摘要:钢铁工业低碳发展对我国如期实现“碳达峰”和“碳中和”的目标至关重要。本文在介绍目前钢铁工业碳排放现状及直接还原工艺发展现状的基础上分析了气基直接还原工艺发展趋势,指出气基竖炉工艺是其大力发展的方向,并提出了实现该工艺设备大型化及促进原料来源多样化的建议,以期为行业碳减排提供解决方案。

摘要:“双碳”背景驱动下，氢系燃料的制备及利用与非高炉炼铁技术相结合已成为推动钢铁生产从传统的“碳冶金”向“氢冶金”转变的必然趋势。本文对非高炉炼铁技术的现状及氢系燃料在非高炉炼铁中的应用进行了分析,并在综合分析我国资源及能源特点的基础上,得出在煤、天然气、风光水电、生物质丰富的地区,分别发展煤制气、天然气蒸汽重整制氢、电解水制氢等技术,结合非高炉炼铁技术革新,有利于推动我国氢基竖炉直接还原工艺和氢系燃料多喷孔回转窑预还原-氢基熔融还原工艺的发展,可进一步促进钢铁行业节能减排。

摘要:本文对氢气高炉喷吹、氢气还原铁等炼铁领域的几种工艺用氢降低 CO₂ 排放潜力效果进行了分析。结果表明:氢气喷入高炉可以降低 CO₂ 排放,减排最大潜力为21.4%,但吨铁氢气耗量超过700 m³;焦炉煤气喷入高炉,可以降低煤粉喷吹量,有一定的节能效果,50 m³的焦炉煤气可直接减排59.4 kg的CO₂,综合减排20 kg的CO₂;天然气喷吹可置换喷吹用煤粉,直接减碳量与喷吹天然气量的比值为1.3 kg/m³,取得一定的减排效果,但是我国天然气资源少,价格高,严重影响了实施的经济性;焦炉煤气生产直接还原铁,吨铁消耗为600 m³,当独立焦化厂产生的焦炉煤气完全用于生产直接还原铁时,吨铁可减少CO₂排放78.8%。纯氢还原炼铁工艺生产1 t金属铁消耗800 m³纯氢,通过绿电和电解水制氢吨钢电耗达到4000 kW·h,考虑到熔化及其它各种电消耗,吨钢总电耗达到4800 kW·h,远远高于废钢熔化的电能。

摘要:本文通过对铁前系统碳素流和能量流进行分析,并基于碳素平衡原理,构建工序层级和铁前系统层级的碳素流输入-输出模型,得出焦化工序的煤气燃烧、烧结工序的固体燃料和点火煤气消耗、炼铁工序焦炭和喷煤消耗的碳排放潜力最大,同时指出改变铁前系统能源结构和重视高炉煤气和焦炉煤气的回收与低碳化利用以及开发节能新技术是解决铁前系统CO₂排放问题的重要措施。

摘要:寻找替代能源是减少钢铁工业 CO₂ 排放的重要方式,而生物质能是 CO₂ 零排放的可替代能源。本文在阐述生物质燃料在炼铁工艺中应用的基础上,重点叙述了其在铁矿球团方面的应用,并就其还原原理以及目前的研究现状进行了概述。结论表明:天然生物质、生物炭、木质素对铁矿都具有较好的还原性,其中木质素的还原性最强,其还原能力高于煤粉与 CO;生物质中提取的纤维素可通过改性制备成球团粘结剂或者黏结相,可用于提高生物质铁矿球团的自身强度。最后,文中指出天然生物质铁矿球团、生物炭铁矿球团、生物质中间体铁矿球团是生物质铁矿球团未来发展的3个方向,开发高强度高反应性生物质铁矿球团是未来发展的重要趋势。

摘要:针对钢铁行业 CO₂ 减排严峻的问题,本文首先系统梳理了长流程炼钢各工序的 CO₂ 排放特征,得出石灰窑烟气、烧结烟气、炼焦煤气、高炉煤气、转炉煤气中 CO₂ 的体积分数分别为 10%~40%、7%~10%、2%~4%、9%~12%、15%~20%;接着研究分析了碳替代与碳捕获等控碳技术,以及 CO₂ 资源化利用技术,得出高炉富氢冶炼和富氢气基竖炉是我国氢冶金发展的两大主要方向,应重点采用化学吸收法进行 CO₂ 捕获,在 CO₂ 综合利用上,重点考虑针对钢厂特殊工序,CO₂ 作为搅拌、控温、覆盖保护、稀释气等发挥作用;最后结合某 4×10⁶ t/a 钢卷产能的长流程钢铁企业开展的 CO₂ 捕获及综合利用项目分析了相关技术推行的可行性。本文可为国内钢铁行业科学精准有序降碳提供借鉴。

