新书介绍｜绿色低碳钢铁概论——中国钢铁碳中和之路当前，全球特别是中国钢铁行业正面临前所未有的变革。作为现代工业的支柱产业，钢铁行业不仅为经济社会发展和国家建设提供了重要的基础性材料支撑，同时也因其高能耗和高排放的特性，成为实现碳中和目标的重要领域。 中国钢铁的碳中和必须基于长流程工艺。由于高炉工序的碳排放占全流程的70%，加上铁前的焦化、烧结和球团，总计占90%以上，因此，钢铁碳中和的重心在铁矿石还原的炼铁工艺环节，而高炉则又是重中之重。为此行业内积极探索多种减排路径，从全氧高炉到基于氢能的冶炼技术，从绿色能源的替代到智能化、数字化在钢铁全流程中的应用。其中，以绿色电力为核心的电气化转型正加速推进，逐渐成为推动产业低碳发展的重要趋势。绿色电气化技术与传统冶金工艺的深度融合，不仅能显著降低碳排放，还可大大提升生产效率和生产智能化水平。这种转型既是推动绿色低碳冶金革命的核心动力，也是实现行业可持续发展的重要途径。
主管主办：中冶长天国际工程有限责任公司
ISSN 1000-8764 CN 43-1133/TF
-
燃料分层烧结过程中焦炭分布模拟优化
2025,50(5):1-8 ,DOI: 10.13403/j.sjqt.2025.05.072
摘要：
燃料分层分布是一种基于烧结料层自动蓄热效应，沿料层高度调整燃料配比，从而降低燃料消耗的技术。 本文基于计算流体力学 CFD 模型模拟燃料分布烧结过程，以料层中最高温度为基准，分析三层燃料分布对烧结性能的影响。结果表明，焦炭含量对烧结料层最高温度分布、熔体生成及二氧化碳排放影响显著。适度增加上、中层焦炭含量能加速熔体生成，提升热量传递均匀性，提高烧结矿质量。当上、中、下层焦炭质量分数分别为 5. 1% 、 3. 9% 、3. 3% 时，与传统工艺相比，总焦炭使用量可以减少 0. 3 个百分点，固体燃料消耗降低 3. 38 kg /t。
-
烧结成矿过程中镁元素运移规律
2025,50(5):9-18 ,DOI: 10.13403/j.sjqt.2025.05.073
摘要：
原料中的镁元素是影响高碱度烧结矿矿相结构的重要因素之一，为揭示其影响机理，丰富高碱度烧结矿成矿理论，本文以化学纯试剂为主要原料，在实验室进行微型烧结，借助偏光显微镜、电子探针，分析了不同成矿阶段高碱度烧结矿中镁的赋存状态和运移规律。结果表明: 烧结成矿过程中，w( MgO) 的变化对烧结矿各矿物的含量及形态具有明显影响。w( MgO) 的增加( 1. 0%~ 3. 0% ) ，可促进磁铁矿生成，抑制赤铁矿、铁酸钙、玻璃相生成。 不同成矿阶段，原料中不同 w( MgO) 的烧结矿显微结构均依次表现为松散状、熔融胶状、熔蚀状、斑状和骸晶状、交织-熔蚀状。升温阶段( 室温 ~ 1 400 ℃ ) ，1 280 ℃时镁元素开始运移进入到烧结矿各矿物晶格，并主要赋存在磁铁矿和铁酸钙中; 随着水淬温度升高到 1 400 ℃，铁酸钙和玻璃相中的镁元素逐渐运移到磁铁矿中; 降温过程中 ( 1 400 ~ 1 100 ℃ ) ，镁元素逐渐运移进入到磁铁矿和铁酸钙中，并主要存在于磁铁矿中。不同水淬温度下，磁铁矿和玻璃相中的 w( MgO) 均与原料中 w( MgO) 成正比，赤铁矿和铁酸钙中 w( MgO) 随原料中 w( MgO) 的变化不明显。
-
烧结圆筒混料参数优化对制粒性能的影响
2025,50(5):19-26 ,DOI: 10.13403/j.sjqt.2025.05.074
摘要：
