鋼鐵行業(yè)是我國國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎行業(yè)之一，其制造過程環(huán)境負荷大。我國鋼鐵生產(chǎn)以高爐一轉爐長流程為主，這種局面估計還要持續(xù)很長一段時間。非高爐煉鐵作為一個技術發(fā)展方向，已經(jīng)有數(shù)十年歷史了。國內外不少單位都在開展與其相關的理論及技術開發(fā)研究。最近十年，我國掀起了新一輪的非高爐煉鐵技術開發(fā)熱潮，既有寶鋼、首鋼等大型國有企業(yè)參與，也有鋼鐵研究總院、中科院、北京科技大學等科研院所。感到欣慰的是，還有不少民營企業(yè)也參與其中。大家共同努力，推進非高爐煉鐵技術的進步。
　　著者于2003年提出了低溫快速還原理念，期望通過改善鐵礦在低溫（或固態(tài)）反應條件，解決低溫反應慢的難題。經(jīng)過十余年的低溫快速冶金理論研究和技術開發(fā)，已在微觀反應、宏觀反應、反應器改進與設計等多方面有所收獲，并利用取得的理論成果改進與開發(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，就是研究在固態(tài)條件下將鐵礦快速、高效地從氧化鐵轉變?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、動力學、傳輸原理、新型冶金反應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)提供理論和技術支撐。
　　本書的具體內容包括：
　�。�1）在鐵礦微觀反應機理方面，圍繞如何提高鐵礦低溫冶金性能展開研究。促進鐵礦快速反應的因素包括礦粉粒度、催化反應、優(yōu)質還原介質、反應溫度等。在礦粉細化加快反應方向，研究了礦粉、還原劑的性能表征、儲能還原熱力學、煤基低溫還原動力學及低品質鐵礦晶粒聚集長大等理論；在催化加快反應方向，研究了碳的氣化、鐵礦氣基還原及煤基還原等催化機理以及催化反應動力學；在還原性氣體改善反應方向，研究了煤氣重整制氫、煤氣析炭等煤氣改質以及氫冶金及富氫氣體冶金等熱力學及動力學。通過這些研究，可以根據(jù)鐵礦、燃料、還原劑等實際條件，合理地選擇加速鐵礦低溫快速反應的熱力學及動力學等基礎條件。
　�。�2）在反應工程學領域，主要從動量、熱量、質量傳輸?shù)冉嵌雀纳畦F礦低溫快速反應的外圍條件（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力學的耦合、鐵礦還原及氣體氧化動力學耦合等，建立了新的鐵礦反應工程學耦合模型，將微觀反應動力學參數(shù)與反應器參數(shù)及過程工藝參數(shù)聯(lián)系起來，為研制新型反應器及工藝流程設計奠定了基礎。在鐵礦粉氣基還原反應工程學方向，研究了循環(huán)流化床、混合流化床等反應器內的氣固兩相流及還原規(guī)律、兩級流化床之間的物料及反應氣體的物理與化學移動運行規(guī)律，為研發(fā)各種鐵礦粉還原流化床提供了基礎。
　　（3）在低溫冶金技術開發(fā)領域，開發(fā)了超細金屬鐵粉碳熱及氫氣低溫雙聯(lián)還原技術，充分利用超細鐵礦粉的優(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，得到了高品質的超細金屬鐵粉，實現(xiàn)批量化、連續(xù)生產(chǎn)。在此基礎上，又開發(fā)了普通粒度粉末冶金金屬鐵粉碳熱還原新技術，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還原+熔融氣化新工藝、焦爐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開發(fā)過程中，得到了海內外不少單位和同仁的幫助。感謝國家自然基金委及國家科技部，在國家項目的多年資助下，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、運行和持續(xù)改進。感謝鋼鐵研究總院科技創(chuàng)新基金、先進鋼鐵流程及材料國家重點實驗室建設基金以及多個合作單位開發(fā)項目的大力資助。感謝所有參與和關心低溫冶金理論和技術開發(fā)的領導和研發(fā)團隊以及所指導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，歡迎讀者批評指正。