摘要:烧结是钢铁行业实现“双碳”目标的关键工序之一，低碳烧结对钢铁工业低碳绿色发展具有重要意义。本文针对目前低碳烧结技术的进展及工业化应用现状进行了系统梳理与总结，按照源头替碳、过程节碳和末端降碳以及基于AI赋能的烧结降碳技术4条路径进行论述，并对低碳烧结未来的发展方向进行了展望。

摘要:球团法作为炼铁炉料加工的主要工艺，兼具能耗低和产品性能好等优势，是未来炼铁炉料发展的重要方向。本文综述了球团生产过程中的绿色化与智能化技术进展。首先，分析球团焙烧工艺的发展趋势，总结复杂原料条件下的预处理技术和优化配矿技术，以及酸性球团、碱性球团、护炉球团等多品种球团制备技术的研究现状；其次，讨论低碳焙烧技术的最新进展，特别介绍了清洁能源替代、低NOx燃烧和嵌入式节能环保方面的技术突破;最后，探讨基于数字李生和大数据驱动的智能化赋能技术，包括全流程的智能感知、精准预测与闭环优化控制。本文通过梳理和评估三大技术领域，旨在为球团生产的绿色转型与智能升级提供技术路径，并展望未来方向，从而为推动行业的高端化、绿色化、智能化发展提供实践指导。

摘要:本文基于我国钢铁工业以长流程为主面临的碳减排压力及减排路径，较为全面的介绍了非高炉炼铁技术进 展，包括煤基回转密直接还原、气基竖炉直接还原、熔融还原及电解炼铁工艺的应用现状，指出了基于氢冶金及电 气化炼铁的非高炉炼铁工艺将是我国钢铁工艺实现双碳目标的重要发展方向。

摘要:现代高炉炼铁技术已有200余年，在全球“碳达峰、碳中和”的发展背景下，高炉炼铁技术由于采用焦炭作为 还原剂、发热剂、渗碳剂和料柱骨架，直接消耗碳素并排放大量CO2，直至目前高炉炼铁工艺也不能完全摆脱对焦 炭的依赖。现代高炉采用富氧、喷煤、高风温、高顶压等强化冶炼技术，高炉生产效率显著提升，燃料消耗也大幅 度降低。随着世界炼铁产量的不断增长，优质铁矿石资源也逐渐匮乏，与此同时为了降低生产成本，低品质铁矿 石资源供给量逐年增加。为了适应国际铁矿石资源的变化，优化高炉炉料结构，从全流程的层次研究炼铁工序的 降碳技术，特别是采用低品质铁矿石实现高值利用和转化。高炉炉料结构的优化，不仅是炉料自身理化性能和冶 金性能的改善，更为重要的是实现烧结、球团、高炉全流程的系统降碳和协同减排。为充分发挥资源最佳化利用， 通过工序功能的解析优化、工序之间的集成优化和流程重构优化，实现烧结、球团与高炉的合理匹配，从流程结构 优化和流程网络优化，实现炼铁系统工序集合的动态有序、协同连续和绿色低碳，这是面向碳中和高炉炼铁结构 优化实现低碳减排的重要技术途径。本文研究分析了高炉炉料结构的发展演化过程，讨论了不同炉料结构对高 炉生产运行的影响，分析了高炉大比例球团冶炼的技术难点和降碳效益，提出了未来高炉炉料结构优化的准则和 基本思路，指出了烧结、球团和高炉未来低碳发展的目标和前景。

摘要:铁焦作为一种新型碳铁复合炉料，可促进高炉内间接还原，降低热空区温度，提高冶炼效率，降低焦比，从而 实现CO2减排。因此，在双碳背景下，复合铁焦低碳炼铁新炉料开发是助推低碳高炉健康发展的有效手段。本文 根据国内外研究现状并结合课题组相关的研究工作，揭示了复合铁焦低碳炼铁原理，系统综述了国内外复合铁焦 制备工艺，阐明了复合铁焦在高炉中的反应行为，展望了复合铁焦未来的研究和发展方向，以期促进复合铁焦新 炉料技术在我国低碳炼铁领域的创新研发和应用推广。