圆筒混料机是通过圆筒旋转将物料进行混匀的一种混料设备，其参数不同对制粒效果影响不同。为优化圆筒混料机参数，改善制粒工艺，本文以 EDEM 软件为平台，建立仿真分析模型，对烧结混料过程中圆筒混料机的转速、制粒时间以及填充率进行仿真分析; 然后进行烧结试验，对混合料进行人工加水混匀，使混合料中的水分、粒度和料中各组分均匀分布，并在圆筒混料机中补充润湿和预热混合料，通过制粒试验确定了圆筒混料机运行过程中的最佳参数。研究结果表明: 增加填充率、提高混料机转速都对颗粒混合度有一定的影响。当填充率小于 11% 时，小球逐渐增多，小球平均粒径增大; 在填充率为 11% 时，混合效果最佳，继续增大填充率，混合效果逐渐降低; 当转速小于 24 r/min 时，小球逐渐增多，小球平均粒径增大，在转速为 24 r/min 时效果最佳，继续增大转速，混料性能逐渐下降; 随着制粒时间延长，颗粒混合度先增大而后趋于稳定，制粒时间小于 5 min 时颗粒混合逐渐均匀， 在制粒时间达到 5 min 时混合效果最佳，随着制粒时间的继续增加，制粒小球占比变化不大。通过 EDEM 软件进行仿真分析所得规律与实际试验结果基本吻合。
-
基于多轨迹门控循环单元的车轮故障检测算法
2025,50(5):27-34 ,DOI: 10.13403/j.sjqt.2025.05.075
摘要：
烧结机台车轴承的弯曲和断裂等故障会导致车轮脱落，进而影响烧结机台车的正常运行。针对目前台车轴承故障检测中存在的信号干扰大、检测环境差、实时性低等问题，本文提出了一种基于多轨迹门控循环单元 ( GRU) 与多头注意力机制的车轮卡顿和摆动检测算法，以此来判定轴承是否发生故障。首先，搭建烧结机台车车轮卡顿和摆动检测平台，利用目标检测算法绘制螺栓的实际运动轨迹; 然后，将获得的螺栓轨迹坐标按照连续帧裁剪为相同帧数的轨迹坐标片段，并分为正常轨迹片段、卡顿轨迹片段和摆动轨迹片段; 最后，利用所构建的多轨迹 GRU 与多头注意力机制模型对正常轨迹、卡顿轨迹和摆动轨迹进行分类，并对比所构建的其他循环神经网络模型的分类结果，选择最优模型进行轴承故障检测。为验证该方法的可行性，在台车车轮检测平台上进行测试。 试验表明，本文所提出的多轨迹 GRU 与多头注意力机制模型的准确率为 90. 38% ，比所构建的其他循环神经网络模型表现更优，能够准确地检测出发生卡顿与摆动的车轮，为台车轴承故障自动化检测提供有效解决方案。
-
基于高温特性的新品种矿替代劣化矿烧结配矿研究
2025,50(5):35-42 ,DOI: 10.13403/j.sjqt.2025.05.076
摘要：
本文针对国内某钢铁企业实际烧结生产配矿结构中的中硅低铝赤铁精矿粉( OI) 无成球性导致烧结透气性变差以及高硅中铝赤铁矿粉( OD) 即将枯竭的问题，以 3 种新品种铁矿粉( OA、OB、OC) 为对象，研究其替代方案。 首先分析了其化学成分、粒度特征等常温特性; 其次明晰了其高温特性与 OD 和 OI 铁矿粉的区别，建立了铁矿粉高温特性与基础理化性质的关联关系; 最后依据微型烧结试验结果指导烧结杯试验设计，以烧结杯试验为依据考察不同比例新品种矿替代 OD 和 OI 铁矿粉后烧结矿产质量的变化。研究表明，以新品种矿替代 OD 和 OI 铁矿粉具有可行性。替代 OD 矿时，采用“OC-OD”的“一对一”配矿方案，烧结矿成品率可保持在 75. 67% 、转鼓指数达 70. 65% ，垂直烧结速度提升至 25. 93 mm/min，固体燃料消耗仅较基准组增加 0. 52 kg /t，产量与质量均维持在较好水平; 替代 OI 矿时，采用“OA + OC-OI”的“二对一”配矿方案，相较于基准组，垂直烧结速度提升 1. 01 mm/min， 利用系数提高至 1. 31 t /( m2 ·h) ，固体燃料消耗控制在 53. 91 kg /t 的较低水平，同时成品率达 75. 05% 、转鼓指数达 70. 67% ，烧结杯综合指标显著优化。
