶金工作者在非高爐技術(shù)方面的視野。
張建良，男，1965年生，北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院副院長(zhǎng)，教授，博士生導(dǎo)師。中國(guó)金屬學(xué)會(huì)煉鐵分會(huì)秘書長(zhǎng)，冶金反應(yīng)工程學(xué)會(huì)副主任委員，全國(guó)冶金工程專業(yè)工程碩士領(lǐng)域組組長(zhǎng)，國(guó)家鋼鐵冶煉裝備系統(tǒng)集成工程技術(shù)研究中心技術(shù)委員會(huì)委員，非高爐煉鐵學(xué)術(shù)委員會(huì)委員，中小高爐學(xué)術(shù)委員會(huì)委員，北京市金屬學(xué)會(huì)理事，全國(guó)鐵礦石與直接還原標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會(huì)委員。1996年被評(píng)為北京市高校優(yōu)秀青年骨干教師，2005年被評(píng)為首都高校社會(huì)實(shí)踐先進(jìn)工作者，2010年被評(píng)為冶金先進(jìn)青年科技工作者，2012年被評(píng)為全國(guó)優(yōu)秀科技工作者。先后指導(dǎo)畢業(yè)博士研究生20余人，碩士研究生50余人。長(zhǎng)期從事煉鐵新技術(shù)、新工藝以及過(guò)程優(yōu)化研究，作為學(xué)院煉鐵新技術(shù)科研團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人，帶領(lǐng)一支由校內(nèi)老、中、青教師和一些國(guó)內(nèi)知名煉鐵專家顧問組成的科研隊(duì)伍，先后主持或參與了國(guó)內(nèi)外科研項(xiàng)目90余項(xiàng)，內(nèi)容涵蓋了燒結(jié)原料、高爐煉鐵、非高爐煉鐵、低成本煉鐵、高爐長(zhǎng)壽，冶金環(huán)保和鐵合金等領(lǐng)域，共獲得省、部級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)8項(xiàng)，其中一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)5項(xiàng)、三等獎(jiǎng)2項(xiàng)。已在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文160余篇，其中70余篇被SCI、EI檢索；獲得國(guó)家授權(quán)專利13項(xiàng)，其中發(fā)明專利8項(xiàng)，實(shí)用新型專利5項(xiàng)。負(fù)責(zé)或參與國(guó)家縱向課題15項(xiàng)，包括國(guó)家“八五”攻關(guān)項(xiàng)目、國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家高技術(shù)重大產(chǎn)業(yè)專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)家攀登計(jì)劃項(xiàng)目等。其中，國(guó)家高技術(shù)重大產(chǎn)業(yè)專項(xiàng)“首鋼高風(fēng)溫技術(shù)研究”獲得冶金科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)。
1 緒論
1.1 非高爐煉鐵方法的意義
1.1.1 直接還原法
1.1.2 熔融還原法
1.2 非高爐煉鐵方法的發(fā)展及現(xiàn)狀
1.2.1 直接還原技術(shù)概況
1.2.2 熔融還原技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展
1.3 我國(guó)非高爐煉鐵技術(shù)概況
1.3.1 我國(guó)直接還原技術(shù)發(fā)展概況
1.3.2 我國(guó)熔融還原技術(shù)發(fā)展概況
參考文獻(xiàn)
2 非高爐煉鐵基礎(chǔ)
2.1 非高爐煉鐵方法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
2.2 非高爐煉鐵方法使用的原燃料
2.2.1 含鐵原料
2.2.2 燃料與還原劑
2.3 含碳球團(tuán)及其還原機(jī)理
2.3.1 固—固還原機(jī)理
2.3.2 二步還原機(jī)理
2.4 產(chǎn)品性質(zhì)及其應(yīng)用
2.4.1 非高爐煉鐵方法產(chǎn)品種類和性質(zhì)
2.4.2 直接還原鐵的處理及儲(chǔ)運(yùn)
2.4.3 直接還原鐵的應(yīng)用
參考文獻(xiàn)
3 氣體還原的直接還原方法
3.1 鐵氧化物氣體還原原理
3.1.1 熱力學(xué)分析
3.1.2 動(dòng)力學(xué)分析
3.2 冶金還原煤氣
3.2.1 還原煤氣消耗量
3.2.2 煤氣脫硫及海綿鐵滲碳
3.2.3 冶金還原煤氣的制造
3.3 豎爐法基本原理
3.3.1 豎爐法概述
3.3.2 豎爐內(nèi)還原基礎(chǔ)
