低碳减排的绿色钢铁冶金技术研究

低碳减排的绿色钢铁冶金技术研究

郑军强

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摘要：在钢铁行业长久的发展过程中,应突出低碳减排等理念,结合该行业的环境治理模式,综合考虑低碳减排等技术的研发现状,明确掌握其发展趋势。在可持续发展理念的推广过程中,社会各界的环境保护意识随之加强。钢铁行业的能源消耗总量较大,在钢铁冶炼过程中,主要污染物为废气。为了加大对生态环境的保护力度,有效减少空气污染问题,应坚持低碳减排基本原则,发挥绿色钢铁冶金技术的实用价值。

关键词：钢铁行业；低碳减排；绿色钢铁冶金

引言

钢铁冶金生产需要消耗大量的能源资源，还存在大量的废弃物排放，不仅严重威胁自然生态安全，还引发全球气候异常。伴随着传统能源的过度消耗，出现了资源紧张现象，使得生产成本越来越高，同时伴随而来的气候变化，已经成为全人类关注的焦点问题。我国传统钢铁企业由于生产粗放、污染排放超标，单是二氧化碳的排放量就约占全国排放总量的12%，为此国家制定出台了“节能减排”、“环境监督保护”等多部法律法规，倡导发展绿色钢铁工业，严格落实低碳减排要求，以实现可持续发展。绿色钢铁冶金技术是实现这一要求的关键依托，钢铁冶金企业必须积极引进、合理使用。

1低碳减排理论基础

对于低碳减排等理论方面的内容可以将其分为两个组成部分，以节能减排和低碳经济为主，坚持严格性与严谨性的基本要求，使两项顺序安排具备合理性。在初期发展过程中，突出节能减排这一重点，全面降低碳排放，并完成相应的低碳目标，推动低碳减排工作的落实。在能源的使用过程中，应加强管理，采用技术创新的形式，坚持合理的基本原则，最大程度上减少对能源和材料的使用，尽可能地减少损失。在减排操作过程中，以污染物、重金属物质、污染性气体和放射性物质为主，应减少物质的排放，避免对环境造成污染。

在低碳经济发展过程中，通过对行业制造技术的全面创新，可在政策支持下对现有的经济发展状况予以突破。在创设新型经济发展模式时，减少废气的总体排放量。鉴于此，应突出清洁能源的作用，扩大清洁能源的使用。通过全面创新生产制度，在改善传统生产模式时，坚持低碳经济发展目标，实现人与自然和谐发展的目标。

2绿色钢铁冶金的主要技术手段

2.1液压系统的绿色化处理

钢铁冶金行业要做到低碳减排，必须重视机械设备的绿色化设计，液压系统作为支撑整个钢铁冶金生产系统中传输动能、设备衔接、操作控制的关键部分，其在运行过程中负荷较大，也容易发生故障导致润滑油泄漏污染环境。所以在液压系统的设计和运转中，钢铁冶金企业要以绿色环保为指导，选择设计上适合生产工况，符合绿色生产要求的设备，液压系统应使用高品质、抗磨耐高温且无毒、无害，不会对环境造成污染的液压油。同时应提高密封技术和密封工艺水平，对关键的油封、轴承、关键运转环节等部件和位置进行密封和润滑，提高其使用安全性；使用期间还应注意加强对液压系统的日常检查和维护保养，预防和降低“跑冒滴漏”现象的发生，保证钢铁冶金生产的环保性。

2.2动力系统的减震与降噪

动力系统驱动整个钢铁冶金生产设备系统的运行，主要为发动机和发电机组，动力系统的动能来源于大量的能源消耗，运行过程中会释放大量的热，产生较大的震动及噪音。为实现降噪，减少能源消耗，电力系统可以借助先进的吸声技术来处理，如选用小容量消声器，外部覆盖件采用塑料、铝合金或尼龙等轻质材料，降低设备自重避免振动噪音过大。为节能降耗，还可以协调售电公司，提高新能源电量输配比例，降低火电输配比重；采用新能源供电技术，将生活办公区、生产区照明及浴池改为光伏供电。对于发动机系统，需要设计高精密的齿轮箱、减速器，设计牢固的支撑架并使用具有较好抗震性能的弹性部件。选择安全区域动力安置系统及相关设备，使用高性能的隔音材料进行隔挡，也可以降低噪音污染。