-
内配焦粉含锌双层球团还原脱锌研究
2025,50(5):43-52 ,DOI: 10.13403/j.sjqt.2025.05.077
摘要：
含锌固废作为钢铁制造过程中产生的重要固体废弃物，因其富含铁、锌等有价金属，被定义为二次资源。为减少环境污染和降低资源的消耗，需优化对含锌固废的处理工艺，本研究采用双层球团结构( 将焦粉和一定量的原料造出内核，再用剩余的转炉除尘灰、酸浸渣及高炉瓦斯泥复合包覆在外层) ，在氮气气氛保护下，系统考察了 1 030 ~ 1 150 ℃温度区间及 5 ~ 35 min 焙烧时间对球团金属化率与脱锌效率的影响，并采用 XRD、SEM 及 EDS 对试样进行表征，采用动力学对脱锌过程进行了分析。结果表明，当焦粉配比为 12% 时，含锌双层球团在1 150 ℃焙烧 35 min 条件下，金属化率达 98. 6% ，脱锌率高达 96. 4% ，实现了铁、锌高效分离与资源回收。动力学分析表明， 脱锌过程符合阿弗拉米·埃罗费夫( Avrami-Erofeev) 随机成核-生长模型( 回归系数为 0. 98) ，反应活化能为 188. 6 kJ/mol。该研究为含锌固废低碳短流程资源化提供了新方法，其结构设计与工艺优化对冶金固废高效利用具有重要意义。
-
铜渣含碳球团制备及还原焙烧试验
2025,50(5):53-61 ,DOI: 10.13403/j.sjqt.2025.05.078
摘要：
煤基直接还原工艺是铜渣处理利用的主要发展方向之一。本文在对铜渣基础特性进行分析的基础上，开展了铜渣含碳球团的制备和焙烧还原试验，通过单因素试验优化了生球成球性能，以正交试验分析焙烧还原过程的主要影响因素及规律，并确定最佳焙烧工艺参数。结果表明: 铜渣含有较高的 Fe 以及 Zn、Cu 等有价元素，回收价值较高; 铜渣压球使用复合黏结剂，生球强度指标更高; 焙烧温度对金属化率和脱锌率的影响最为显著。确定的最佳工艺参数: 铜渣压球采用复合黏结剂( 6% 有机黏结剂 + 2% 无机黏结剂) ，生球烘干温度为 160 ℃，烘干时间为 80 min，配碳量[w( C) /w( O) ]= 1. 1，焙烧温度为 1 225 ℃，焙烧时间为 40 min，此时铜渣含碳球团生球落下强度为 6. 9 次/( 0. 5 m) ，抗压强度约为 70. 7 N/P，烘干后球团水分 ＜ 1. 5% ，焙烧球团强度为 599. 4 N/P，金属化率为 75. 2% ，脱锌率为 93. 8% 。
-
球团链箅机系统仿真与工艺优化
2025,50(5):62-67 ,DOI: 10.13403/j.sjqt.2025.05.079
摘要：
针对球团链箅机系统存在球团预热烘干效果差和鼓风干燥段进料口漏风严重的问题，借助 CFD 软件对球团链箅机系统进行仿真计算分析，计算结果表明: 球团预热烘干效果差是由于各工艺段串风严重导致; 鼓风干燥段进料口漏风严重是由于链箅机烟囱排烟能力不足导致。链箅机回热风量在 2 500 ~ 2 750 m3 /min 时( 各工艺段互不串风时) ，链箅机对球团的预热干燥效果最好; 关闭预热 I 段下侧一对风箱的阀门，能有效的强化抽干段预热干燥球团的效果; 将鼓风干燥段引入主抽的工艺，可解决进料口漏风严重的问题，其在管道内增设阀门，通过阀门来调节鼓干段的压力。模拟表明，当阀门开度在 55%~ 60% 时，鼓干段压力维持在微负压。
