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钢渣资源化技术及展望

中国冶金 2024年第10期 16-25页

作者：崔心宇那贤昭钢铁研究总院有限公司先进钢铁流程及材料国家重点实验室

随着中国钢铁产量不断提高，钢铁工业面临着严重的资源和环境问题，在钢渣的处理和利用方面尤为突出。目前的钢渣处理工艺中，钢渣热能大量浪费，金属铁回收过程能源消耗大；大部分钢渣填埋堆存，尾渣综合利用水平较低。“双碳”背景下... 详细信息

随着中国钢铁产量不断提高，钢铁工业面临着严重的资源和环境问题，在钢渣的处理和利用方面尤为突出。目前的钢渣处理工艺中，钢渣热能大量浪费，金属铁回收过程能源消耗大；大部分钢渣填埋堆存，尾渣综合利用水平较低。“双碳”背景下，发展低碳绿色钢渣资源化技术势在必行。总结了目前主流的钢渣处理工艺并分析讨论了不同方法的优缺点；归纳了钢渣主要的资源化利用途径，对近年来钢渣综合利用的技术进行分析。结合钢渣处理和利用现状，讨论并展望了钢渣资源化技术的发展方向。在“双碳”目标下，应该利用好熔融钢渣的热能，发展余热回收和热态钢渣提铁技术，利用钢渣碳化技术制备高附加值产品，实现热、铁、尾渣资源的全面回收与利用。

关键词：钢渣处理工艺余热回收综合利用 “双碳”目标

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氢冶金工艺技术发展现状及应用

钢铁 2024年第3期59卷 183-196页

作者：卢立金王海风王锋邱健平晓东钢铁研究总院有限公司先进钢铁流程及材料国家重点实验室北京100081 钢研晟华科技股份有限公司北京100081

钢铁行业为中国重要的经济支撑行业,也是主要的碳排放行业。氢能在冶金领域的应用是一种环保、高效的钢铁生产技术,是实现低碳发展的重要途经之一。在全面介绍富氢高炉、氢基直接还原、氢基熔融还原工艺的基础上,分析各种工艺在冶金工... 详细信息

钢铁行业为中国重要的经济支撑行业,也是主要的碳排放行业。氢能在冶金领域的应用是一种环保、高效的钢铁生产技术,是实现低碳发展的重要途经之一。在全面介绍富氢高炉、氢基直接还原、氢基熔融还原工艺的基础上,分析各种工艺在冶金工业的应用情况,并且系统探讨了各工艺的探索及实践。综合各种工艺的优缺点,分析了中国低碳背景下氢冶金的发展趋势。目前中国钢铁行业的生产还是以长流程为主,要实现2035年减排30%的目标,富氢高炉工艺可作为现阶段工艺技术改进的首选方向。但是富氢高炉工艺实现碳减排的能力比较有限,碳减排幅度为10%~20%,无法满足未来碳中和的目标。相比于富氢高炉工艺,氢基直接还原铁工艺的碳减排可达到50%以上,因此,氢基直接还原工艺可作为未来发展的主要路线。氢基熔融还原也有较好的碳减排效果,且生产出的高纯铸造生铁可用于高端铸件领域,但是目前对其研究不够充分,还处于基础研究阶段,与大规模的工业化生产还有较大的差距。氢冶金作为钢铁行业低碳绿色发展的重要途径,中国起步较晚且还面临基础研究薄弱、短期成本高等问题,随着绿氢产业的发展,绿色氢冶金将是未来钢铁行业绿色发展的重要方向。

关键词：氢冶金高炉富氢直接还原熔融还原

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氢基直接还原铁工艺技术及应用

钢铁研究学报 2024年第3期36卷 283-298页

作者：于樾王锋齐渊洪郑艾军李洋王中华钢铁研究总院有限公司先进钢铁流程及材料国家重点实验室北京100081 河钢集团宣钢公司河北宣化075100

氢基直接还原铁工艺是一种环保、高效的钢铁生产技术,具有广阔的应用前景。在全面介绍氢基直接还原铁工艺的基础上,重点分析了氢基还原气体的成分重整工艺在冶金工业中的应用情况、优缺点和适用性,主要包括水蒸气重整、部分氧化重整、... 详细信息

