本書主要介紹了氫冶金的前沿理論和工藝技術，集中探討了鐵礦石還原過程中氫的行為和作用。具體內容包括制氫與儲氫技術、氫氣直接還原鐵氧化物技術、氫氣熔融還原鐵氧化物技術、等離子氫還原鐵氧化物理論、氫氣在高爐煉鐵和燒結工藝中的行為等。本書從基礎理論、可行性分析、實驗研究和工業(yè)應用等層面，對氫冶金涉及的理論和工藝技術進行了全面的、詳細的闡述。
本書可供冶金工程、鋼鐵冶金專業(yè)，以及有志于氫冶金、低碳冶金相關領域的高校師生、科研人員、工程技術人員和企業(yè)工作人員閱讀參考。
張建良，北京科技大學教授，博導，北京科技大學和德國亞琛工業(yè)大學聯(lián)合培養(yǎng)博士；現(xiàn)任北京科技大學冶金與生態(tài)工程學院黨委書記，中國金屬學會煉鐵分會主任委員，世界鋼鐵發(fā)展研究院秘書長，北京科技大學魏壽昆獎辦公室主任，全國很好科技工作者，國務院政府特殊津貼專家，昆士蘭大學名譽教授；長期從事煉鐵過程優(yōu)化控制新技術、冶金過程反應機理、直接還原與熔融還原和資源綜合利用等方面的研究，先后主持1 00余項科研項目；擔任《ISlJ Int》《Inl J Mi r1 Met Mater》《鋼鐵》《煉鐵》《鋼鐵研究學報》等期刊編委；近年來獲得國家科技進步獎二等獎1項，省部級科技獎勵25項，在國內外發(fā)表文章200余篇，授權40多項、專著5部。
l 緒論
1．1 全球低碳發(fā)展趨勢
1．1．1 碳排放現(xiàn)狀與影響
1．1．2 低碳減排目標與政策
1．2 全球氫能發(fā)展趨勢
1．3 碳冶金向氫冶金的轉變
1．3．1 鋼鐵行業(yè)低碳化趨勢
1．3．2 氫冶金概念的提出
1．4 鋼鐵行業(yè)氫冶金研究現(xiàn)狀
1．4．1 氫冶金發(fā)展現(xiàn)狀
1．4．2 氫冶金面臨的挑戰(zhàn)
1．5 小結
參考文獻
2 氫氣的制備和存儲
2．1 自然界中氫的分布
2．1．1 氫的發(fā)現(xiàn)
2．1．2 氫和它的同位素家族
2．1．3 氫在自然界的分布
2．2 氫的制取方法
2．2．1 化石燃料制氫
2．2．2 甲醇制氫
2．2．3 生物法制氫
2．2．4 電解水制氫
2．2．5 核能制氫
2．2．6 以氫冶金為目的的各類制取方法優(yōu)劣對比
2．3 氫氣的存儲和運輸
2．3．1 管道輸送
2．3．2 高壓氣體鋼瓶
2．3．3 水封儲氣罐
2．3．4 液態(tài)氫
2．3．5 物理吸附儲氫材料
2．4 氫氣安全
2．4．1 氫氣存在的安全隱患
2．4．2 氫安全基礎知識
2．4．3 氫氣燃燒和爆炸
2．4．4 高壓氫氣和液態(tài)氫氣
2．4．5 氫脆引起的安全問題
2．4．6 儲氫合金的安全問題
2．5 小結
參考文獻
3 氫氣直接還原鐵氧化物
3．1 氫氣直接還原工藝熱力學分析
3．1．1 氫氣直接還原氧化鐵熱力學反應機制
3．1．2 氣體成分對還原反應的熱力學影響
3．1．3 氣基直接還原反應吉布斯自由能原理
3．1．4 氫氣還原鐵氧化物的熱力學平衡
3．1．5 不同溫度條件下浮氏體的成分組成
3．2 氫氣直接還原工藝動力學分析
3．2．1 氫氣直接還原氧化鐵動力學反應機制
3．2．2 氫氣直接還原氧化鐵動力學理論模型
3．2．3 還原動力學限制性環(huán)節(jié)的影響因素
3．3 不同參數(shù)對直接還原反應的影響