-
综合含铁炉料结构与矿焦相互作用对高炉炉料分布的影响
2025,50(5):68-76 ,DOI: 10.13403/j.sjqt.2025.05.080
摘要：
高炉炉喉处炉料的分布与烧结矿、球团矿和块矿的入炉比例密切相关。本文研究了不同含铁炉料结构下炉料颗粒的运动行为，并分析了含铁炉料组成与矿焦相互作用对炉料分布特征的协同影响。结果表明，当球团矿和块矿的总质量分数小于 32% 时，颗粒流动轨迹稳定。中心加焦可使含铁炉料的径向偏析最小化。在矿焦层界面处，观察到矿石颗粒的堆积和渗透行为。当球团矿比例较高时，矿石颗粒容易渗入焦炭层的空隙结构中，进而降低矿焦混合层的孔隙度。
-
烧结用生物质炭燃料制备及其性能研究
2025,50(5):77-84 ,DOI: 10.13403/j.sjqt.2025.05.081
摘要：
为了探寻铁矿粉烧结用清洁型燃料，降低焦粉使用，本文利用两段炭化( 即第一段炭化温度分别升至 300、 350、400 ℃保温 30 min，第二段炭化温度升至 600 ℃保温 30 min) 和一段炭化( 直接升温至 600 ℃，中间不保温) 共 4 种工艺对木屑进行炭化，制备生物质炭。同时，分析了不同工艺下生物质炭的基础性能并且采用热重法对生物质炭-焦粉混合燃烧特性进行了试验研究。结果表明: 与生物质相比，生物质炭具有较低的挥发分和较高的固定碳和热值，且结构更加致密，但是比焦粉的结构更疏松且多孔洞。一段炭化的生物质炭产率最高，产生热解气中的 CO、CH4、H2含量最高，CO2含量最低。4 种炭化工艺中，采用一段炭化工艺生物质炭的着火点、燃尽温度、峰值温度最低，燃烧特性指数和平均失重速率最大，活化能最低，燃烧性最好。与焦粉相比，生物质炭-焦粉混合燃烧时具有更低的着火点、燃尽温度，燃烧性能更好。此外，生物质炭-焦粉混合燃烧时表现出两个主要阶段: 低温区时以生物质炭燃烧为主的“燃烧阶段 I”，高温区以焦粉燃烧为主的“燃烧阶段 II”。
-
超声波协同高分子絮凝强化镜铁矿尾矿磁选回收研究
程义桓，杨磊，王立韬，王登魁，王永刚，熊宸武，孙均熠，周文波
2025,50(5):85-93 ,DOI: 10.13403/j.sjqt.2025.05.082
摘要：
为提升镜铁矿尾矿中铁矿物的回收效率，本研究提出超声波预处理协同高分子絮凝—磁选新工艺。探讨了超声波分散处理时间及聚丙烯酰胺( PAM) 、预糊化马铃薯淀粉( PPS) 、预糊化木薯淀粉( PCS) 三种高分子絮凝剂用量对镜铁矿尾矿分选指标的影响。结合金相显微镜观测与红外光谱( FTIR) 分析，揭示了药剂—矿物界面作用的机理。结果表明: 三种絮凝剂均能有效提高镜铁矿尾矿中铁矿物的回收，其中 PPS 效果最好。在最佳试验条件下( 超声波分散处理 30 s、PPS 用量为 10 g /t、矿浆 pH = 10. 0、磁场强度为 0. 5 T) ，可获得铁品位为 42. 53% 、回收率为 63. 10% 的磁选精矿，与常规高梯度磁选工艺相比，铁回收率提高 10. 66 个百分点。机理研究表明: PPS 和 PCS 主要是通过羟基和羧基官能团与镜铁矿表面发生化学吸附，形成稳定络合物; 而 PAM 与镜铁矿之间主要是通过酰胺基与 Fe 3 + 的化学配位以及物理架桥作用，其对微细粒铁矿物的选择性低于淀粉类絮凝剂。
-
高炉灰和烧结灰协同氯化离析焙烧—磁选制备优质铁精矿