2.3生产系统的智能化控制

工业4.0时代，智能制造和生产管理成为行业发展的主流趋势，依托自动化设备，人工智能、大数据、光学机电一体化技术和物联网等先进技术，可以实现高精度的能源供给和原材料配比，全面、高效的自动化生产，现场或远程对生产运行统一监管控制，从而避免能源的不合理消耗及原材料的浪费，减少污染物质排放量；同时减轻人员工作压力，减少人工成本支出，实现节能降耗和较好的经济效益，这也是推进绿色钢铁冶金发展的有效途径。如采用智能配料技术、智能辊压技术；实现复制自动造球、实现回转窑窑内温度视频检测；风量平衡采用智能化控制系统，稳定生产过程，降低劳动强度；同时达到提质降耗的目的。

2.4碳捕集和存储技术

随着钢铁冶炼工作的开展，可收集并封存操作阶段产生的二氧化碳，也是其中一种减少排放量的方式。欧盟国家的二氧化碳排放炼钢工艺研究项目，可将碳捕集与存储技术融入其中。

目前，在使用碳捕集与存储技术时，通过收集相应的二氧化碳气体，可在设置完善的管道设施时，将其输送至地下。或利用船舶等设备，将二氧化碳深埋于海底，从而在一定程度上减少二氧化碳等气体的排放量。

需要注意的是，在封存处理阶段收集的二氧化碳气体，由并未得到有效处理，所以，获得的治理成效并不具备实际效用，需要进一步发展碳捕集与存储技术，为其提供充足的发展空间和创新支持。

3低碳减排绿色钢铁冶金技术的发展建议

3.1基于CCU利用冶金废弃制造化工产品

在二氧化碳气体的控制方面，可发挥碳捕集、封存等技术的实用价值，并达到良好的碳减排效果。在碳捕集与封存技术的作用下，可对收集的废气进行二次利用。随着化工产品生产与制造项目的落实，可为废气使用提供相应支持。

在二氧化碳捕集、利用、封存等技术的发展过程中，我国钢铁企业在积极探索，明确钢铁化工的发展模式。例如，四川达州某地，某钢铁集团在发展过程中，利用转炉煤气和焦炉煤气，实现了甲醇的生产作业，集团年产量高达10万t。在与部分公司建立合作关系时，以乙醇制备项目为主，其年产量同样得到提升，每年可达300t。

3.2以氢代焦发展低碳高炉炼铁技术

中国铸造领域中，高炉技术的地位是绝对的。对此，我国在进行低碳钢生产过程中需要以低碳高炉技艺为基础，以氢化焦、铁焦与窑炉气体三者反应的方式，减少钢铁生产过程中的碳排放量。比如，我国的传统钢铁制造行业中，若把来自焦炭气体中利用的氢气视为高炉炼造中氢气的源头，即为生产制造路径中产生的一定的焦炉气体，在一定程度上可以大幅度降低碳排放总量。

3.3核能制氢的不断发展

核电及制氢工艺的安全性，是国际社会一直以来面临的重要问题，依靠超高温核反应堆工艺的发展，其在一定程度上获得了前所未有的突破。

我国高温气冷堆的相关研究领域已经实现了自制，相关分析表明，一座60万千瓦高温的气冷反应堆生产铸铁，每年可节约二氧化碳约100万吨，且在生产、制氢及炼铁过程中的60万千瓦高温气冷堆机组，同年至少可以降低将近300万吨的碳排放量，这对目前低碳减排任务的实现是极可观的一个数字。

目前，位于世界前列的低碳排放举措及工艺方法则是高温气冷堆技术。预计在2025年，将正式建成50万座示范工程高温冷气堆。

结语

当前，钢铁行业低碳减排问题上升到了一定的高度，传统炼铁技术高炉模式的革新与进步亟待实现。在结合各方面技术的前提下，增加清洁能源资源的使用效率，缩小化石等能源的使用范围和频率，提高化石燃料重复利用率和二次废弃净化效率，方能护航冶金行业，为国际社会环境保护与地球生态作出贡献。

参考文献

[1]刘红潇.低碳减排的绿色钢铁冶金技术研究[J].冶金与材料,2022,42(3):55-56.

[2]鲁亮松.低碳减排的绿色钢铁冶金技术要点探讨[J].冶金管理,2022(11):10-12.