摘要:低碳绿色发展是推动钢铁工业转型升级的重要途径。我国钢铁生产以“烧结—高炉—转炉”长流程为主，且短期内难以被替代。烧结和高炉工序碳排放占钢铁工业总排放量的 80%以上，是钢铁工业低碳绿色发展的关键环节。本文系统介绍了低碳烧结、低碳球团、新型炉料等关键技术研发及应用现状，深入阐述了低碳炉料制备技术在减污降碳方面的重要作用；围绕高炉冶炼工序绿色低碳发展，从风温、富氧、富氢燃气及生物质喷吹等多维度探讨了降低高炉工艺碳素消耗、提升冶炼水平的技术效果；此外，本文对气基直接还原和熔融还原等非高炉炼铁技术在国内外发展现状进行了比较分析，为钢铁工业绿色发展和转型升级提供重要参考。

摘要:为实现“碳达峰”“碳中和”目标，绿色低碳已成为钢铁行业发展的重要主题。氢能作为来源多样、清洁低碳、灵活高效、应用场景丰富的清洁能源，已经被多国列入国家能源战略部署。氢冶金可实现钢铁生产无化石能源冶炼，是实现零碳排放最重要的一种途径，已经成为当前全球钢铁行业研究的热点。近年来，国内外主要钢铁企业依据本国情况纷纷在氢冶金领域加大技术研发和项目投资，同时在技术路线上又略有差别。目前，氢冶金技术路线主要有“以氢代碳”的高炉富氢冶炼技术、以富氢或全氢为还原剂得到固态还原铁的氢基直接还原工艺、以富氢或纯氢气体作为还原剂生产铁水的氢基熔融还原工艺 3 种。本文介绍 3 种氢冶金技术路线的工艺研发、实施进展、应用现状以及技术挑战等，对钢铁行业减少碳排放具有积极意义。当前，氢冶金在实现过程中仍面临技术、成本、资金和政策等方面的严峻挑战，政策支持是氢气应用规模扩大的基础，氢冶金技术的突破是氢能在钢铁行业大规模应用的关键。

摘要:铬渣中含有毒性很强的 Cr(VI) 和大量有价金属铁，将其作为烧结原料不仅可以利用还原性气氛还原铬渣中的 Cr 还可以回收其中的有价金属，实现铬渣的无害化和资源高效利用。为探索在烧结过程中铬渣配比对烧结矿冶金性能的影响，本文开展添加铬渣对烧结矿矿相、烧结参数及烧结矿转鼓强度、低温还原粉化和软熔性能的影响规律研究。研究结果表明：在烧结生产中需控制铬渣配入量为 3% 以下；随着铬渣配比的增加，烧结矿的产量、产率以及烧结速度降低；烧结矿中复合铁酸钙黏结相质量分数减少，硅酸盐黏结相增加，导致烧结矿的转鼓强度由 54.93% 下降到 47.46%；烧结矿中赤铁矿晶粒 由粒状变为斑状以及骸晶状，使低温还原粉化指数由 59.77% 下降到 52.46%，但当铬渣配比增加到 9% 时，矿相中出现了板状赤铁矿和针状复合铁酸钙的交织状结构，低温还原粉化指数增加到 59.07%。由于铬渣中含有 10% 的 Al₂O₃，生成的富铝渣会降低软化开始温度，增加软化区间，恶化料柱透气性。本文研究成果可为铬渣的综合利用提供理论基础。

摘要:热风烧结耦合燃气喷吹技术是在热风罩内同时进行热风循环烧结和燃气喷吹的一种新型强化烧结技术，该技术能提高烧结矿产质量、降低烧结固体燃料消耗和污染物排放量。当流场均匀性较低时，喷出的燃气易富集、着火和逃逸，严重影响运行安全。为此，本文利用 Fluent 软件对某烧结厂 500 m² 烧结机热风罩内流场进行仿真模拟，结果表明：热风进入罩内后偏向于一侧料面，并在进气口下方产生回流死区使得外界空气进入罩内阻碍喷出的燃气进入料面，导致喷吹管附近燃气富集；通过优化罩内结构，使得进入料面的最大风速由 6.42 m/s 降低至 2.72 m/s，料面风速方差由 2.70 降低至 0.25，喷嘴出口区域和料面的最大燃气质量分数分别由 1.82% 和 0.98% 降低至 1.30% 和 0.53%，相比原结构分别降低了 57.63%、90.74%、28.57% 和 45.92%；优化后侧部漏风平均风速由 1.17 m/s 降低至 0.22 m/s，相比原结构降低了 81.2%，保证了燃气喷吹耦合热风循环烧结系统的安全高效稳定运行。

