钢铁冶金清洁生产中的新技术和新工艺

钢铁冶金清洁生产中的新技术和新工艺

李斌

李斌

酒钢集团榆中钢铁有限责任公司甘肃兰州730104

摘要：钢铁产业在快速发展中，越来越多先进技术和新工艺应用其中，促使钢铁工业发展了不同程度上的变革。在可持续发展背景下，传统的钢铁冶金生产工艺局限性较大，存在能耗大、污染重的问题，迫切的需要进一步改进和完善。故此，为了实现这一目标，推行钢铁冶金清洁生产，应用更多新技术和新工艺，满足企业生产需要的同时，切实提升资源利用效率，减少对环境的污染和破坏，推动钢铁工业可持续发展。本文就钢铁冶金清洁生产进行分析，探究新技术和新工艺的应用，要求改善当前钢铁冶金生产现状，推动钢铁工业健康持续发展。

关键词：钢铁冶金；清洁生产；新工艺；能源结构

经济高速增长背景下，人们物质生活水平显著提升，各种基础设施的建设和完善同时，对于人们赖以生存的环境却带来了不同程度上的污染和破坏，在一定程度上制约人类社会可持续发展。在当前时代背景下，资源短缺，环境持续恶化，钢铁工业首当其中，如果仍然采用传统的生产工艺和发展模式，将制约钢铁工业发展，为生态环境带来更大的负面影响。所以，需要大力推行钢铁冶金清洁生产，应用更多新技术和新工艺，通过创造性思维来优化钢铁工业生产活动，降低资源消耗的同时，从根本上保护生态环境。尤其是近些年来我国针对钢铁冶金清洁生产颁布了一系列政策和制度，促使产业机构调整和升级，工艺和技术的创新发展，带来了可观的经济效益和生态效益，对于钢铁工业健康持续发展具有经济意义。

一、能源结构的优化改革

钢铁冶金工业能源消耗量较大，对于生态环境带来的负面影响较大，大力推行钢铁冶金清洁生产是必然选择，而实现这一目标就需要对现有的能源结构进一步优化和调整。通过新技术和新工艺的应用，改善当前资源利用率偏低的局面，合理调整能源和资源比例，并且通过技术创新开发可替代的清洁能源[1]。

（一）资源和能源比例结构调整

首先，炼铁前应该严格遵循规章制度和技术标准，持续优化炉料结构，推行提升高炉熟料比，确保全精料入炉，有助于改善高炉炉料结构，提升产铁量。此外，焦化厂可以稳定尺寸、降低灰分，在一定程度上促进入炉矿品位得到相互提升。同时，大力开发合理经济炉料配比，在炼铁中大力推行三脱技术，即脱硫、脱磷和脱硅，从源头上保障铁水质量，提升炼铁品质。通过炼铁炉料结构调整，可以提升生产品质的同时，提升资源利用效率，减少铁渣排放，带来更大的经济效益和生态效益。

推行富氧高煤量喷吹技术，是当前改善能源结构，节能降耗的主要技术，在实际应用中可以有效满足钢铁生产需要，调整能源和资源比例，推动钢铁冶金工业产业结构升级优化。当前，西方发达国家对于大喷煤量技术的科研力度不断加强，而我国宝钢企业在这一方面占据绝对优势，喷吹煤量可以维持在200kg/t左右[2]。

（二）能源替代

伴随着工业发展，能源和资源总量急剧减少，环境污染问题愈加严重，为了推动钢铁冶金工业健康可持续发展，不得不寻找新型替代能源，以此来满足个工业生产的同时，降低污染物排放。同时也是兼顾经济效益、社会效益和生态效益的一种有效思路，有助于节能降耗，推动社会均衡发展。通过新能源开发，可以降低废弃物排放，维护生态平衡。减少CO2废气排放，可以从源头上降低污染物排放量。这样可以在满足工业生产需要的同时，减少天然气、石油等资源不可再生能源消耗，将为留给后代人们，推动人类社会可持续发展。当前很多科研人员将重点放在氢还原铁矿石研究领域，以求改变当前钢铁冶金生产中对于铁矿石的过分依赖，改善温室效应[3]。

