对钢铁工业推进低碳炼铁的几点建议对钢铁工业推进低碳炼铁的几点建议低碳经济已成为全球关注的焦点。低碳经济是按“减量化” 的经济发展模式为基础，降低资源消耗、能源消耗，减少污染、减少排放，特别是要降低消耗化石能源，排放大量二氧化碳的生产方式。我国政府已经承诺到 2020 年单位 GDP 的二氧化碳排放量比 2005 年下降40%45%。钢铁工业是主要温室气体排放、高污染的产业。我国钢铁工业占全国 CO2 排放总量 12%左右，炼铁系统接近钢铁生产排放量的 90%，高炉炼铁占 70%以上。目前，我国生铁产量已经超过世界生铁总产量 60%以上，占世界炼铁工业 CO2 排放量 70%左右。因此，炼铁工序的减排任务艰巨，责任重大。要使钢铁工业符合低碳经济的要求必须从炼铁做起。由于我国生铁从供不应求的状态，刚刚进入产能过剩、成本压力的环境。过去以产量为中心的思想初步受到了冲击，如何适应新的环境必须进行思想、观念的转变，决不是改头换面所能完成的任务。为此，本文提出如下实施建议。1. 低碳炼铁是炼铁技术发展的主导方向炼铁界应该围绕低碳炼铁转变发展模式。当前应抓紧时机转变冶炼思想。笔者认为高炉炼铁以精料为基础，高效、优质、低耗、长寿、环保的“十字”方针符合低碳炼铁的要求，应该更好的贯彻。在当前高炉产能过剩、实现低碳炼铁的情况下，主要应该转变指导思想：（1）应全面理解和贯彻炼铁的“十字”方针，正确理解“高效”的内涵。 “高效”应该是高效利用资源、高效利用能源、高效利用设备。高效利用设备也还包括延长和提高设备的利用率，而不是单纯地提高强化程度。（2）实行“减量化”生产。 “减量化”的经济模式不是减少生铁的产量，而是在满足需求的情况下，降低单位生铁产品的资源消耗和能源消耗。由于当前炼铁产能大于需求，炼铁工业应该淘汰那些资源、能源消耗高的产能，结构调整也应把低碳炼铁作为基本出发点。（3）更好地利用铁水冶炼高质量、高附加值的钢。铁水可以熔炼高质量的钢，一吨高质量的钢可以顶几吨低级钢，是低碳钢铁工业的发展方向。（4）降低化石燃料的消耗，包括降低由化石燃料产生的二次能源消耗。（5）应以降低化石燃料的消耗为重要标准，研究炼铁技术道德发展方向。（6）应以低碳为目标，调整炼铁生产的考核指标体系。2. 处理好高炉强化与降低燃料比的关系采用炉腹煤气量指数来衡量强化程度比较合理、科学，反映了高炉过程的本质。用炉腹煤气量指数改变了过去高炉强化的概念。过去认为高炉强化的程度取决于其燃烧焦炭的能力，取决于鼓风的强度，这就造成了偏向，导致我国燃料比长期落后的局面。在新编国家标准高炉炼铁工艺设计规范GB50427-2008（以下简称规范 ）以及冶金工业部行业标准高炉炼铁工艺设计规范YB 9057-93（以下简称规定 ）都没有采用冶炼强度作为指标。特别是编制规范时，在科学发展观指导下研究了从原苏联引进的冶炼强度带来的不良影响，总结了过去 50 多年关于高冶炼强度与合适冶炼强度两派的争论。实际上，冶炼强度是高炉燃烧燃料的量化指标。高冶炼强度派主张高炉越多燃烧料越好，更无视过高冶炼强度将导致燃料比升高的恶果，严重违反低碳炼铁的理念，导致我国炼铁燃料消耗长期落后的结果。由于高炉容积、原燃料条件、富氧率、炉顶压力不同，各个高炉有不同的合适冶炼强度。很难把冶炼强度与燃料比进行量化，确定统一的合适冶炼强度标准。50 年代中等冶炼强度派受到批判就是小高炉与大高炉之间争论引发的。笔者提出的炉腹煤气量指数就是在高炉炉缸断面上炉内煤气的空塔流速。炉内煤气流速的概念明确，使影响的因素显现化。采用炉腹煤气量指数有以下优点：（1）高炉冶炼过程的顺利进行就是在取得各种矛盾的统一，以及正确处理主要矛盾的结果。对于高炉的强化，主要是高炉炉内炉料下降运动与煤气流上升运动之间的矛盾。根据高炉的透气阻力，用高炉通过煤气的能力炉腹没气量指数来定量描述强化程度比冶炼强度更科学，更符合冶炼规律。高炉内允许的煤气流速是客观存在，不可能主观臆断，随意提高。