摘要:以 DRI 为原料的电炉炼钢短流程是冶炼优质钢和特种钢的重要工艺。为制备优质 DRI，本文首先以某全铁品位高达 71.68% 的国产 M 矿为含铁原料制备了 M_R=0.09、M_R=0.4 球团，然后参考 HYL 法气基直接还原标准，将球团在富氢(H₂/CO = 2.6)条件下进行气基直接还原，系统研究了该球团矿的 RI、RSI、还原后 CCS 和物相变化。结果表明：在 800 ~ 950 ℃ 范围内，两种球团矿的 RI 与还原温度线性相关，且 RI 均大于 4；固定还原温度，两种球团矿的 RSI 随着还原的进行先剧增后逐渐下降，在还原度为 50% ~ 80% 之间达到峰值，且 RSI 随还原温度增高而增大；还原过程中，两种球团矿还原后的 CCS 先大幅度下降，后略微上升，且随着还原温度增加而明显降低。整体来看，M_R=0.09球团的 RI、RSI 及还原后 CCS 均优于 M_R=0.4球团。还原过程由球团外层逐渐向内部推进，在 Fe(H₂O(H₃转变为 Fe(H₃O(H₄和浮士体的过程中，球团矿体积膨胀最为严重，导致其内部结构遭到破坏，使球团矿抗压强度大幅度下降，之后金属铁晶粒互连聚集，膨胀率逐渐下降，抗压强度也有所提高。

摘要:随着钢铁行业碳减排压力的增大，氢冶金技术的应用可有效降低碳排放，其中氢冶金气基竖炉生产工艺受到了国内外的广泛关注。气基竖炉生产的高金属化率 DRI 可进入电炉生产优质钢材，同时也可生产出 50% 金属化率的球团作高炉炼铁原料。本文基于典型的氢冶气氛及温度条件，综合考虑其还原行为，研究了生产不同金属化率球团的适宜工艺参数。结果表明：随着温度升高及还原气中氢气配比的增加，还原速率明显升高，还原后强度降低，还原膨胀指数升高；纯氢与富氢气氛(建议采用 HYL 气氛)下，在还原温度为 1000 ℃ 时，适宜生产 92% 金属化率 DRI；纯氢气氛在还原温度为 950 ℃ 与富氢气氛(建议采用 HYL 气氛)在还原温度为 1000 ℃ 条件下，适宜制备 50% 金属化率球团。

摘要:传统铁矿烧结以焦粉为主要能源，排放了大量的 CO₂ 以及大气污染物，从源头上使用清洁燃料代替焦粉是一种有效、经济的减排方案。生物质燃料具有碳中性、低 S、低 P 的特点，本文选择果壳类生物质炭为研究对象，阐明了其燃烧和气化特性，并通过烧结杯试验探究其替代焦粉对烧结过程的影响规律，研究发现其替代焦粉的最佳质量分数为 40%，此替代比例下烧结指标不会发生明显变化，而 CO₂、SO₂、NO_x 的排放分别减少 23.05%、42.77%、30.99%，具有明显的减排效果。

摘要:在当前碳达峰、碳中和目标的背景下，钢铁行业承担着艰巨的减碳任务，同时也为钢铁行业向绿色环保的低碳冶金方向转型升级提供了机遇。在非高炉炼铁工艺流程中，碳会影响铁水的物性及渣铁界面的反应，而对于正在发展的氢冶金工艺，氢的存在也会对铁中碳的作用行为产生影响。本文从传统高炉冶炼工艺入手，首先对铁水表面张力、渣铁界面张力、铁水黏度及熔化性温度的实验研究方法进行概括，然后分别总结分析了含碳量对铁水表面张力、渣铁界面张力、铁水黏度及熔化性温度的影响。结果表明：含碳量与铁水表面张力没有直接关系，但含碳量会影响氧、硫等表面活性元素在铁水表面的吸附状况，从而影响表面张力；渣铁界面张力与含碳量、温度、炉渣成分，以及渣铁界面处氧的分布情况有关；随着温度的降低，铁水黏度先升高，当温度降低至铁水熔点以下时，黏度又迅速降低，且随着含碳量的升高，转折点温度降低；铁水熔化性温度呈现先降低后升高的趋势。研究结果可为炼铁工作者理解铁基熔体物理性质的影响因素提供参考，对渣铁分离工作提供理论支撑。