3.4 豎爐法直接還原典型工藝
3.4.1 Midrex工藝
3.4.2 HYL-Ⅲ工藝
3.4.3 Energiron工藝
3.4.4 其他工藝
3.5 其他氣體直接還原方法
3.5.1 固定床方法
3.5.2 流態(tài)化方法
參考文獻(xiàn)
4 應(yīng)用固體還原劑的直接還原方法
4.1 固體碳還原鐵礦石的反應(yīng)
4.1.1 還原熱力學(xué)分析
4.1.2 還原動(dòng)力學(xué)分析
4.2 回轉(zhuǎn)窯法
4.2.1 回轉(zhuǎn)窯法工作原理
4.2.2 回轉(zhuǎn)窯法工藝介紹
4.3 轉(zhuǎn)底爐法
4.3.1 概述
4.3.2 轉(zhuǎn)底爐工藝原理
4.3.3 轉(zhuǎn)底爐工藝介紹
4.4 ITmk3與CHARP法
4.4.1 ITmk3工藝
4.4.2 煤基熱風(fēng)轉(zhuǎn)底爐熔融煉鐵法
4.5 其他固體還原劑的直接還原方法
4.5.1 Kinglor-Metor法
4.5.2 EDR法
4.5.3 固體反應(yīng)罐法
4.5.4 川崎KIP法
參考文獻(xiàn)
5 熔融還原基礎(chǔ)
5.1 預(yù)還原基礎(chǔ)研究
5.1.1 預(yù)還原反應(yīng)熱力學(xué)
5.1.2 預(yù)還原過(guò)程能耗分析
5.1.3 預(yù)還原過(guò)程能耗圖解
5.1.4 預(yù)還原反應(yīng)動(dòng)力學(xué)
5.2 終還原基礎(chǔ)研究
5.2.1 終還原反應(yīng)熱力學(xué)
5.2.2 終還原過(guò)程能耗分析
5.2.3 終還原過(guò)程能耗圖解
5.2.4 終還原反應(yīng)動(dòng)力學(xué)
5.3 煤氣改質(zhì)技術(shù)研究
5.3.1 煤氣改質(zhì)技術(shù)的物料平衡及熱平衡
5.3.2 煤氣改質(zhì)的作用
5.4 熔融還原全過(guò)程操作線圖分析
5.4.1 預(yù)還原度平衡點(diǎn)
5.4.2 煤氣改質(zhì)對(duì)熔融還原過(guò)程的影響
5.5 泡沫渣的形成與抑制
5.5.1 泡沫渣的形成機(jī)理及影響因素
5.5.2 泡沫渣指數(shù)
參考文獻(xiàn)
6 含碳球團(tuán)研究
6.1 含碳球團(tuán)還原的特點(diǎn)
6.1.1 含碳球團(tuán)的還原過(guò)程
6.1.2 含碳球團(tuán)還原過(guò)程特點(diǎn)及其在熔融還原中的應(yīng)用
6.1.3 含碳球團(tuán)的直接還原度（Rd）
6.1.4 含碳球團(tuán)的直接還原度的變化
6.2 含碳球團(tuán)還原過(guò)程數(shù)值模擬
6.2.1 界面反應(yīng)模型
6.2.2 綜合模型
6.3 含碳球團(tuán)冷固結(jié)技術(shù)
6.3.1 波蘭特水泥固結(jié)法
6.3.2 高壓蒸養(yǎng)法
6.3.3 水玻璃固結(jié)法
6.3.4 其他冷固結(jié)法
6.4 含碳球團(tuán)預(yù)還原過(guò)程物料平衡計(jì)算和熱平衡計(jì)算
6.4.1 含碳球團(tuán)中碳的直接還原度與煤氣條件的關(guān)系
6.4.2 含碳球團(tuán)豎爐還原過(guò)程分析
參考文獻(xiàn)
7 典型熔融還原流程
7.1 Corex工藝
7.1.1 概述
7.1.2 工藝流程
7.1.3 原燃料要求
7.1.4 Corex流程的工藝特點(diǎn)
7.1.5 寶鋼羅涇Corex C-3000 裝置
7.1.6 寶鋼羅涇Corex C-3000裝置的技術(shù)進(jìn)步
7.1.7 Corex流程的展望
7.2 Finex工藝
7.2.1 工藝流程
7.2.2 Finex工藝流程的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
7.2.3 Finex工藝應(yīng)用前景
7.3 HIsmelt工藝
7.3.1 工藝流程
7.3.2 SSPP及HRDF試驗(yàn)結(jié)果
7.3.3 HIsmelt流程的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)
7.3.4 HIsmelt流程應(yīng)用前景
7.4 CCF工藝
7.4.1 工藝流程
7.4.2 旋風(fēng)熔融預(yù)還原爐（旋風(fēng)爐）
7.4.3 旋風(fēng)熔融爐的試驗(yàn)結(jié)果
7.4.4 CCF過(guò)程的物料平衡和熱平衡
7.4.5 CCF流程技術(shù)及經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)
7.5 HIsarna工藝
7.5.1 工藝流程
7.5.2 HIsarna流程的技術(shù)特點(diǎn)
7.5.3 HIsarna流程半工業(yè)試驗(yàn)
7.6 DIOS流程
7.6.1 DIOS主要研究結(jié)果
7.6.2 DIOS半工業(yè)試驗(yàn)
7.6.3 DIOS流程的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)特征
