真正的高炉炼铁中，产出1 t生铁需要的焦碳高达014～018 t，大量的温室气体和污染物因焦碳的燃烧而排放出来。如果焦碳只用作还原剂，而过程热用另外一种洁净能源替代，那么把铁从铁矿石中提取出来所需的焦碳量会大大减少。太阳能作为一种取之不尽的、洁净的能源在这方面显示出了它诱人的应用前景。聚焦太阳能足以提供引发焦碳和铁矿石在高炉里进行的强吸热反应所需的高温过程热。在国外，利用太阳能在Ar和N 2气氛中通过碳热还原铁矿石制取铁的小型装置已在很多实验室进行了研究。Aldo.Steinfeld等人在实验室用太阳能炉对“Fe 2 O 3 + 115C”体系进行了研究，并给出了一个理想的太阳能高炉示意图，如图1所示。在这个高炉中炉底处在太阳能炉集热器的焦平面上，从底部加热，固相物料从炉顶加入并自上而下一步一步反应，气相物质则由下而上由炉顶排出。这个理想的太阳能炉的温度分布大致如图所示，最底端温度维持在1 900 K，以保证能够得到液态的铁，最顶端采用适当的冷却装置使温度保持在298K，以保证产物气几乎全部是二氧化碳。如果把混合均匀的物质的量比为1∶115的赤铁矿和石墨粉从炉顶加入，随着物料的下降，温度不断增加，当温度升高到一定值时，Fe 2 O 3便被石墨及从炉底上来的一氧化碳还原为Fe 3 O 4同时生成二氧化碳气体；当物料继续下降到一个温度为775 K左右的一个很窄的区域时，Fe 3 O 4又被还原为FeO同时生成一氧化碳和二氧化碳的混合气，但二氧化碳占大部分比例；随着物料的下降至温度大约为1 050 K以前，FeO几乎不发生变化，但一氧化碳和二氧化碳的比率增加，气相中几乎全是一氧化碳。当物料到达温度为1 050 K左右的区域时，FeO进一步被还原为Fe，此时，石墨已完全转化成一氧化碳和二氧化碳，随着气相物质在炉内的上升，一氧化碳被进一步氧化成二氧化碳，当到达炉顶低温区时气相组成几乎全变成了二氧化碳。因此整个过程总的反应就不是按方程（1）进行，而可以描述为下式：Fe 2 O 3（s，298115K）+ 115C（s，288115K）= 2Fe（1，1 900K）+ 115CO 2（g，298115K）（3）可以求得方程（3）的H = 389 KJ.方程（3）中耗碳量和产铁量的化学计量质量比为0116，从消耗焦碳量和最终放出的温室气体量的角度考虑，制得等量的铁，方程（3）的耗碳量和放出的温室气体量均是方程（1）的1/ 2.上述整个过程均是在理想条件下，假设了炉内各个温度下一氧化碳与其它各物质均达到了平衡。事实上，总有一部分一氧化碳随着二氧化碳排出炉外，这种损失需要在原料中多加一些碳予以补偿。但不管怎么说，只要采用太阳能来为这个过程提供过程热，则需要的焦碳量就会大大降低。Aldo.Steinfeld等人在实验室用小型太阳能炉按上述方法成功地制得了铁，铁的最高收率达到了0178.国内，关于利用太阳能为冶金过程提供过程热的报道还不多。最近，昆明理工大学冶金系马文会博士用小型太阳能炉进行了模拟试验（太阳能炉聚光器开口直径D = 1180m、边缘角< max = 71°、聚光器焦距f = 016m、口径比n = 2198）。结果炉内温度最高可达1 153 K.因此，适当的聚光器尺寸和个数，很容易达到高炉内碳热还原反应所需的温度。综上所述，利用太阳能为碳热还原过程炼铁提供过程热不仅在理论上是可行的，而且，在工业上也极具应用潜力和价值。