钢铁工业如何在高炉炼铁过程减少碳排放量？

当前，钢铁工业发展的主题是高效、低碳和绿色，而炼铁工序是钢铁工业能源消耗和碳排放最多的工序。为有效应对温室效应和实现社会的可持续发展，减少高炉炼铁过程的CO2排放成为人们研究的热点。 本*文`内/容/来/自:中-国-碳^排-放“交|易^网-tan pai fang . c o m

在全球努力减少温室气体排放的大背景下，国内外正积极开发减少CO2排放的技术，主要集中于研究高炉使用新型炉料、高炉喷吹含氢物质和高炉炉顶煤气的循环利用等方面。 本%文$内-容-来-自；中_国_碳|排 放_交-易^网^t an pa i fang . c om

热压含碳球团。高炉上部炉料的还原性对提高炉身效率和促进间接还原具有决定性作用，因此高炉应尽可能使用高还原性炉料，以降低高炉燃料比和焦比，从而达到减少CO2排放的目的，实现高炉低碳化操作。 本`文@内/容/来/自:中-国^碳-排-放^*交*易^网-tan pai fang. com

较早开发的含碳球团是冷固结含碳球团，主要应用于直接还原和熔融还原中。冷固结含碳球团较小的高温强度限制了它在高炉的大量使用。另外，大量黏结剂的加入会增加高炉渣量，提高高炉燃料比，而且对高炉冶炼非常不利。近年来，在冷固结含碳球团的基础上，热压含碳球团被成功开发。热压含碳球团是利用煤的黏结性，将煤粉和含铁粉料黏结成块，避免了黏结剂的使用。利用煤的黏结性不但改善了含碳球团的物理性能，而且使球团中煤、矿颗粒接触更加充分，改善了含碳球团的高温冶金性能。

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根据实验室相关研究，热压含碳球团具有较高的抗压强度，明显优于冷固结球团，而且具有良好的还原性、低的还原粉化率、较低的还原膨胀率、优良的熔滴性能，配加热压含碳球团对高炉综合炉料的透气性有一定的改善作用。 内-容-来-自；中_国_碳_0排放￥交-易=网 t an pa i fa ng . c om

多流体高数数学模拟表明，使用热压含碳球团后，高炉炉身温度水平明显下降。与现行常规操作基数相比，使用30%热压含碳球团时，热空区温度下降约200℃。研究结果显示，随着热压含碳球团使用量增加，生铁产量上升而渣量下降，当使用30%的热压含碳球团时，生铁产量上升4.9%，渣量下降10.4%。更高的生铁产量是随矿焦比增大，更多的含铁原料可以加入高炉造成的。在使用热压含碳球团的情况下，中脉石含量较低，而且焦比降低。更少的脉石进入炉内，从而减少了渣量。随着热压含碳球团加入量的增加，热压含碳球团中带入的碳成比例地增加。虽然煤粉的喷吹量被保持不变，但随着生铁产量的增加，喷煤比有了轻微的降低，高炉焦比明显地降低，总还原剂比也呈一定的下降趋势。 内/容/来/自:中-国-碳-排-放*交…易-网-tan pai fang . com

高反应性焦炭。高炉铁氧化物直接还原反应的进行取决于碳的气化反应，即取决于焦炭的反应性。使用高反应性的焦炭可使碳气化反应在较低温度下提前进行，进而降低热空区的温度水平。为大幅削减高炉生产中的二氧化碳排放量，节省能源，以及使用劣质普通煤和低品位矿石增强应对资源危机的能力，改善高炉内铁矿石还原反应效率，高反应性焦炭被认为是一种新的高炉原料。相关研究表明，若使用高强度高反应性焦炭可使热空区温度降低约200℃，还原剂比将降低约60 kg/t，炼铁工序CO2减排超10%。

高反应性焦炭是煤和铁矿石事先粉碎、混合、成型后，用连续式干馏炉加热，将其中的铁矿石还原成金属铁、煤结焦的复合球块料，以此大幅提高弱黏结煤和低品位铁矿石的使用比例。相比较而言，JFE开发的碳铁复合炉料技术具有较大的优越性，可使用低级煤作原料，使用独立的竖炉生产，生产和产量可灵活控制，产品的反应性相对更高，强度比普通焦炭约高一倍，具有较好的应用前景。但将碳铁复合炉料实际应用于高炉炼铁生产，须解决复合炉料的结构和成分优化、复合炉料的碳化和还原、高炉布料和操作制度优化等关键问题。

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