7.7 AISI流程
7.7.1 工藝流程
7.7.2 AISI流程的主要影響因素
7.7.3 AISI流程技術(shù)及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
7.8 Romelt（PJV）流程
7.8.1 工藝流程
7.8.2 Romelt流程的技術(shù)特點(diǎn)
7.8.3 Romelt流程半工業(yè)試驗(yàn)
7.8.4 Romelt流程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
7.8.5 Romelt流程的主要特點(diǎn)
7.9 Oxycup工藝
7.9.1 工藝流程
7.9.2 德國(guó)蒂森-克虜伯鋼鐵公司Oxycup工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
7.9.3 Oxycup工藝特點(diǎn)
7.10 Tecnored工藝
7.10.1 Tecnored工藝流程
7.10.2 Tecnored工藝特點(diǎn)
7.10.3 Tecnored工業(yè)試驗(yàn)
7.11 其它熔融還原工藝
7.11.1 Redsmelt法
7.11.2 川崎法
7.11.3 XR法
7.11.4 Combismelt法
7.11.5 CIG法
7.11.6 CGS法
7.11.7 COIN法
7.11.8 Elred法
7.11.9 SC法
7.11.10 COSRI工藝
7.11.11 Plasmasmelt流程
7.11.12 LB法
參考文獻(xiàn)
8 利用生物質(zhì)的煉鐵方法
8.1 關(guān)于生物質(zhì)的基礎(chǔ)理論
8.1.1 生物質(zhì)的概念及資源狀況
8.1.2 生物質(zhì)的基礎(chǔ)特性及利用
8.1.3 生物質(zhì)能的碳中性
8.2 生物質(zhì)應(yīng)用于煉鐵工藝概況
8.2.1 生物質(zhì)應(yīng)用于高爐噴吹
8.2.2 高爐使用含生物質(zhì)焦的鐵礦壓塊
8.2.3 生物質(zhì)作為輔助原料在煉鐵及相關(guān)工藝中的應(yīng)用
8.2.4 生物質(zhì)能輔助煉鐵系統(tǒng)
8.2.5 生物質(zhì)能輔助煉鐵及CO2減排潛力
8.3 生物質(zhì)焦的基礎(chǔ)研究
8.3.1 生物質(zhì)焦
8.3.2 生物質(zhì)焦的氣化反應(yīng)性及其影響因素
8.4 生物質(zhì)焦和鐵礦粉復(fù)合壓塊的基礎(chǔ)研究
8.4.1 配加生物質(zhì)焦粉的鐵礦粉混合物的還原規(guī)律
8.4.2 生物質(zhì)焦粉的鐵礦壓塊的自還原規(guī)律
8.4.3 含生物質(zhì)焦粉的鐵礦粉壓塊的自還原動(dòng)力學(xué)
8.5 應(yīng)用生物質(zhì)能的非高爐煉鐵流程
8.5.1 生物質(zhì)焦應(yīng)用于直接還原
8.5.2 生物質(zhì)制氫-直接還原鐵技術(shù)
參考文獻(xiàn)
9 煉鐵工業(yè)相關(guān)的單元技術(shù)
9.1 變壓吸附制氧技術(shù)（PSA技術(shù)）
9.1.1 歷史沿革
9.1.2 工藝流程
9.1.3 技術(shù)特點(diǎn)
9.1.4 半工業(yè)或工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果
9.1.5 小型醫(yī)用變壓吸附制氧技術(shù)
9.1.6 評(píng)價(jià)及展望
9.2 CO2分離捕集與封存技術(shù)（CCS技術(shù)）
9.2.1 CO2分離捕集和封存技術(shù)發(fā)展
9.2.2 CO2分離捕集和封存技術(shù)工藝流程
9.2.3 CO2的分離捕集技術(shù)特點(diǎn)
9.2.4 CO2的運(yùn)輸及經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)
9.2.5 CO2地質(zhì)封存的技術(shù)特點(diǎn)
9.2.6 評(píng)價(jià)與展望
9.3 流態(tài)化技術(shù)
9.4 焦?fàn)t煤氣（COG）利用技術(shù)
9.4.1 焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)甲醇工藝
9.4.2 焦?fàn)t煤氣低溫分離生產(chǎn)液化天然氣（LNG）聯(lián)產(chǎn)氫氣技術(shù)
9.4.3 焦?fàn)t煤氣用于直接還原煉鐵工藝
9.4.4 甲烷爐內(nèi)改質(zhì)直接還原工藝
9.5 粉體造粒技術(shù)
9.5.1 粉體造粒技術(shù)簡(jiǎn)介
9.5.2 基本造粒方法
9.5.3 粉體粒子間的結(jié)合力
9.6 環(huán)境保護(hù)及煙氣脫硫脫硝技術(shù)
9.6.1 環(huán)境保護(hù)技術(shù)
9.6.2 煙氣脫硫技術(shù)
參考文獻(xiàn)
10 我國(guó)發(fā)展非高爐煉鐵的展望
索引
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