2025,50(5):94-101 ,DOI: 10.13403/j.sjqt.2025.05.083
摘要：
高炉灰和烧结灰是炼铁过程产生的两种典型的含铁固废资源。为了促进高炉灰和烧结灰的利用，本文采用氯化离析焙烧—磁选法，通过两者的协同，制备出优质的铁精矿。研究结果表明: 高炉灰中的碳可作为还原剂，烧结灰中的氯化钾可作为氯化剂，两者协同可有效分离铁矿物、脉石和铅锌矿物。在高炉灰和烧结灰的质量比为 4∶ 6、焙烧温度为 800 ℃ 和焙烧时间为 15 min 的条件下，获得的磁选精矿的铁品位为 59. 46% 、铁回收率为 96. 81% 、铅脱除率为 48. 73% 和锌脱除率为 48. 15% ，该精矿是一种优质的烧结原料。
-
烧结烟气CO催化氧化中试实践
何凯琳，李海涛，康建刚，李俊杰，蔡鹏鹏，廖继勇，王延，杨本涛，葛彦凯
2025,50(5):102-108 ,DOI: 10.13403/j.sjqt.2025.05.084
摘要：
针对烧结烟气 CO 治理问题，本文研究了贵金属涂层上载量、空速、NOx、NH3、反复升降温对自主研发的蜂窝 CO 催化剂活性的影响; 并鉴于各钢铁厂烧结烟气之间的差异性，在不同钢厂工况下进行了中试。中试研究中，催化剂均表现出良好的稳定性，不易因 NOx、粉尘以及烧结、中试系统启停而失活。其中，1# 试样( 贵金属涂层上载量为 210 g /L) 在 A 钢厂双级活性炭脱硫脱硝工艺( 双级 AC) 后烟气中稳定运行 160 d，在 B 钢厂循环流化床脱硫 + SCR 脱硝( CFB + SCR) 后烟气中稳定运行 90 d; 2# 试样( 贵金属涂层上载量为 180 g /L) 在 B 钢厂的 CFB + SCR 后烟气中稳定运行 30 d，在 C 钢厂的活性炭脱硫 + SCR 脱硝( AC + SCR) 后烟气中稳定运行 60 d。
-
烧结配用钢渣尾渣的研究
2025,50(5):109-116 ,DOI: 10.13403/j.sjqt.2025.05.085
摘要：
钢渣未列入最新水泥生产混合材备选原料，亟需寻找新的大宗利用方式。钢渣中 CaO 等碱性氧化物含量较高，可利用钢渣代替部分烧结熔剂，通过对烧结原材料和炉渣性质的研究，在实验室对配加不同比例的钢渣尾渣进行了烧结杯试验，并对其机理进行了分析。结果表明: 当钢渣尾渣配入量由0 提高到2 % 时，对烧结矿的软熔性能影响不大，还原度和低温粉化性能得到增强; 并且铁酸钙的含量得到了进一步的改善，且具有较好的强度和较好的还原性能，在烧结过程中，铁酸钙和磁铁矿之间存在着相互交错的网状结构，可提高烧结矿的强度; 钢渣尾渣中的 CaO 参与了液相反应，并且液相量优于 Ca( OH) 2组，由于钢渣尾渣含有 SiO2，当 SiO2含量增加，橄榄石类的低熔点化合物相应增加，进而导致流动性增强。根据烧结杯试验，确定最佳工艺参数: 钢渣尾渣配比为 2% ，粒度控制在 ＜ 3 mm。
-
烧结烟气CO过程减排生产实践
2025,50(5):117-122 ,DOI: 10.13403/j.sjqt.2025.05.086
摘要：
CO 是典型的大气污染物之一，其对人体和生态环境存在较大危害。随着对 CO 污染物管控政策的相继出台和“双碳”理念的提出，国家对 CO 排放的治理愈发深入和严格。针对燃料不完全燃烧而导致烧结烟气中 CO 的产生问题，本文主要从降低烧结过程燃料消耗和提高烧结过程氧化氛围两个方面对某钢铁厂烧结烟气开展工业试验。前者采用了改善燃料粒度、优化燃料结构、厚料层烧结、燃料分加、合理配矿、烟气循环和提高混合料温度等措施; 后者采用了富氧点火、料面喷吹蒸汽、提高料层透气性和降低漏风率等措施。通过各项措施的实施，钢铁厂烧结固体燃耗由 49 kg /t 逐步降低到 44 kg /t，烧结烟气中 CO 质量浓度由 6 000 mg /m3 降低到 4 000 mg /m3 以下。