摘要:本文采用微波烧结研究了铁矿石微波升温特性、微波烧结矿碱度、矿相结构、孔隙结构、冶金性能等与传统烧结矿的差异。研究结果表明，微波烧结矿具有烧结温度低、矿物组成更合理、孔隙率高、冶金性能更好的特点，证实了采用微波加热生产烧结矿具备技术可行性，可为铁矿石微波烧结工业化提供理论支撑。

摘要:本文针对传统烧结工艺能耗高、强度差等缺点,开发了铁矿粉球团烧结新工艺。实验室烧结杯试验结果表明:普通铁矿烧结时采用新工艺,其转鼓强度可由 61.50% 提升至 75.12%,成品率由 67.29% 提升至 85.03%,固体能源消耗降低 43.6% 至 44.31 kg/t;而对于红土镍矿烧结,转鼓强度由 46.27% 提升至 58.66%,成品率由 64.88% 提升至 68.16%,利用系数由 1.06 t/(m²·h)提升至 1.19 t/(m²·h),固体能源消耗降低 22.78% 至 110.36 kg/t。球团烧结新工艺能促进复合铁酸钙的生成,所获得的成品烧结矿 FeO 质量分数低,还原度高,还原粉化率低,具备优良的还原性能。球团烧结新工艺不但能显著改善烧结矿的产、质量指标,降低固体能耗和 CO₂ 排放,而且该工艺对矿粉类型适应性强,有助于传统烧结生产的提质降耗改造。

摘要:针对球团矿生产企业普遍面临的高品质球团精粉资源供应短缺、原料品种和性质波动大而导致生产控制难度大、产品质量不稳定现状，鉴于传统链箅机—回转窑工艺存在原料适应性较差、产品相对单一、回转窑易结圈等瓶颈，本文从球团原料资源供应低成本宽口径、球团产品多元化、生产过程稳定和清洁化等多方面开展理论与技术创新，以期解决困扰球团行业的卡脖子难题，促进大型链箅机—回转窑球团生产线的平稳运行，提升我国球团“精料”制备技术水平及促进钢铁工业低碳高质量发展。

摘要:针对烧结原料以超细精矿粉为主而导致的烧结料层透气性差、返矿率高、工序能耗较高等问题，太钢进行了一系列低碳低排放技术研究与实践，主要包括细粒级燃料前置混匀造堆技术、强混烧结技术、热风富氧烧结技术、“活性炭 + 低温SCR”烟气净化技术、微负压点火气固分离技术、环冷机低排及高效余热回收技术等，取得了显著的效果，固体燃料消耗由 45 kg/t 以上降低到 41 kg/t 以下，工序能耗由 42 kgce/t 降低到 35 kgce/t，烧结全系统环保指标达到国家 A 类企业标准。本研究将为以高比例铁精矿为主要原料的烧结厂提供重要的借鉴与参考。

摘要:烧结作为长流程钢铁联合企业的重要工序之一，具有高能耗、高污染的特点，烧结节能减排工作也是钢铁“双碳”目标实现的关键环节之一。文中重点阐述了梅钢公司近年来在烧结节能减排方面所做的主要研究探索工作，如优化烧结配矿技术、喷吹焦炉煤气强化烧结技术、烧结矿竖式冷却技术及烧结烟气超低排放治理技术等。其总体应用效果：梅钢烧结固体燃料消耗（干基）、工序能耗分别逐渐由 51.23 kg/t、53.98 kgce/t 降至 48.90 kg/t、45.77 kgce/t，烧结机头烟气 SO₂、NO_x、颗粒物排放质量浓度（16%基准氧，干态）分别达到 2.31、41.83、0.99 mg/Nm³。虽然指标有进步，但与国内外先进企业相比还存在较大的差距。在“双碳”目标达成及环保 A 类企业创建的背景下，烧结工序关键技术的开发突破及绿色低碳、高质量发展仍是下一步的工作重点。

摘要:为了提高球团矿入炉比例,降低高炉渣量和燃料消耗,本文通过实验室试验和工业试验,研究了有利于生产低硅碱性球团矿的熔剂及生产工艺参数。试验结果表明:消石灰具有良好的黏结性能,有利于降低球团膨润土的使用比例,且分解吸热量少,对球团抗压强度影响小,可以实现优质低硅碱性球团矿的生产,并可满足高炉高配比使用要求。首钢京唐 3 座 5 500 m³ 高炉配加优质低硅碱性球团矿后,总球团配比可由原来的 28% 提升至 55%,吨铁 CO₂ 排放降低 10%。