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1.1　钢铁工业发展的现状和未来1

1.1.1　钢铁工业发展现状1

第1章 绪论1

1.1.2　非焦煤冶金技术研究内容3

1.2　非焦煤冶金技术的产生与发展8

1.2.1　直接还原技术的产生和发展8

1.2.2　熔融还原技术的产生和发展25

参考文献34

2.1　氧化物还原热力学条件35

第2章 非焦煤冶金热力学与动力学基础35

2.2　氧化物的间接还原反应37

2.2.1　CO及H2还原氧化物的热力学37

2.2.2　间接还原反应机理44

2.2.3　影响还原速率的因素48

2.3　氧化物的直接还原反应51

2.3.1　固体碳还原氧化物的热力学原理51

2.3.2　固体碳还原氧化铁的平衡图55

2.3.3　复杂氧化铁的还原57

2.3.4　铁以外的其他金属氧化物的还原58

2.3.5　固体氧化物直接还原反应的动力学61

2.4　金属热还原反应63

2.5　铁的渗碳及含碳量66

2.5.1　碳化物及碳势66

2.5.2　碳在固体Fe-C系中的存在状态68

2.5.3　CO-CO2气体对铁的渗碳反应69

2.5.4　CH4对铁的渗碳反应72

2.5.5　铁的渗碳过程及生铁的含碳量73

2.6.1　还原反应的分配常数及其影响因素75

2.6　熔渣中氧化物的还原反应75

2.6.2　SiO2的还原77

2.6.3　MnO的还原79

2.6.4　TiO2的还原81

2.6.5　其他氧化物的还原83

2.6.6　结论87

2.7　冶炼中的脱硫反应87

2.7.1　气-固相的脱硫反应87

2.7.2　熔渣-金属液间的脱硫反应88

2.7.3　熔渣脱流动力学91

2.8.1　熔融还原过程92

2.8.2　还原反应动力学92

2.8　铁浴熔融还原反应92

参考文献96

第3章 非焦煤冶金原料及燃料97

3.1　非焦煤冶金原料97

3.1.1　含铁原料的化学成分97

3.1.2　含铁原料的物理性质99

3.2.1　冶金用煤101

3.1.3　含铁原料的冶金性能101

3.2　非焦煤冶金燃料与还原剂101

3.2.2　冶金还原气106

参考文献119

第4章　直接还原工艺流程与主要设备120

4.1　竖炉直接还原法120

4.1.1　竖炉法的发展120

4.1.2　竖炉法的工作原理121

4.1.3　竖炉法工艺过程137

4.2　回转窑直接还原法153

4.2.1　回转窑法的工作原理154

4.2.2　回转窑法工艺171

4.2.3　回转窑基本尺寸的确定189

4.3　罐式直接还原法192

4.3.1　罐式法工作原理192

4.3.2　罐式法工艺过程195

4.4　流化床直接还原法200

4.4.1　流化床概念200

4.4.2　铁矿石的流化床还原210

4.4.3　流化床法工艺过程212

4.5　其他直接还原法218

4.5.1　EDR法218

4.5.2　H？gan？s法221

4.5.3　转体炉法222

4.5.4　冷固结球团煤基直接还原新工艺及其应用225

4.6　直接还原铁的储存、运输和应用230

4.6.1　直接还原铁的储存和运输230

4.6.2　直接还原铁的应用235

参考文献251

5.1　熔融还原法分类及特点253

第5章 熔融还原工艺流程与主要设备253

5.2　熔融还原法基本原理256

5.2.1　铁氧化物熔融还原反应256

5.2.2　熔融还原能耗分析257

5.3　熔融还原法工艺介绍260

5.3.1　COREX法260

5.3.2　FINEX法277

5.3.3　HISMELT法281

5.3.4　DIOS法282

5.3.5　COIN法285

5.3.6　AISI法286

5.3.7　川崎法288

5.3.8　SC法290

5.3.9　ROMELT法292

5.3.10　CCF法293

5.3.11　AUSIRON法294

5.3.12 Hi-QIP法297

5.3.13 PLASMASMELT法297

5.3.14 ELRED法299

5.3.15　INRED法302

5.3.16　COMBISMELT流程304

参考文献305

第6章 其他非焦煤冶金方法306

6.1　电炉法306

6.1.1　概述306

6.1.2　回转窑-电炉法311

6.1.3　竖炉-电炉法314

6.2 ITmk3316

6.3　Iron Carb工艺319

6.4　粒铁法321

6.5　生铁水泥法327

6.6　转鼓炉法329

6.7　等离子冶金331

6.7.1　等离子气体及其特性332

6.7.2　等离子冶金的应用及发展333

6.8　其他能源炼铁法334

6.8.1　熔盐电解法的工艺334

6.8.2　H2作还原剂的工艺334

6.8.3　喷吹废塑料336

参考文献338

第7章 非焦煤冶金新技术——微波冶金339

7.1　微波加热原理和特点339

7.1.1　微波加热微观机制342

7.1.2　微波加热能量传递方程347

7.2　冶金物料介电性能353

7.2.1　物料电介质体仿真模型353

7.2.2　含碳铁矿粉介电常数估计353

7.3　微波冶金动力学354

7.3.1　分子轨道跃迁能量354

7.3.2　CO分子杂化轨道组成和特点355

7.3.3　微波电离气体的基元过程、荷电粒子的扩散和迁移357

7.3.4　界面化学吸附358

7.4　微波加热碳热还原反应360

7.4.1　相界面颗粒自还原反应传递过程模型364

7.4.2　微波加热还原含碳铁矿粉动力学研究369

7.5　微波加热还原-电炉直接炼钢工艺372

7.5.1　微波体还原优越性372

7.5.2　微波加热还原冶金工程学研究373

7.5.3　含碳铁矿粉微波加热还原能耗376

7.5.4　微波加热还原-电炉直接炼钢工艺流程378

参考文献383

第8章 非焦煤冶金技术经济评价387

8.1　技术经济指标387

8.2　钢铁生产工艺流程的基本参数及其比较390

8.3　直接还原技术经济评价396

8.3.1　世界直接还原铁产量396

8.3.2　不同直接还原法比较399

8.3.3　直接还原-电炉流程和高炉-转炉流程的比较400

8.4.1　熔融还原的产量405

8.4　熔融还原技术经济评价405

8.4.2　不同熔融还原法的比较406

8.4.3　熔融还原和高炉炼铁的比较409

8.4.4　熔融还原的发展415

8.5　我国菲焦煤冶金技术经济评价418

8.5.1　投资比较418

8.5.2　成本比较420

8.5.3　能耗比较423

8.5.4　效益比较424

参考文献424