摘要:高炉炉料大比例配加球团矿，是高炉绿色低碳转型的有效途径之一。为促进带式焙烧机球团工艺进一步发 展，以适应当前全球碳减排的形势，本文在对中国带式焙烧机球团发展历程进行梳理的基础上，阐述了中国带式 焙烧机球团经历了引进国外成型技术与自主技术创新的不同路径探索，发现其已进入了自主技术高速发展期。 在当前绿色、低碳、智能的时代背景下，中国带式焙烧机球团正在进行更进一步创新探索，并已开发了一种节能型 带式焙烧机球团工艺，可优化球团预热焙烧过程，实现球团矿绿色低碳制备。

摘要:烧结矿是高炉炼铁的主要含铁炉料，但其加工过程能耗高，是钢铁行业碳减排的重要工序。本文采用烧结 杯试验系统解析了固体燃料料面分加影响烧结的规律以及作用机理，并确定了适宜料面分加工艺制度。研究结 果表明：燃料料面分加具备提升烧结指标的潜力，但实现其在表层的均匀分布是有效发挥其提质降碳功能的关 键；增加燃料料面分加配比、提高其在表层的分加深度，烧结指标均呈现出先升高后降低的趋势，且随着用于分加 燃料粒度的增大，烧结各项指标呈上升趋势，因而适宜的燃料分加制度参数：分加配比宜为5%、分加燃料粒度宜 为>3 mm粗燃料颗粒、分加深度宜为50 mm，可将烧结固体燃耗从52.56 kg/t降低至50.51 kg/t。固体燃料料面 分加低碳烧结技术可优化料层高度方向热量分布的合理性，表层及上层烧结矿中黏结相矿物增多，且多为高强度 针状。研究结果可为该技术的工业应用提供理论指导和技术支持。

摘要:烧结工序降碳减排是钢铁行业长流程实现绿色低碳高质量发展的重要组成部分。无碳烧结概念的提出为 烧结降碳提供了新思路，而利用氢基燃料进行气基无碳烧结，可以实现零碳排放，但氢气燃料燃烧会引入水蒸气 气氛，影响烧结成矿。本文通过微型烧结试验，探究氧气体积分数和水蒸气体积分数对烧结成矿的影响，结果表 明：在O₂-N₂气氛中，随着氧气体积分数的增加，试样抗压强度从965 N增加到1 360 N，赤铁矿占比增加，磁铁矿和 孔隙率占比减少，Fe0质量分数从14.47%降低到2.6%；在H₂O(g)-0₂-80%N₂气氛中，当水蒸气体积分数从0增 加至20%时，试样抗压强度从1360N减少为825N，赤铁矿和铁酸钙占比减少，磁铁矿和孔隙率占比增加，Fe0质 量分数从2.6%增加到13.07%；在H₂O（g)-15%0₂-N₂的气氛中，随着水蒸气体积分数增加，试样抗压强度从 1224N减少为962N，Fe0质量分数从3.11%降低到2.82%，在氧气和水蒸气的混合气氛中，氧化作用更强，当水 蒸气体积分数小于20%时，对烧结试样影响不大。因此，使用氢基燃料无碳烧结是可行的，有更大的降碳减排潜 力，但需要合理控制空燃比。

摘要:气基烧结的高氧含量气氛与普通烧结的局部还原性气氛存在本质上的区别。烧结基础特性反映了铁矿粉 的烧结行为，然而目前的试验均是在空气气氛下进行的，忽略了实际烧结过程气氛中氧含量的影响。本文通过在 烧结基础特性炉中通入不同氧含量的气体，探究了氧含量对同化性、液相流动性、黏结相强度及铁酸钙生成特性 的影响。结果表明，随着气氛中氧含量的提升，铁矿粉的同化温度下降，液相流动性、黏结相强度以及铁酸钙生成 量均增大。

摘要:鉴于优质铁矿资源日益短缺，提高国内难制粒铁精矿在烧结中的配比，对烧结工业降本增效至关重要。本 研究基于预制粒一烧结工艺，重点考察了预制粒料与常规制粒料并料过程的影响。结果表明：常规制粒烧结工艺 中，铁精矿配比上限为12%；而采用预制粒一烧结工艺后，其配比可提升至28%，且所得烧结矿冶金性能良好。适 宜的并料方式为在二次圆筒混合机入口处加入预制粒料，与常规制粒料混合，并料后适宜的二次混合制粒时间为 5min。在预制粒烧结过程中，预制粒料内的磁铁矿充分氧化为赤铁矿，并依靠铁氧化物再结晶显著增强了预制粒 烧结部分的机械强度。同时，基体料中形成的复合铁酸钙等低熔点液相渗透至预制粒料的孔隙中，二者形成交织 熔蚀结构，共同显著提升了烧结矿的整体强度。

