В книге представлены оригинальные исследования авторов и примеры использования синергетического подхода при создании нового металлургического процесса и разработке малоэнергоемких технологий. Рассмотрены основные принципы создания нового самоорганизующегося струйно-эмульсионного реактора, системная модель комплекса диссипативных структур, составляющих основу процесса, методика и алгоритмы имитационного моделирования с использованием метода Монте-Карло на уровне частиц (первых принципов) для случая витания дисперсных частиц шихты и продуктов реакции в потоке несущего газа. Дано описание методов и инструментальных систем моделирования и расчета конструктивных и технологических параметров процессов, а также эволюции представлений и конструктивных решений за весь период совершенствования крупномасштабной опытной установки в условиях действующего конвертерного цеха. Представлены несколько новых технологий, разработанных в результате математического моделирования и экспериментов на опытной установке. Соответствует актуальным требованиям федерального государственного образовательного стандарта высшего образования. Учебное пособие рекомендовано для аспирантов, магистрантов по направлениям подготовки «Информатика и вычислительная техника», «Технологии материалов» («Металлургия черных, цветных и редких металлов»).