摘要:研究铁矿粉制粒性能影响因素的层级结构规律对制粒和烧结生产配矿具有重要意义。本文通过检测 11 种铁矿粉的性能，并分粒级进行制粒试验，分析颗粒间作用力的种类；提出采用黏附指数表征矿粉制粒效果，判断颗粒间作用力相对大小，并分析各因素对颗粒间作用力表达的影响程度。结果表明：铁矿粉制粒过程所受的颗粒间作用力有铁矿粉自身产生的黏性力、分子水和毛细水产生的吸附力、矿石表面棱角产生的阻力 3 种，其中，黏性力大于水吸附力和棱角阻力。有黏性的铁矿粉制粒受以上 3 种作用力同时影响，以黏性力作用为主；无黏性的铁矿粉制粒时受铁矿粉水吸附力和表面粗糙度产生的阻力共同作用，黏附指数与成球性指数（采用 K 表征水吸附力）和大孔孔隙率（采用 D_big 表征表面粗糙度产生的力）比值正相关。水分、颗粒黏性、粒级、亲水性和粗糙度是影响颗粒间作用力表达的主因素，主因素对铁矿粉制粒性能的影响强弱具有明显的层级结构。

摘要:烧结混合料水分控制是烧结矿生产过程中十分重要的环节，其主要存在大滞后、多变量干扰及数据波动等控制难点。本文通过分析烧结混合料加水混合工艺与特点，针对一、二次混合制粒不同的工况条件，提出多级前馈联合周期梯度寻优控制策略，同时结合当前配料成分与透气性指数等关键参数，采用 BP 神经网络模型预测适合当前烧结的最优水分率，并从连续生产的角度识别停机、开车与模式切换等运行状态，最终替代人工控制实现加水混合全过程自动化。仿真结果和工业应用表明，本文提出的控制方法的性能优于常规 PID 控制，系统投运后能显著提升烧结自动化水平。

摘要:烧结主抽风系统是烧结工程的核心系统之一。为实现烧结烟气的粗除尘，烧结工程设计需在主排气管下部布置灰箱、双层卸灰阀及粗颗粒粉尘输送皮带等设备，导致烧结厂房整体高度大幅增加，进而增加工程投资。本文从厂房设计角度出发，提出主排气管落地布置的新方案，并讨论新方案对烧结系统设计、工程投资及产量的影响，对烧结工程优化设计有指导意义。结果表明：将主排气管置于地面，在排气管内设置埋刮板输送机，调整烧结卸载矿斗和环冷机给料溜槽的高度，可在满足除尘工艺需求的同时将厂房高度整体降低约 7 m。落地的排气管采用钢筋混凝土结构取代钢结构后，节省钢筋砼量约为 24.6%，取消主排气管下部的灰箱及双层卸灰阀后，烧结系统漏风率降低 3.5%，产量提高约 5.4%。新方案的实施可大幅降低工程的投资费用和后期运行费用。

摘要:为拓宽带式焙烧机原料结构、降低球团生产成本，本文通过优化球团工艺路径，引入在线磨矿工艺将褐铁矿粉用于球团生产，并采用精矿搭配富粉矿的组合磨矿方式进行工业试验，充分利用精矿的粒度性能，提升矿粉的可磨性。试验结果表明：不同褐铁矿粉会对压滤过程产生影响，M、P粉矿搭配PC精矿的球团磨矿结构优于N、B粉矿；当褐铁矿粉配比为33%~35%时，生球的内返率随着粉矿用量的增加而小幅提升，膨润土的消耗量随着粉矿用量的增加而降低；褐铁矿粉的应用对球团抗压强度的影响不大，球团的还原性小幅提高，还原膨胀指数小幅降低；由于褐铁矿粉中含铝黏土在生球中起到黏结作用，褐铁矿粉的配入有助于膨润土用量的降低。生产实践表明，20% PC精矿+20% PM精矿+60% M粉矿的磨矿方案为最佳生产方案，球团中褐铁矿配比为33%，可实现零膨润土造球，并且年化效益约为1093万元。

摘要:为考察不同条件对转底炉金属化球团强度的影响规律，进一步优化转底炉生产参数，明确金属化球团资源化利用方向，本文通过分析典型冶金尘泥的化学成分及粒度组成，研究转底炉直接还原工艺的不同原料配比、烘干和焙烧制度、冷却及成型方式对金属化球团抗压强度的影响，并探讨转底炉金属化球团进高炉利用的可行性。试验结果表明：原料配比是影响金属化球团抗压强度的主要因素之一；当高炉旋风灰配比为 56% 时，金属化球团出现空壳粉化现象，调整高炉旋风灰、炼钢一次灰、二次灰、高炉布袋灰、高炉炉前灰配比为 18%、20%、10%、26%、26% 时，金属化球团抗压强度可达到 2815 N/P；在相同配料条件下，压球工艺焙烧后的金属化球团强度明显优于造球工艺，且其转鼓强度与烧结矿相当。