摘要:本文系统阐述了鞍钢成功开发并实现工业化应用的基于带式焙烧机的高品质碱性球团生产技术。该技术 确立了以鞍钢自产铁精矿为大宗铁料配加复合熔剂的优化方案，实现了年产400 万t碱性球团的稳定生产。所产 碱性球团碱度稳定在1.0，全铁（TFe）品位约64.0%，抗压强度>2 865 N/P，还原性指标达78.5%，低温还原膨胀 率为11.19%，综合性能达到国际领先水平。高炉工业应用表明，配加该球团后，入炉球团配比可由约为25%（传 统酸性球团）提升至最高36.5%，入炉品位提高0.97个百分点以上，燃料比降低1.5 kg/t，并实现吨铁二氧化碳减 排24.46 kg。该技术在国内首次实现了高炉从酸性球团向碱性球团的平稳直接转换，为国内同类铁矿资源生产高 品质碱性球团提供了完整的技术示范。展望未来，本技术路线在原料拓展、产品系列化开发及高炉高球团配比冶 炼技术等方面具备广阔的深化创新空间。

摘要:以生物质为碳源的高强度含碳团块制备和应用是降低高炉炼铁生产CO₂排放的技术措施之一。本文以冷压 成型一热处理提升强度的方法制备高强度生物质含碳团块，并从低温还原粉化、还原性及软熔滴落性三方面与传 统球团矿开展对比分析，评估其在高炉工序应用的可行性。结果表明：以磁铁矿粉为原料制备的生物质含碳团块 具有较高的抗压强度和落下强度，赤铁矿粉制备的生物质含碳团块由于低温还原过程中晶型转变引起的体积膨胀 破坏黏结剂固结强度，致使其低温还原粉化性能较差，不满足高炉冶炼对炉料性能的要求。n（C)/n（O）比是影响含 碳团块高温性能的关键参数，控制块n（C）/n（O）比为0.55时，生物质含碳团块的低温还原粉化性能、还原性和软熔 滴落性能优于传统氧化球团，可以作为新型低碳炉料部分替代球团矿应用于高炉炼铁生产，实现高炉低碳高效生产。

摘要:随着化石能源供应趋紧与碳减排压力加剧，生物质炭作为含碳球团的新型还原剂，已成为推动冶金行业可 持续发展的重要技术路径。本文选用荔枝木炭为还原剂，探究其配比对球团矿机械强度及冶金性能的影响。研 究结果表明：生球抗压及落下强度随碳含量升高呈缓慢下降趋势；球团矿焙烧后抗压强度随碳含量增加呈先降低 后增加再降低的趋势，当碳质量分数为9%时仍达2 229 N/P，但升至12%时强度急剧衰减。同时，球团矿金属化 率随碳含量增加逐渐提高，而孔隙率则同步增大。当碳质量分数≥3%时，Fe₂O₃。全部被还原，黏结相由CaSiO₃，转 变为复杂硅酸盐，还原膨胀指数均小于0.4%，有效抑制还原膨胀现象的发生。此外，所有球团矿均表现出良好的 低温还原粉化性能。其中，当碳质量分数为6%时，综合冶金性能最优。

摘要:为实现钢铁工业的低碳转型，本文研究了富氢气氛（H₂、CO及CO-H₂，混合气体）下铁精矿球团的还原过程与 碳沉积行为。结合热力学计算与高温原位X射线行射技术，系统分析了不同气氛与温度条件下球团矿的相变路 径与热力学特征。结果表明，H₂还原速率显著高于CO，还原气利用率随温度和H₂比例升高而增加。CO气氛在 400~800C区间易引发碳沉积，温度高于900C，析碳受到抑制；Fe₃C的生成依赖于气氛碳势与温度，高CO分压 与低氧是有利条件。研究可为富氢直接还原工艺的优化提供理论依据和试验支持。

