钢铁冶金流程及节能技术研究

钢铁冶金流程及节能技术研究

王文杰

九冶建设有限公司   陕西   712000

摘要：一直以来，钢铁行业始终在我国占据着关键地位，由于钢铁厂数量比上年增加，钢铁产能增加，以及高炉炼铁各工序引起的一些能耗变化。虽然烧结和球团工艺的能耗有所下降，但焦化和高炉工艺的能耗却不降反升。在这种情况下，在钢铁冶炼生产过程中迅速引进节能技术是对钢铁厂的巨大挑战，也是钢铁厂结构调整、实现现代化和提高市场竞争力的可行途径。

关键词：钢铁冶金；流程；节能技术

引言

随着工业化的进程，人类社会对自然资源的需求日益增长，钢铁冶金工业在其中扮演着重要角色。然而，钢铁冶金工业的发展也带来了一系列的环境问题，如废弃物排放、能源消耗等。近年来，节能理念逐渐被广泛接受，旨在通过技术创新和环保措施，减少冶金过程中的环境影响。

1钢铁冶金流程

近些年，钢铁产业规模持续扩大，能源消耗量逐年上涨，始终保持持续增长的状态。另外，从整体上来看，钢铁生产具有漫长的流程，其中包括多项工序，复杂程度较高，所以在实际生产中，能源过度损耗以及物质排放的问题，具有较大的发生概率，因此将会引发比较严重的环境污染。在低碳经济背景下，企业也要从该方面入手，在钢铁生产中，通过循环流程的运用，从而改善现阶段钢铁生产的问题，优化无比排放，从而显著提高资源利用率。循环钢铁流程具有明显的应用优势，不仅整个流程节奏快，各个环节比较紧凑，而且具有动态化的特点，能够控制具体的能源损耗，实现良好的废物利用成效，保障资源的利用效率保持在较高水平。

2钢铁冶金节能技术

2.1低碳高炉炼钢技术

为了实现可持续发展，钢铁行业在低碳高炉炼钢技术方面需要加大研发和应用的力度。主要包括优化炉料结构、提高高炉煤气利用效率、推广废渣资源化利用以及增强高炉脱硫除尘技术。通过减少高炉炉料中的焦炭含量，采用高品质生铁和粉煤热解气等新型炉料，可以降低炉内碳含量，减少二氧化碳排放。此外，引入精细分类配料系统，实现炉料的精准配比，提高炉内冶炼效率，减少能源消耗。传统高炉炼钢过程中，大量的煤气未能得到充分利用，直接排放造成能源浪费。因此，发展高炉煤气的综合利用技术尤为重要。通过煤气净化、脱硫脱氮等技术手段，将煤气中的有价值组分分离出来，用于发电、制热或化工等领域，实现能源的多元利用。在高炉冶炼过程中，会产生大量的废渣，如高炉炉渣和炼钢渣等。这些废渣中含有丰富的铁、钢和其他有价值的元素，可以通过磁选、浮选等技术进行回收和利用。同时，废渣还可以作为建材原料或道路基础材料，降低对自然资源的依赖，实现资源的循环利用。

2.2绿色浸出技术

绿色浸出技术是一种以环境友好性和资源利用效率为核心关注点的固体物质提取技术。相比传统的浸出技术，绿色浸出技术采用各种创新方法，旨在减少对环境的负面影响，并提高目标金属、稀土元素等的回收率。常见的绿色浸出技术有超临界流体提取、电化学浸出、超声波浸出等。超临界流体指的是在高压高温条件下，达到临界点以上的流体。通过使用超临界流体作为溶剂，可以提高目标金属物质的溶解度和扩散速率，从而增加提取效果。电化学浸出是利用电解质溶液中的电流作用于固体物质以促进金属离子在电极表面的溶解和沉积，实现金属的提取，该技术具有反应条件温和、无污染、可循环利用溶液等优点。绿色浸出技术是一种以环境友好性和资源利用效率为中心的提取技术，这一项技术主要应用于提取金属矿石中有价值的金属，能够实现高效率、低成本和可持续发展的目标，而且这一项技术在冶金行业当中的应用前景还在不断扩大。