摘要:为探究含碳球团在不同条件下的还原特点，进一步揭示其还原反应机理，本文通过热重还原试验研究温度为 800 ~ 1 100 ℃ 范围内含碳球团还原过程的特点，并分析不同条件下反应速率、金属化率及抗压强度等指标对球团还原过程及还原产物的影响。结果表明，在还原气氛下发生反应时，各因素对含碳球团还原过程影响的主次顺序：还原温度、碳氧比、还原气氛；在试验过程中，含碳球团的反应速率先上升后下降；适当升高温度、调节碳氧比及还原气氛组成均可促进含碳球团的还原；升高温度，金属化率也随之上升，当金属化率达到一定程度时，温度对其作用效果减弱。当还原温度为 800 ~ 1 000 ℃ 时，含碳球团的抗压强度随温度的升高无明显变化，当还原温度高于 1 000 ℃ 时，含碳球团的抗压强度得到明显提高。

摘要:市政污泥作为一种生物质能，在铁矿烧结工序中处理可充分利用污泥中的水分和有机质，实现污泥的减量化、无害化和资源化。本文采用烧结工序协同处理市政污泥，并进行相关试验研究。结果表明：当烧结原料中干污泥占比在 10% 以下时，混合料在升温至 1 300 ℃ 过程中形状没有明显变化，同时随着干污泥占比的增加，混合料烧损率增大，烧损速率整体呈现上升趋势，且在 600 ℃ 前尤为明显；随着干污泥占比的增加，烧结料中含碳量增加，烧结矿中铁氧化物还原程度加深；在干污泥占比小于 1% 时，烧结矿强度明显上升，继续增大干污泥占比后烧结矿的强度开始下降；干污泥占比小于 1% 对烧结矿整体成分的影响很小，而掺烧后污泥中有 30%~45% 的 S 和 83% 的 P 残留在烧结矿中，明显高于纯污泥燃烧后的残留量。因此，考虑到钢厂对成品烧结矿的成分要求，在烧结工序中协同处理干污泥的占比需要控制在 1.5% 以下。

摘要:我国烧结机炉箅条年耗损量大，其失效的重要原因为腐蚀。本文通过系统研究失效炉箅条的物化特性，解析其腐蚀失效的原因，并探讨废弃物回用对腐蚀性物质排放的影响。结果表明：依据主要化学组分以及结构特点，失效炉箅条从表层至内层可分为黏附层、腐蚀层、金属层，其中：黏附层主要成分为 Fe、K、Cl、S、Ca 元素，结构较为疏松；腐蚀层主要成分为 Fe、O、Cr，其中 Fe₂O₃ 结构疏松，Cr₂O₃ 结构致密；金属层主要成分为 Fe、Cr，结构致密。算条腐蚀的主要原因：在烟气高温、碱金属盐、SO₂ 等综合作用下，算条发生氯腐蚀、硫酸盐腐蚀及高温氧化腐蚀。通过降低固废配加量、废水回用等方法有助于减少腐蚀性物质的产生和排放，其是调控算条腐蚀的关键。

摘要:为明确臭氧梯级氧化吸收工艺中 S、N 元素的去向，提高系统脱硫脱硝效率以及副产品的再利用品质，降低烧结烟气中 SO₂ 与 NO_x 的排放量，本文采用臭氧梯级氧化结合钙法密相干塔吸收工艺同时脱硫脱硝，研究臭氧梯级氧化吸收工艺在钢铁烧结烟气脱硫脱硝中的 S、N 平衡，通过 CEMS 烟气连续监测系统监测脱硫脱硝系统前后的 SO₂ 和 NO_x 质量浓度，采用元素分析、离子色谱方法分别检测样品的 S、N 元素的质量分数，采用 XRD、碘量法对样品分别进行物相分析和 CaSO₃ 质量分数检测。结果表明，臭氧梯级氧化吸收工艺在钢铁烧结烟气脱硫脱硝的应用中，SO₂、NO_x 的脱除效率分别为 99.6% 和 88.9%，出口 SO₂ 质量浓度低于 10 mg/m³，NO_x 质量浓度低于 30 mg/m³，明显低于国家超低排放标准。系统净化前后的 S 平衡率为 101.24%，N 平衡率为 90.25%，表明梯级氧化吸收工艺的 S、N 元素去向明确。此外，净化后吸收产物的分析结果表明，臭氧梯级氧化吸收工艺排出的吸收产物由 CaSO₃、CaSO₄ 和 Ca(OH)₂ 组成。其中，CaSO₃ 质量分数明显低于“SCR 脱硝+半干法脱硫”工艺相应值。这表明，臭氧梯级氧化吸收工艺有利于 CaSO₃ 向 CaSO₄ 的转化，可提高净化系统的脱硫效率副产品的再利用品质。