摘要:高品位球团精粉资源供应不足、球团生产成本高是制约氢基竖炉直接还原工艺发展的重要因素之一，开展 高比例赤-褐铁矿制备氢基竖炉用氧化球团矿研究对扩大球团原料来源、降低球团和直接还原铁（DRI）生产成本 具有重要现实意义。本文以某典型赤一褐铁矿粉（G矿粉）为对象，研究其在不同配比条件下（0~50%）链算机— 回转密工艺球团制备特性及在模拟HYL法条件下的球团冶金性能，探索高配比赤-褐铁矿用于制备氢基竖炉氧 化球团的可行性。结果表明：G矿粉因存在较高比例疏松多孔的针铁矿，具有良好可磨性，细磨产品比表面积大， 有利于成球，在0~50%配比范围内均可制备出合格生球，但随着G矿配比由0增加到50%，生球热稳定性呈下降 趋势；同时，因结晶水高温脱除导致球团孔隙增多，需适当提高焙烧温度才能维持球团强度；与基准相比，配加 30%~50%G矿粉时，球团还原性和黏结性能良好，但低温还原粉化性能随G矿粉配比增加而变差，还原膨胀率呈 上升趋势。优化配矿是实现高配比赤一褐铁矿制备氢基竖炉用优质氧化球团的有效措施之一。

摘要:为揭示在低碳炼铁高配比球团冶炼背景下钒钛球团的热力学行为，本文系统考察了温度、气氛和还原时间 对钒钛球团热抗压强度的影响。采用热强度测定仪，并结合X射线行射（XRD）和光学显微镜等手段，分析了球团 在不同条件下的强度演变、物相转变及显微组织变化。结果表明：在N₂情性气氛下，球团抗压强度随温度升高呈 先增加后降低的趋势，在800 ℃时达到峰值（2 992.2 N/P），此阶段主要由固相烧结引起的致密化效应所致；在 900 ℃下引入含CO/CO₂的还原气氛后，球团强度迅速下降至1 000 N/P左右，主要原因是Fe₂O₃向Fe₃O₄。的相变 伴随晶格与体积变化，破坏了原有烧结骨架；在还原气氛中，随着还原时间的延长，强度在第1.0 h内急剧下降，随 后在较低水平波动，这是还原诱导的结构损伤与高温再烧结修复相互竞争的结果。本研究揭示了钒钛球团在模 拟高炉上中部环境下的热强度演化机理，可为高配比球团在高炉冶炼中的稳定应用与操作优化提供理论依据。

摘要:随着钢铁行业碳定价机制的日益完善，高炉炼铁的经济性评价正从单一的“生产成本”考量向“生产成本+ 碳税成本”转变。本文聚焦提高球团配比后高炉碳排放及碳税经济情况，构建涵盖炼铁系统的物质一能量流、碳 排放与经济性分析模型，分析球团配比变化对炼铁系统能耗、碳排放及成本结构的影响。结果表明：当球团配比 从20%增至80%时，吨铁C0₂排放量降低12.46%，在不同碳价情景下炼铁总成本随球团配比呈现差异化变化特 征。随着碳价提高，高球团配比带来的减排效益可转化为经济优势，提出“碳税反转点”可作为高炉炉料结构优化 的重要经济判据。

摘要:球团矿作为优质的高炉炼铁原料，其生产工序能耗、污染物排放量显著低于烧结矿。高炉高配比球团矿冶 炼已成为炼铁工序节能减排的主要方法之一。为研究球团矿配比对高炉冶炼过程物质流、能量流以及碳足迹的 影响规律，本文建立高炉能质计算模型及全生命周期碳足迹评价模型，分析了不同球团矿配比对能量流、碳素流、 铁素流、工艺参数以及全生命周期CO₂排放的影响。结果表明：当球团配比增至50%时，焦比、熔剂用量及渣比均 有所降低，鼓风量与炉顶煤气量减少；风口前碳素燃烧放热由2 667.89 MJ/t降至2 513.32 MJ/t，炉渣带走热量从 621.69 MJ/t降至466.56 MJ/t，直接还原耗热量由1107.67 MJ/t增加至1 287.23 MJ/t；碳素收入减少而铁素收入 保持稳定，直接还原度略微增加，理论燃烧温度呈下降趋势。随着球团配比从20%增加至50%，全生命周期C0₂ 排放从1 785.4 kg/t降低至1 669.2 kg/t，约降低6.5%。