3．3．1 反應溫度對還原速率的影響
3．3．2 壓力對還原速率的影響
3．3．3 氣體濃度對還原速率的影響
3．3．4 顆粒粒度及孔隙率對還原速率的影響
3．3．5 鐵礦石種類對還原速率的影響
3．3．6 水蒸氣的生成對還原速率的影響
3．4 氫碳還原鐵氧化物過程的差異分析
3．4．1 氫碳還原鐵氧化物過程熱力學差異
3．4．2 氫碳還原鐵氧化物過程動力學差異
3．5 氫碳耦合工業(yè)直接還原過程分析
3．5．1 氫碳耦合直接還原工藝工業(yè)化生產現(xiàn)狀
3．5．2 氫碳耦合直接還原工藝化學反應
3．5．3 工業(yè)直接還原過程中還原氣的需求量分析
3．5．4 還原溫度和還原氣氛中H2/CO對煤氣利用率的
3．6 氫氣直接還原工業(yè)實踐
3．6．1 氫氣直接還原工藝經(jīng)濟效益分析
3．6．2 氫氣直接還原工藝發(fā)展現(xiàn)狀
3．6．3 氫氣直接還原工藝發(fā)展趨勢
3．7 小結
參考文獻
4 氫氣熔融還原鐵氧化物
4．1 熱力學分析
4．1．1 熔融還原熱力學分析
4．1．2 高溫氫還原熱力學計算
4．1．3 C-H2-02-H2O-C0-C02體系平衡成分計算
4．2 動力學分析
4．2．1 氫氣還原熔融態(tài)鐵氧化物動力學研究
4．2．2 氫氣與其他還原劑對比
4．3 氫在熔融鐵氧化物中的行為
4．3．1 高溫氫冶金模式
4．3．2 氫在熔融鐵氧化物中的溶解
4．3．3 氫在渣中的溶解
4．4 氫氣熔融還原工業(yè)實踐
4．4．1 半工業(yè)化試驗
4．4．2 工業(yè)化實踐
4．5 小結
參考文獻
5 等離子體氫還原鐵氧化物
5．1 等離子體的基本性質
5．1．1 等離子體的定義
5．1．2 等離子氣體的性質
5．1．3 等離子體的分類
5．2 等離子體氫還原金屬氧化物
5．2．1 熱等離子體氫
5．2．2 冷等離子體氫
5．3 等離子氫還原熱力學分析
5．3．1 熱等離子體氫還原熱力學
5．3．2 冷等離子體氫還原熱力學
5．4 等離子氫還原動力學分析
5．4．1 熱等離子體氫還原動力學
5．4．2 冷等離子體氫還原動力學
5．5 等離子氫還原工業(yè)實踐
5．6 小結
參考文獻
6 氫氣在高爐煉鐵過程中的行為
6．1 現(xiàn)代高爐的進展和挑戰(zhàn)
6．1．1 低碳高爐煉鐵技術的提出
6．1．2 富氫高爐冶煉的發(fā)展
6．2 氫氣在高爐內反應的熱力學
6．2．1 熱力學分析
6．2．2 還原熱力學
6．2．3 H2和CO耦合反應的熱力學
6．2．4 不同H2-CO配比時還原氧化鐵的熱力學行為
6．3 氫氣在高爐內的反應動力學
6．3．1 動力學分析
6．3．2 高爐內氫氣還原鐵氧化物的機理
6．3．3 氫氣還原動力學計算
6．3．4 H2-CO混合氣體還原鐵氧化物動力學模型
6．4 富氫對高爐冶煉狀態(tài)的影響
6．4．1 富氫對高爐溫度場及濃度場的影響
6．4．2 富氫對高爐爐料性能的影響
6．4．3 高爐噴煤中H2含量對高爐的影響
6．4．4 富氫氣體還原對高爐操作的影響
6．4．5 富氫高爐存在的一些問題
6．5 富氫高爐冶煉的探索和實踐
6．5．1 日本C0URSE50新技術
6．5．2 德國高爐噴氫
6．5．3 俄羅斯高爐噴吹天然氣
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