-
烧结机烟气循环罩气流模拟优化
2025,50(5):123-130 ,DOI: 10.13403/j.sjqt.2025.05.087
摘要：
针对烧结循环烟气末端分配不均的问题，采用计算流体力学方法对邯钢 360 m2 烧结机烟气循环系统烟气分配端进行了烟气流动模拟仿真研究，分析了现有的侧进气口条件下烧结料面烟气分布，并分别进行了弧形导流板、直转角导流板和井式导流板对流场均匀性的改进性分析。结果表明，现有侧进气口条件下，密封罩内烟气集中于进气口对侧料面，存在较大的烟气均分优化空间。在导流板对流场的改进性分析中，弧形导流板提高了料面气流 20. 69% 的均匀性，直转角导流板提高了料面气流 13. 71% 的均匀性，井式导流板提高了料面气流 57. 93% 的均匀性。井式导流板结构提高烧结料面循环烟气均匀分布的性能最佳，且其加工难度较弧形导流板更容易，同时不影响烧结检修时的工人正常通行，可实现低成本改善料面烟气分布。
-
烧结机混料除尘系统管网风量平衡与优化调节
焦阳，赵晨豪，李新强，赖志强，李朝阳，杨文奇，万长欢，党小庆
2025,50(5):131-142 ,DOI: 10.13403/j.sjqt.2025.05.088
摘要：
为了提高混料除尘系统管网的收集效率( 以 2 × 500 m2 烧结机为例) ，本文采用数值模拟方法对管网流场进行分析，通过在集气罩支管上设置变径管的方法对除尘系统管网进行阻力平衡优化。模拟结果表明: 管网速度与压力分布符合由风机提供动力的管网特征，管网整体处于负压状态，负压绝对值由管网进气口向管网总出口处逐渐增大。2 × 500 m2 烧结机混料除尘系统管网存在较为严重的风量不平衡问题，各吸尘点风量偏差均在 10% 以上，在冬季设计风量下管网 1 吸尘点的风量不平衡率最高达-65% ; 管网 2 吸尘点的风量不平衡率最高达-67% ; 在集气罩支路上增设变径管可有效调节管网的风量不平衡性，调整后在冬季和夏季的集气罩风量偏差均不超过 10% ，可以使各集气罩风量达到设计要求。研究可为前期工程设计提供帮助，大大节省工程调试费用，缩短工期， 并有助于风量不平衡管道的调节和改造。
-
二硫化碳改性聚丙烯酰胺材料及其除铊应用研究
2025,50(5):143-150 ,DOI: 10.13403/j.sjqt.2025.05.089
摘要：
铊是一种剧毒元素，也是冶炼行业中亟待处理的关键金属离子之一。本文开发了一种基于二硫化碳改性聚丙烯酰胺的高效除铊材料，三维交联网络结构赋予了其优异的稳定性。通过探究该材料在不同条件下的除铊性能，确定最佳操作条件: pH = 9，药剂投加量为 400 mg /L，反应时间为 30 min，反应温度为 25 ~ 35 ℃，该除铊材料对水中铊离子的吸附机制以化学吸附为主。在此基础上对除铊材料进行工业应用研究，结果表明，该材料具有优异的除铊性能，能够使含铊废水稳定达到国家和地方规定的排放标准。二硫化碳改性聚丙烯酰胺高分子材料作为一种新型的铊吸附高分子材料，其制备成本低，具有显著的安全环保和经济效益，有望在冶炼废水除铊领域发挥重要作用。
烧结
球团
选矿与原料预处理
节能环保与综合利用
宣传推广