提高透气能力需要提供必要条件作为支撑。（2）冶炼单位生铁的煤气量越小，生产的生铁越多，高炉的利用系数就越高。为了减少冶炼单位生铁的炉腹没气量，就必须降低燃料比。这就符合低碳炼铁、节约焦煤、节约能源和“高效”运行的要求。采用降低燃料比、提高炉顶压力、富氧能够有效提高利用系数。（3）高炉能够通过的煤气量取决于炉料的透气性。显然，炉料的空隙率越大，煤气流速低，炉料对煤气的阻力越小，能够通过的煤气空塔流速越大，体现了高炉应以精料为基础的重要性。 当提高炉腹煤气量指数时，透气阻力系数也会升高，两者是保持高炉顺行的重要参数。宝钢 3 号高炉炉容 4350m3,1999 年至 2009 年 11 年间高炉平均高炉容积利用系数为 2.417t/(m3.d),炉缸面积利用系数为68.29t/(m2.d),燃料比 495.0kg/t,焦比 281.8kg/t，煤比 197.6kg/t,小块焦 15.6kg/t,风温 12A4.0，炉顶压力 236.2kpa,透气阻力系数2.55。现以这个时期的高炉利用系数、透气阻力系数 K 和炉腹煤气量指数 BG 的月平均操作数据为例进行说明，并低碳炼铁节能减排实现清洁生产低碳炼铁节能减排实现清洁生产防止地球变暖，减少温室气体排放是当今全球热议的话题。据估算，全球工业温 室气体排放量占全球总排放量的 21%左右，其中钢铁工业又占其中的 15%，也就是钢铁工业温室气体排放量约占全球排放量的 3%5%。所以说钢铁工业减少温室气体 排放的行动备受各方关注。2009 年，我国生铁产量达 5.4 亿 t，占世界生铁产量的 60%以上，而且我国生铁生产主要以高炉流程为主，这表明，我国钢铁工业 CO2 排 放量占世界钢铁工业 CO2 排放总量的一半以上。就国内而言，钢铁工业 CO2 排放量 占全国 CO2 排放量的 11%左右。高炉炼铁工序是钢铁生产中 CO2 的主要排放工序， 因此降低炼铁工序 CO2 排放量，即低碳炼铁是钢铁工业减少 CO2 排放量的重中之重。5 月 26 日28 日，在以“低碳炼铁、节能减排、实现清洁生产”为主题的 2010 年全国炼铁生产技术会议暨炼铁学术年会上，来自各钢铁企业、研究院所的炼铁工作 者紧紧围绕这一主题，为如何实现炼铁系统的低碳生产、节能减排建言献策。精料技术精料技术精料是高炉实现高产、低耗、优质的重要物质基础。有研究表明，精料技术水平 对高炉炼铁技术经济指标的影响率为 70%，因此高炉炼铁炉料一定要做好“高、熟、 稳、均、小、净、少、好”这八字方针，即：入炉矿含铁品位要高，烧结、球团、焦炭 的转鼓指数要高，烧结矿的碱度要高；使用熟料，把铁精粉加工成烧结矿或球团矿； 入炉原燃料的化学成分和物理性能要稳定，波动范围尽量小；入炉料粒度要均匀；高 炉使用的炉料粒度要偏小；炼铁加入炉料的小于 5mm 粒度的粉末要筛除；入炉料中 有害杂质含量要少；铁矿石的冶金性能要好。可以说精料技术是炼铁节能减排的基础 性措施，能使炼铁生产稳定，利用系数提高，燃料消耗降低。此外，通过优化炉料结 构也能够实现节能减排的目的，如提高高品位球团矿的配比。因为球团矿生产的能耗 比烧结矿要低得多，多使用球团可实现炼铁系统结构节能，而且对环境污染少。合理喷煤合理喷煤高炉喷吹煤粉是改善炼铁用能结构，优化高炉生产，推进炼铁工序节能减排的重 要手段之一。焦化的工序能耗为 122kgce/t，而喷吹煤粉的工序能耗约为 27kgce/t。按喷吹 1t 煤粉置换 0.85t 焦炭计算，喷吹煤粉 200kg/t，可降低炼铁系 统工序能耗 23.75kgce/t。因此以价格较低的煤粉部分替代价格昂贵且日益缺乏的冶 金焦炭，可以使高炉焦比降低，生铁成本下降，而且焦炭用量的减少，还能降低炼焦 生产过程对环境的污染。此外，多喷煤还有利于高炉低硅冶炼，而高炉低硅冶炼可进 一步降低能耗，促进高炉节能减排。研究与统计表明，高炉高焦比冶炼时，高的理论 燃烧温度和高焦比促进了 SiO2 的生成，最终导致高炉铁水中Si含量偏高。