氢冶金初探（精）

　　本书主要介绍了氢冶金的前沿理论和工艺技术，集中探讨了铁矿石还原过程中氢的行为和作用。具体内容包括制氢与储氢技术、氢气直接还原铁氧化物技术、氢气熔融还原铁氧化物技术、等离子氢还原铁氧化物理论、氢气在高炉炼铁和烧结工艺中的行为等。本书从基础理论、可行性分析、实验研究和工业应用等层面，对氢冶金涉及的理论和工艺技术进行了全面的、详细的阐述。本书可供冶金工程、钢铁冶金专业，以及有志于氢冶金、低碳冶金相关领域的高校师生、科研人员、工程技术人员和企业工作人员阅读参考。

　　张建良，北京科技大学教授，博导，北京科技大学和德国亚琛工业大学联合培养博士；现任北京科技大学冶金与生态工程学院党委书记，中国金属学会炼铁分会主任委员，世界钢铁发展研究院秘书长，北京科技大学魏寿昆奖办公室主任，全国很好科技工作者，国务院政府特殊津贴专家，昆士兰大学名誉教授；长期从事炼铁过程优化控制新技术、冶金过程反应机理、直接还原与熔融还原和资源综合利用等方面的研究，先后主持1 00余项科研项目；担任《ISlJ Int》《Inl J Mi r1 Met Mater》《钢铁》《炼铁》《钢铁研究学报》等期刊编委；近年来获得国家科技进步奖二等奖1项，省部级科技奖励25项，在国内外发表文章200余篇，授权40多项、专著5部。

l 绪论
1．1 全球低碳发展趋势
1．1．1 碳排放现状与影响
1．1．2 低碳减排目标与政策
1．2 全球氢能发展趋势
1．3 碳冶金向氢冶金的转变
1．3．1 钢铁行业低碳化趋势
1．3．2 氢冶金概念的提出
1．4 钢铁行业氢冶金研究现状
1．4．1 氢冶金发展现状
1．4．2 氢冶金面临的挑战
1．5 小结
参考文献
2 氢气的制备和存储
2．1 自然界中氢的分布
2．1．1 氢的发现
2．1．2 氢和它的同位素家族
2．1．3 氢在自然界的分布
2．2 氢的制取方法
2．2．1 化石燃料制氢
2．2．2 甲醇制氢
2．2．3 生物法制氢
2．2．4 电解水制氢
2．2．5 核能制氢
2．2．6 以氢冶金为目的的各类制取方法优劣对比
2．3 氢气的存储和运输
2．3．1 管道输送
2．3．2 高压气体钢瓶
2．3．3 水封储气罐
2．3．4 液态氢
2．3．5 物理吸附储氢材料
2．4 氢气安全
2．4．1 氢气存在的安全隐患
2．4．2 氢安全基础知识
2．4．3 氢气燃烧和爆炸
2．4．4 高压氢气和液态氢气
2．4．5 氢脆引起的安全问题
2．4．6 储氢合金的安全问题
2．5 小结
参考文献
3 氢气直接还原铁氧化物
3．1 氢气直接还原工艺热力学分析
3．1．1 氢气直接还原氧化铁热力学反应机制
3．1．2 气体成分对还原反应的热力学影响
3．1．3 气基直接还原反应吉布斯自由能原理
3．1．4 氢气还原铁氧化物的热力学平衡
3．1．5 不同温度条件下浮氏体的成分组成
3．2 氢气直接还原工艺动力学分析
3．2．1 氢气直接还原氧化铁动力学反应机制
3．2．2 氢气直接还原氧化铁动力学理论模型
3．2．3 还原动力学限制性环节的影响因素
3．3 不同参数对直接还原反应的影响
3．3．1 反应温度对还原速率的影响
3．3．2 压力对还原速率的影响
3．3．3 气体浓度对还原速率的影响
3．3．4 颗粒粒度及孔隙率对还原速率的影响
3．3．5 铁矿石种类对还原速率的影响
3．3．6 水蒸气的生成对还原速率的影响
3．4 氢碳还原铁氧化物过程的差异分析
3．4．1 氢碳还原铁氧化物过程热力学差异
3．4．2 氢碳还原铁氧化物过程动力学差异
3．5 氢碳耦合工业直接还原过程分析
3．5．1 氢碳耦合直接还原工艺工业化生产现状
3．5．2 氢碳耦合直接还原工艺化学反应
3．5．3 工业直接还原过程中还原气的需求量分析
3．5．4 还原温度和还原气氛中H2/CO对煤气利用率的
3．6 氢气直接还原工业实践
3．6．1 氢气直接还原工艺经济效益分析
3．6．2 氢气直接还原工艺发展现状
3．6．3 氢气直接还原工艺发展趋势
3．7 小结
参考文献
4 氢气熔融还原铁氧化物
4．1 热力学分析
4．1．1 熔融还原热力学分析
4．1．2 高温氢还原热力学计算
4．1．3 C-H2-02-H2O-C0-C02体系平衡成分计算
4．2 动力学分析
4．2．1 氢气还原熔融态铁氧化物动力学研究
4．2．2 氢气与其他还原剂对比
4．3 氢在熔融铁氧化物中的行为
4．3．1 高温氢冶金模式
4．3．2 氢在熔融铁氧化物中的溶解
4．3．3 氢在渣中的溶解
4．4 氢气熔融还原工业实践
4．4．1 半工业化试验
4．4．2 工业化实践
4．5 小结
参考文献
5 等离子体氢还原铁氧化物
5．1 等离子体的基本性质
5．1．1 等离子体的定义
5．1．2 等离子气体的性质
5．1．3 等离子体的分类
5．2 等离子体氢还原金属氧化物
5．2．1 热等离子体氢
5．2．2 冷等离子体氢
5．3 等离子氢还原热力学分析
5．3．1 热等离子体氢还原热力学
5．3．2 冷等离子体氢还原热力学
5．4 等离子氢还原动力学分析
5．4．1 热等离子体氢还原动力学
5．4．2 冷等离子体氢还原动力学
5．5 等离子氢还原工业实践
5．6 小结
参考文献
6 氢气在高炉炼铁过程中的行为
6．1 现代高炉的进展和挑战
6．1．1 低碳高炉炼铁技术的提出
6．1．2 富氢高炉冶炼的发展
6．2 氢气在高炉内反应的热力学
6．2．1 热力学分析
6．2．2 还原热力学
6．2．3 H2和CO耦合反应的热力学
6．2．4 不同H2-CO配比时还原氧化铁的热力学行为
6．3 氢气在高炉内的反应动力学
6．3．1 动力学分析
6．3．2 高炉内氢气还原铁氧化物的机理
6．3．3 氢气还原动力学计算
6．3．4 H2-CO混合气体还原铁氧化物动力学模型
6．4 富氢对高炉冶炼状态的影响
6．4．1 富氢对高炉温度场及浓度场的影响
6．4．2 富氢对高炉炉料性能的影响
6．4．3 高炉喷煤中H2含量对高炉的影响
6．4．4 富氢气体还原对高炉操作的影响
6．4．5 富氢高炉存在的一些问题
6．5 富氢高炉冶炼的探索和实践
6．5．1 日本C0URSE50新技术
6．5．2 德国高炉喷氢
6．5．3 俄罗斯高炉喷吹天然气