摘要:高炉炼铁作为钢铁工业能耗与碳排放的核心环节，其高效低碳运行高度依赖炉料冶金性能与还原气氛的精 准适配。煤气利用率作为衡量高炉节能水平的关键指标，其变化对炉料冶金性能具有显著调控作用。本研究通 过系统试验，揭示了煤气利用率变化对烧结矿与球团矿低温还原粉化指数及还原性指数的调控规律。结果表明： 随煤气利用率增加，烧结矿低温还原粉化指数普遍提升，炉料还原性指数均呈增长趋势且该影响规律受炉料成分 调控。其中，烧结矿S-C因高碱度促进铁酸钙生成，抗粉化能力最优；S-A因MgO生成铁酸镁抑制膨胀，冶金性能 稳定；S-B因SiO₂含量低导致骸晶赤铁矿增多，粉化程度最大。还原性方面，S-B因低硅酸盐含量使得还原性指数 在3组烧结矿中最高，球团矿P-C因高TFe、低含量脉石相，还原性指数达到85.75%。XRD与SEM-EDS分析证 实，煤气利用率降低加剧Fe₂O₃一Fe₃O₄，相变应力，导致微观裂纹与孔隙增生。本研究分析了煤气利用率-炉料冶 金性能的影响规律，为高炉低碳操作与炉料结构优化提供了理论依据。

摘要:钢铁行业是我国碳排放大户，目前我国钢铁生产以高炉一转炉长流程为主，大力推行高炉富氢冶炼是减少 钢铁行业碳排放重要措施之一。本文研究了高炉富氢条件下块矿的还原行为，系统分析了块矿的还原及软熔滴 落特性，阐明了还原过程中的物相与结构演变规律，为我国富氢高炉炼铁技术的发展提供理论指导。研究结果表 明：随着还原气氛中H₂含量增加，块矿低温还原粉化率由98.65%降至97.26%，但受限于块矿的致密结构，还原 气氛的改变对其低温还原粉化性能影响甚微；随着还原气氛中H₂含量增加，块矿的还原度从53.02%升至 96.15%，提高了43.12个百分点，生成的金属铁主要呈致密单相形态，内部孔隙率较低。此外，随着还原气氛中 H₂含量增加，块矿熔滴温度提高，促使软熔带位置下移，有助于扩大高炉上部间接还原区间，从而强化冶炼并降低 焦耗；熔滴区间收窄及最大压差降低，改善炉内透气性与煤气流分布，提高煤气利用率。

摘要:为了更好地了解富氢碳循环氧气高炉内烧结矿冶炼特征，本文开展了不同还原气氛下烧结矿还原粉化、还 原行为和软熔性能试验。试验结果表明：在还原温度为500 ℃时，与传统高炉相比，HyCROF碳循环条件下烧结矿 低温还原粉化指数（>6.3 mm)、（>3.15 mm)分别降低58.6%和37.7%；与HyCROF碳循环相比，HyCROF碳循 环+20%H₂气氛下烧结矿低温还原粉化指数（>6.3 mm)、（>3.15 mm）分别提高21.3%和10.2%，烧结矿还原 粉化明显改善。在温度为1 100 ℃时，HyCROF碳循环条件下烧结矿的还原度得到明显提升；与传统高炉相比， HyCROF碳循环和HyCROF碳循环-富氢条件下烧结矿内部金属Fe含量显著增加，高还原势富氢气氛有利于烧 结矿金属铁相增加。富氢碳循环气氛下烧结矿的软化开始温度降低，软化区间变宽，而烧结矿的熔化开始温度升 高，熔滴区间变窄。

摘要:为了确定兰炭在高炉内部的燃烧率以及添加兰炭后钢铁企业是否具有经济效益，本文利用新型高炉喷煤燃 烧模拟试验装置检测兰炭在高炉内的燃烧率，利用能质平衡计算添加兰炭对高炉燃料成本及冶炼成本的影响。 试验结果表明，兰炭在高炉内的平均燃烧率为64.03%，位于烟煤和无烟煤之间；结合现场的原燃料价格计算可得 到，当兰炭价格范围在0.80~1.21元/kg时，添加兰炭可以降低高炉燃料成本和冶炼成本。研究结果可为钢铁企 业选择并喷吹兰炭提供理论指导。