鋼鐵行業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)行業(yè)之一，其制造過(guò)程環(huán)境負(fù)荷大。我國(guó)鋼鐵生產(chǎn)以高爐一轉(zhuǎn)爐長(zhǎng)流程為主，這種局面估計(jì)還要持續(xù)很長(zhǎng)一段時(shí)間。非高爐煉鐵作為一個(gè)技術(shù)發(fā)展方向，已經(jīng)有數(shù)十年歷史了。國(guó)內(nèi)外不少單位都在開展與其相關(guān)的理論及技術(shù)開發(fā)研究。最近十年，我國(guó)掀起了新一輪的非高爐煉鐵技術(shù)開發(fā)熱潮，既有寶鋼、首鋼等大型國(guó)有企業(yè)參與，也有鋼鐵研究總院、中科院、北京科技大學(xué)等科研院所。感到欣慰的是，還有不少民營(yíng)企業(yè)也參與其中。大家共同努力，推進(jìn)非高爐煉鐵技術(shù)的進(jìn)步。
　　著者于2003年提出了低溫快速還原理念，期望通過(guò)改善鐵礦在低溫（或固態(tài)）反應(yīng)條件，解決低溫反應(yīng)慢的難題。經(jīng)過(guò)十余年的低溫快速冶金理論研究和技術(shù)開發(fā)，已在微觀反應(yīng)、宏觀反應(yīng)、反應(yīng)器改進(jìn)與設(shè)計(jì)等多方面有所收獲，并利用取得的理論成果改進(jìn)與開發(fā)新型的基于低溫快速冶金的煉鐵工藝。
　　所謂低溫快速冶金理論及技術(shù)，就是研究在固態(tài)條件下將鐵礦快速、高效地從氧化鐵轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘勹F的冶金原理及工藝，包括鐵礦低溫快速冶金的熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、傳輸原理、新型冶金反應(yīng)器研制和冶煉工藝及流程開發(fā)等。編寫本書旨在為低成本、低能耗、生態(tài)化煉鐵生產(chǎn)提供理論和技術(shù)支撐。
　　本書的具體內(nèi)容包括：
　�。�1）在鐵礦微觀反應(yīng)機(jī)理方面，圍繞如何提高鐵礦低溫冶金性能展開研究。促進(jìn)鐵礦快速反應(yīng)的因素包括礦粉粒度、催化反應(yīng)、優(yōu)質(zhì)還原介質(zhì)、反應(yīng)溫度等。在礦粉細(xì)化加快反應(yīng)方向，研究了礦粉、還原劑的性能表征、儲(chǔ)能還原熱力學(xué)、煤基低溫還原動(dòng)力學(xué)及低品質(zhì)鐵礦晶粒聚集長(zhǎng)大等理論；在催化加快反應(yīng)方向，研究了碳的氣化、鐵礦氣基還原及煤基還原等催化機(jī)理以及催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)；在還原性氣體改善反應(yīng)方向，研究了煤氣重整制氫、煤氣析炭等煤氣改質(zhì)以及氫冶金及富氫氣體冶金等熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)。通過(guò)這些研究，可以根據(jù)鐵礦、燃料、還原劑等實(shí)際條件，合理地選擇加速鐵礦低溫快速反應(yīng)的熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)等基礎(chǔ)條件。
　　（2）在反應(yīng)工程學(xué)領(lǐng)域，主要從動(dòng)量、熱量、質(zhì)量傳輸?shù)冉嵌雀纳畦F礦低溫快速反應(yīng)的外圍條件（工藝參數(shù)）。在煤基及氣基還原方向，分別研究了煤基傳熱與還原動(dòng)力學(xué)的耦合、鐵礦還原及氣體氧化動(dòng)力學(xué)耦合等，建立了新的鐵礦反應(yīng)工程學(xué)耦合模型，將微觀反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)與反應(yīng)器參數(shù)及過(guò)程工藝參數(shù)聯(lián)系起來(lái)，為研制新型反應(yīng)器及工藝流程設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。在鐵礦粉氣基還原反應(yīng)工程學(xué)方向，研究了循環(huán)流化床、混合流化床等反應(yīng)器內(nèi)的氣固兩相流及還原規(guī)律、兩級(jí)流化床之間的物料及反應(yīng)氣體的物理與化學(xué)移動(dòng)運(yùn)行規(guī)律，為研發(fā)各種鐵礦粉還原流化床提供了基礎(chǔ)。
　　（3）在低溫冶金技術(shù)開發(fā)領(lǐng)域，開發(fā)了超細(xì)金屬鐵粉碳熱及氫氣低溫雙聯(lián)還原技術(shù)，充分利用超細(xì)鐵礦粉的優(yōu)良還原性能，將氧化鐵的碳熱還原溫度從1000℃以上降低到850℃水平，得到了高品質(zhì)的超細(xì)金屬鐵粉，實(shí)現(xiàn)批量化、連續(xù)生產(chǎn)。在此基礎(chǔ)上，又開發(fā)了普通粒度粉末冶金金屬鐵粉碳熱還原新技術(shù)，與現(xiàn)有的隧道窯還原鐵粉相比，一噸金屬鐵粉煤耗降低50%以上。上述技術(shù)開發(fā)可以改變現(xiàn)有粉末冶金金屬鐵粉制備工藝流程，實(shí)現(xiàn)高效、低碳、大規(guī)模制備粉末冶金用金屬粉體。除了粉末冶金以外，還提出或開發(fā)了基于循環(huán)流化床的礦粉低溫預(yù)還原+熔融氣化新工藝、焦?fàn)t煤氣自重整還原直接還原鐵、基于熔融還原爐煤氣改性的還原新工藝、低溫碳熱還原+熔分冶煉半鋼水等新型煉鐵流程，為因地制宜選擇低碳、低排放、低成本煉鐵生產(chǎn)流程提供新的冶煉途徑。
　　在我們的研究和技術(shù)開發(fā)過(guò)程中，得到了海內(nèi)外不少單位和同仁的幫助。感謝國(guó)家自然基金委及國(guó)家科技部，在國(guó)家項(xiàng)目的多年資助下，低溫快速冶金理論得以深入、系統(tǒng)研究。感謝泰國(guó)新科原鋼鐵有限公司，在其持續(xù)資助和合作下，得以開展大規(guī)模的新型流程裝備研制、運(yùn)行和持續(xù)改進(jìn)。感謝鋼鐵研究總院科技創(chuàng)新基金、先進(jìn)鋼鐵流程及材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)基金以及多個(gè)合作單位開發(fā)項(xiàng)目的大力資助。感謝所有參與和關(guān)心低溫冶金理論和技術(shù)開發(fā)的領(lǐng)導(dǎo)和研發(fā)團(tuán)隊(duì)以及所指導(dǎo)的研究生及博士后所做的研究工作。
　　由于作者水平所限，書中不妥之處，歡迎讀者批評(píng)指正。