摘要:为了开发清洁价廉的燃料用于铁矿烧结以缓解钢铁行业控煤、减煤政策实施，同时围绕“碳中和、碳达峰”的国家战略需求，本文采用兰炭替代部分焦粉作为烧结燃料，通过优化配料和粒度优化的方法，重点研究兰炭不同替代比及粒度对烧结矿质量性能指标的影响。研究结果表明：当兰炭替代焦粉占比为60%，且控制兰炭≤0.5 mm粒级占比为10%时，烧结矿的性能指标最佳；此时烟气中CO₂、SO₂的排放量分别降低了0.98%、3.706×10^-3%，但NO_x的排放量增加了9.49×10^-4%。矿物显微结构分析表明，控制兰炭≤0.5 mm粒级占比有助于烧结矿质量的提升。

摘要:为了提高 SDA 半干法系统的脱硫效率，本文搭建 SDA 喷粉脱硫试验系统，开展喷粉对系统脱硫效率影响规律的半工业试验研究。试验结果表明：喷粉位置对脱硫效率的影响显著，随着喷粉位置的下降，脱硫效率逐渐降低，喷粉最佳位置位于塔的上部区域，脱硫效率可以达到 75.90%，较未喷粉前增加 19.10%；随着喷粉量的增加，脱硫效率随之增加，脱硫效率由 57.90% 升高至 87.20%，但喷粉量过高时，脱硫灰有效利用率相较之前有所下降，脱硫效率趋于平缓；合适的增湿水量能有效提升脱硫灰的利用效率，对于不同脱硫灰的喷加量，应进行合适的增湿水配比，从而实现最佳的脱硫效率。

摘要:为助力钢铁行业高质量发展，持续降低烧结工序能耗，本文立足马钢烧结工艺特点，通过采用烧结基础配矿与过程参数互耦调控技术，实现烧结配矿运行实绩评价预测，得到的固体燃料消耗预测模型 5‰命中率达到 88%以上。通过改善燃料和石灰石的粒度及分布，烧结矿上下层 R 和 FeO 质量分数极差，分别降低了 0.17 和 1.41，固体燃料消耗同比降低 1.09 kg/t。烧结矿 SiO₂ 质量分数降低至 4.90% 左右，MgO 质量分数由 2.00% 降低至 1.39%，固体燃料消耗降低了 3.24 kg/t。通过合适控制风箱风量分配，利用系数同比上升 0.021 t/(m₂·h)，固体燃料消耗降低 1.66 kg/t。采用料面均匀喷吹焦炉煤气的技术，烧结固体燃料消耗同比降低 3.19 kg/t。采用高温蒸汽加热辅助搅拌炼钢污泥等辅助烧结技术，固体燃料消耗降低 4.16 kg/t。并通过节能点火炉技术、烧结智能控制技术以及漏风监测和燃烧比控制技术，显著降低点火煤气消耗量和风机电耗。通过持续降低烧结工序能耗关键协同技术的应用，烧结工序能耗(折标煤)由 66.36 kg/t 降低至当前的 46.17 kg/t，有力支撑了烧结工艺技术的高质量发展。

摘要:为探究轧钢油泥与生物质混合共热解处理工艺，本文利用热重分析仪在 N₂ 气氛下对轧钢油泥、生物质（玉米秸秆、稻草秸秆）单独热解并对 3 种不同混合配比的轧钢油泥与生物质混合进行试验研究，讨论上述混合物的协同热解特性；同时，在不同升温速率（β）条件下，采用 Friedman-Reich-Levi 法对混合热解过程进行动力学分析，得到动力学参数。结果表明：轧钢油泥的热解过程主要为水分析出、油分分解、铁氧化物还原 3 个主要阶段，生物质的热解主要失重阶段为挥发分析出；玉米秸秆、稻草秸秆与轧钢油泥共热解协同作用与生物质种类和混合比有关，当生物质混合比为 70% 时促进作用更明显，稻草秸秆对轧钢油泥的促进作用优于玉米秸秆；两种生物质与轧钢油泥共热解的活化能出现随转化率的增加先升高后降低的趋势，在转化率为 0.6 或 0.7 时达到最大活化能，为 52.45 ~ 80.02 kJ/mol。