塑料工艺的发展，以其独特的优势广泛应用在社会生产生活中，每年会产生大量的废塑料。通过实践证明可以了解到，高炉喷吹塑料是当前处理废塑料的有效途径，节能降耗的同时，带来更加可观的经济效益和生态效益。由于废塑料中的成分以高分子碳氢化合物为主，是钢铁冶金生产中重要的还原剂。究其根本，是由于废塑料和重油成分相近，发热量大概在37MJ/kg-1左右，煤中的碳氢低、发热量低，所以煤炭置换比1.3，废塑料置换比为1，经过分选后，将其中不含氯的废塑料粉碎处理，将其送入到贮仓中等待喷吹处理。对于部分薄膜废塑料，可以在粉碎的同时熔融，通过急冷处理后产生2mm～4mm左右的小球，送入到贮仓库等待喷吹[4]。对于部分高氯废塑料，通过回转窑加热脱氯处理，粉碎成2mm～4mm左右的供喷。废塑料小颗粒伴随着热风进入到高炉中，碳氢发生反应后生成H2O和CO2，在提供热量支持的同时，进入到风口前端和焦炭发生反应，生成的H2和CO物质，逐渐上升还原铁矿石，具有和煤粉同样的作用，实现废塑料的回收和利用。对于高炉喷吹废塑料的价格来看，相较于石油和煤炭资源而言，成本更低，具有节能降耗的效果。并且在生产中不会产生有害气体，可以实现钢铁冶金的清洁生产，带来更大的经济效益和生态效益。

二、钢铁冶金工艺的优化

钢铁工业发展中，由于工业能耗大、污染严重，生产工序繁多，需要材料反复的加热和冷却，在一定程度上加剧资源损耗，还会产生大量的固体废弃物，污染生态环境。世界各国对此投入了大量的科研力量，以求推动钢铁生产工艺流程，逐渐从传统松散型朝着现代紧凑型方向发展，从源头上降低能源消耗，降低环境污染，从而实现钢铁冶金的清洁生产。

（一）废钢的回收利用

钢铁冶金工业发展的同时，废钢量随之增加，具有较为可观的可再生性。面对当前能源紧张的现状，应该尽可能的将废钢材料回收利用，是钢铁冶金工业未来发展的主要趋势。以废钢为主要原料的生产流程，比例逐渐增加，减少铁矿石的应用。废钢回收利用，主要是通过电弧炉炼钢、精炼、连铸机对应轧制设备工序构成，可以带来可观的经济效益和生态效益。但是，需要注意的是，由于废钢种类繁多，成分复杂，难以同纯净优质钢水相契合，所以需要根据生产需要适当加入稀释剂[5]。

（二）熔融还原/直接还原生产

熔融还原和直接还原工艺在实际应用中，是一种非高炉法炼铁工艺，可以对传统工艺流程进一步精简化，降低生产成本的同时，带来更大的经济效益和生态效益。相较于传统工艺而言，可以降低生产成本，缩短生产时间，推动生产工艺发展和完善。当前较为成熟的熔融还原工艺主要是以Corex法为主，节省资源的同时，优化生产工艺，尽可能减少生产过程中的污染物排放，满足钢铁冶金清洁生产需要。

结论：

综上所述，现代钢铁冶金工业发展中，为了降低能源消耗和环境污染，应该大力推行钢铁冶金清洁生产，应用更多新技术和新工艺，通过创造性思维来优化钢铁工业生产活动，采用替代型能源，降低生产成本，要求从源头上保护生态环境，推动钢铁冶金工业健康持续发展。

参考文献：

[1]王晨越，庄重瑞.钢铁冶金清洁生产新工艺探索[J].中国金属通报，2017，31（08）：60-61.

[2]牛福生，倪文，张晋霞，范敦城.中国钢铁冶金尘泥资源化利用现状及发展方向[J].钢铁，2016，51（08）：1-5+10.

[3]张新法，黄财德，于立友，郝银贵.新常态下钢铁冶金企业安全生产的挑战和机遇[J].冶金经济与管理，2016，19（01）：24-27.

[4]万延林.自动化技术在钢铁冶金行业的应用及未来发展[J].中国高新技术企业，2015，11（15）：44-45.

[5]王厚昕，姜周华，梁连科，李阳.钢铁冶金清洁生产中的新技术和新工艺[J].材料与冶金学报，2016，21（04）：252-257.