2.3烧结矿余热回收技术

在烧结过程中，改进余热回收技术的措施包括研究和供应国外先进技术，以及通过自主研发引进技术创新。在余热回收中，一般只能回收余热，即从蒸汽和电力中回收余热。在中国钢铁行业，余热回收系统通常安装在烧结炉的圆形冷却器中，用于回收余热。圆形冷却器最初是为矿石烧结设计的，但耗气量大、空气损耗高，无法满足回收再利用要求。烧结余热回收系统由冷却器、余热回收锅炉、涡轮机和余热发电机组成。与传统的余热回收系统相比，其优点是几乎没有空气损失，气体与固体之间有充分的热交换，热烟气的能量含量高。如烟气总温度在150～200℃之间，余热回收率则比传统系统高30％～40％。

2.4非焦煤制气+气基竖炉直接还原技术

非焦煤制气+气基竖炉直接还原是一种结合了两种技术的钢铁冶炼方法，它使用非焦煤进行制气，并将产生的合成气用作还原剂，在气基竖炉中直接还原铁矿石。其中，非焦煤制气是一种将非焦煤转化为合成气的冶炼过程，非焦煤首先经过气化反应，通过控制温度和气氛，将非焦煤转化为一氧化碳（CO）和氢气（H2）等合成气，作为替代高炉煤气的燃料，供给炼铁过程中的热能需求。而气基竖炉直接还原是一种冶炼炉型，它通过在炉内将铁矿石与还原剂接触，直接将铁矿石还原成金属铁。在这个过程中，合成气被引入气基竖炉底部，与铁矿石反应生成金属铁。相比传统的高炉炼铁方法，气基竖炉直接还原可以利用合成气进行还原，无须焦炭作为还原剂。这项技术能够利用非焦煤等廉价资源进行钢铁生产，降低了生产成本，由于使用合成气进行还原，减少了对焦炭等传统原料的需求，有助于减少环境污染和温室气体排放。此外，气基竖炉直接还原还可以适应不同类型的铁矿石，提高了原料的适应性和灵活性。

2.5真空冶金技术

真空冶金技术是一种在真空环境下进行金属冶炼、合金熔炼和材料处理的现代冶炼技术。在传统冶炼过程中，金属与氧、氮等气体接触时易发生氧化、脱挥发和夹杂物形成等问题，影响冶金产品的质量。而在真空环境下，可以有效降低氧、氮等杂质元素的含量，减少金属的氧化和夹杂物形成。真空冶金技术具有去除杂质、防止氧化、减少挥发、环保节能等特征。这一项技术广泛应用于钢铁、有色金属、粉末冶金等领域。例如，在钢铁冶金中，真空冶炼技术可用于去除气体夹杂物和清除钢液中的硫元素；在有色金属冶金中，可应用于高纯铜、高纯铝等特殊材料的生产；在粉末冶金中，可以通过真空烧结等技术获得高密度和高性能的粉末冶金制品。

2.6核能制氢技术

核能制氢技术是一种具有前景广阔的钢铁冶炼节能环保技术。它利用核能提供的高温高能量条件，通过核能反应将水分解成氢气和氧气。这种技术的关键是利用核能反应产生的热能以及适当的催化剂，促进水的分解反应。核能制氢技术产生的氢气可以作为还原剂，取代传统的焦炉煤气或天然气，用于矿石还原过程。与传统的还原方法相比，核能制氢技术具有更高的效率和更低的碳排放。此外，该技术还可以解决传统钢铁冶炼过程中的环境污染问题，减少大气中的温室气体排放，为实现清洁、高效的钢铁生产贡献力量。

结语

目前，我国钢铁技术不断发展、演变和升级，为钢铁行业发展提供了重要契机。但是，当前钢铁行业在很多方面存在技术问题，并不能满足当前钢铁行业的需求。因此，钢铁企业在钢铁生产中应采用多种方式，提高冶金、工艺的配比。同时，研发部门和相关人员应密切关注节能技术，确保将相关技术的研发作为提高钢铁生产质量和效率的前提。

参考文献

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[3]赵明珠.钢铁冶炼系统中的节能技术应用[J].山西冶金，2020,43(02):170-171+177.