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煉鐵是鋼鐵生產流程中重要的一環，目前主要有高爐法、直接還原法、熔融還原法和等離子法等。由于具有工藝簡單、勞動生產率高和綜合經濟指標良好等優點，可以實現大規模、低成本生產，因此高爐煉鐵是當前最主要的煉鐵工藝。
但是，高爐煉鐵需要配套建設燒結( 或球團)與煉焦工序，整個生產工藝流程長、能耗高、污染排放大，加之焦煤資源的短缺，使得鋼鐵行業成為當前資源環境約束條件下常常被詬病的產業之一。因此長期以來，發展綠色低碳煉鐵工藝，一直都是鋼鐵工業技術創新與突破的重要課題。
從化學反應的角度來說，無論是燒結( 或球團) 過程還是煉焦過程，或是高爐煉鐵過程，都屬于典型的非均相化學反應過程。研究化學反應過程，最為關注的是其化學反應速率和反應機理。冶金過程動力學，就是研究冶金過程( 包括冶金反應及物理過程) 的速度及其機理，從而提高冶金過程的冶煉強度、縮短冶煉時間、提高冶金產品質量、促進冶金工業自動化、探討和開發冶金新技術及新流程的重要手段。文章從介紹流固非均相反應機理及其反應器模型入手，簡要分析當前幾種煉鐵工藝技術的不足，并對開展綠色低碳煉鐵工藝技術研究的方向進行展望。
1 流固非均相反應機理及其反應器模型
1. 1 非均相反應機理
非均相反應過程，又稱多相反應過程，是指反應物系包含兩個或更多個相的反應過程。對于有固相參與的流固非均相反應過程，其反應機理可按非均相反應動力學理論進行研究。為簡單計，先以固體顆粒大小不變且無相變的氣固反應模型進行分析。氣固無相變反應過程通常包括以下7 個基本步驟:
( 1) 氣體反應物從氣相主體擴散到固體顆粒外表面;
( 2) 氣體反應物經顆粒內微孔擴散到顆粒內表面;
( 3) 氣體反應物被顆粒內微孔表面吸附;
( 4) 氣固兩相在顆粒內微孔表面上發生反應;
( 5) 反應產物從顆粒內微孔表面脫附;
( 6) 反應產物經顆粒內微孔擴散到顆粒外表面;
( 7) 反應產物由顆粒外表面擴散返回氣流主體。