铁水中 Si含量每降低 0.1，吨铁将节能 20.9MJ，相当于降低焦比 4kg6kg。高炉实施 风口喷煤后，降低了理论燃烧温度，相应降低了铁水中Si含量，从而降低了吨铁能 耗，有利于低硅冶炼。再有，通过优化煤种匹配，喷吹挥发分较低的煤种，调节入炉 煤的总挥发分含量，减少炉腹煤气量，也有利于提高喷煤率，从而可进一步降低能耗， 促进高炉节能减排。高炉大型化高炉大型化在钢铁产业发展政策颁布后，我国高炉大型化的进程明显加快。大型化高炉 具有单位投资省、效能高和成本低等特点，而且便于生产组织和管理、减少污染点、 污染易于集中治理，有利于环保等优势。高炉大型化是炼铁技术发展的必然趋势，但 是大型高炉对原燃料条件提出了更高的要求，而且大高炉一定要长寿，这样才能实现 高效低成本。况且，高炉大型化作为一项系统工程，仍需匹配合理的炼钢、烧结和炼 焦等工序。因此有专家指出，我国钢铁企业在走高炉大型化发展的道路上，要依据自 身具备的技术、设备、资源条件和钢铁流程的综合平衡状况进行选择性定位。只有建 成符合企业自身条件的大型化高炉，才能真正实现“优质、高效、稳定和长寿”的目标。创新性技术创新性技术在本次炼铁大会上，国内外正在研发之中的创新性炼铁技术也非常引人关注。高炉炉顶煤气循环利用技术就被认为非常有发展前途。欧盟的超低二氧化碳炼钢 技术（ULCOS）项目中的 TGRBF 炉顶煤气循环技术，将高炉煤气中的 CO2 和 CO 分离，富含 CO 部分煤气返回高炉重新用作还原剂，以降低焦耗；富含 CO2 部分的煤 气在清洁和加压之后，将 CO2 存储起来。这既解决了高炉煤气的高效利用问题，又实 现了 CO2 的减排。如果加上捕集与封存的 CO2，该技术可减少 50%以上的 CO2 排 放量。再有，日本正在研究高炉使用预还原烧结矿技术，即铁矿在烧结机上就发生部分 预还原的技术。由于烧结矿在烧结机上进行的预还原属于还原剂对铁矿粉的直接还原， 从而减少了高炉中发生的间接还原，所以可降低铁矿还原所用的燃料。此外，高炉喷吹含氢物质，强化氢还原也是当今研究的热点。高炉喷吹含氢物质 主要基于以下考虑：首先，无论从热力学还是从动力学条件上，高温下 H2 作为铁氧 化物的还原剂比 CO 更具优势；其次，氢还原的气态产物是水蒸汽而不是 CO2，故喷 吹含氢物质可减少高炉 CO2 的产生量，有效解决温室气体 CO2 的排放问题。有专家 认为，考虑到经济成本和安全性等方面，高炉不宜直接喷吹氢气，而是富氢介质，包 括天然气、焦炉煤气、废弃塑料等。高炉长寿、高效的运行离不开耐火材料。在本次大会上，联合荣大集团介绍了其 高炉用耐火材料的最新进展，包括快烘防爆铁沟浇注料与单铁口高炉铁沟储铁式改造 情况；高炉内衬湿法喷涂造衬技术和预挂渣皮的高炉冷却壁等。另外，为摆脱钢铁生产对焦煤的依赖，非高炉炼铁即非焦炼铁也是炼铁工作者间 讨论的热门话题。在本次炼铁大会上，有专家学者对 Corex、Finex、ITmk3、Hismelt、煤制气-竖炉等非高炉炼铁工艺进行了比较分析。 考虑到国外技术在我国的适应性，技术引进中受到的制约，有专家呼吁，我国应该开 发适应我国资源、装备、技术条件，有自主产权的非高炉炼铁技术。 未来高炉实现低碳炼铁展望未来高炉实现低碳炼铁展望1 前言 当前抑制地球变暖的焦点已转向 2020 温室气体中期减排目标的设定和 在 2050 年 CO2 类温室气体减排 50以上目标的确立。钢铁业对地球变暖的 影响较大，加之是日本的主要产业，因而社会关注度高。日本钢铁业的技术 开发卓有成效而使其技术水平处于世界前列，现在又迎来了技术开发的新机 遇。 然而，抑制地球变暖的研究开发也应考虑与包含自然界的社会整体的匹 配性、资源能源的有效利用及经济合理性，以便从根本上认定研发方向。现 在，计量钢铁产品和工艺价值的尺度一直在变化。为了抑制地球变暖，本文 针对最关键的炼铁领域概括了未来应考虑