氢基直接还原铁工艺是一种环保、高效的钢铁生产技术,具有广阔的应用前景。在全面介绍氢基直接还原铁工艺的基础上,重点分析了氢基还原气体的成分重整工艺在冶金工业中的应用情况、优缺点和适用性,主要包括水蒸气重整、部分氧化重整、自热重整和二氧化碳重整4种重整方法。系统地探讨了中国氢基直接还原铁工艺的探索实践以及面临的机遇挑战,指出焦炉煤气自热重整制取还原气技术将在今后中国氢基直接还原铁中扮演重要角色。

关键词：重整方法天然气焦炉煤气氢基直接还原铁

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低温冶金理论、技术及未来发展

钢铁 2024年第9期59卷 71-83页

作者：郭培民王磊孔令兵赵沛中国钢研科技集团有限公司氢冶金中心钢铁研究总院有限公司先进钢铁流程及材料国家重点实验室

经过21年的研发，初步形成了低温冶炼理论体系，低温冶炼新装备、新工艺试验工程、生产线建设持续推进。与高温冶金相比，低温冶金过程耗碳少、化学热及物理热需求少。通过煤种、粒度、温度等工艺参数的改变，可控制自产煤气中CO2含量... 详细信息

经过21年的研发，初步形成了低温冶炼理论体系，低温冶炼新装备、新工艺试验工程、生产线建设持续推进。与高温冶金相比，低温冶金过程耗碳少、化学热及物理热需求少。通过煤种、粒度、温度等工艺参数的改变，可控制自产煤气中CO2含量。低温还原过程热负荷低于高温还原，通过上下加热为主、四周协同加热强化低温传热。提出了冷压球团-低温还原-电炉熔分钢铁冶炼新工艺流程，研制了低温还原反应新装备，开发了自产煤气低成本100%循环利用、低温还原炉废热梯级利用、抑制磷、硅还原等技术，实现了从原料预处理到炼钢过程的连续化（准连续化）生产，省去了烧结、焦化、氧化球团等炼铁工序和部分炼钢工序，实现了大幅度降低了冶炼能耗、煤耗、二氧化碳排放量以及炼钢过程的氧气和生石灰消耗。研制和建设了5万t/a级的低温还原炼铁新装备工业试验工程，打通了工艺流程、验证了冶炼各个装备，创造了吨金属煤耗300 kg的煤基炼铁流程新记录，得到低磷、低硫、低碳钢水。低温冶炼技术还在金属铁粉制备、含锌粉尘制备金属锌锭、钒钛磁铁矿、钛铁精矿粉、高磷铁矿、废旧电池回收、废轮胎回收领域等多个领域应用。利用可再生能源生物质或生物炭逐步替代煤粉进行低温还原，有望实现冶炼过程的近零碳排放，为冶炼“碳中和”提供一种有效的低成本可实施途径。

关键词：低温冶金炼铁炼钢碳中和生物质新工艺

熔融态铁氧化物碳氢还原热力学与动力学研究现状

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钢铁研究学报 2024年第2期36卷 150-162页

作者：卢立金王锋王海风邱健平晓东钢铁研究总院有限公司先进钢铁流程及材料国家重点实验室北京100081 钢研晟华科技股份有限公司北京100081

氢能在冶金领域的应用是实现低碳发展的重要途经之一。目前虽然在富氢高炉和氢基直接还原炼铁领域取得诸多成果,但在碳氢熔融还原炼铁仍有许多不足之处。通过分析碳、CO以及氢气还原熔融态铁氧化物的研究,总结熔融还原过程基本热力学特... 详细信息

氢能在冶金领域的应用是实现低碳发展的重要途经之一。目前虽然在富氢高炉和氢基直接还原炼铁领域取得诸多成果,但在碳氢熔融还原炼铁仍有许多不足之处。通过分析碳、CO以及氢气还原熔融态铁氧化物的研究,总结熔融还原过程基本热力学特点,并对影响动力学参数的因素进行分析。结果表明,在熔融温度(1369℃)以上氢气还原FeO在热力学上有一定的优势。还原温度高于1538℃,(即还原物和还原产物都为熔融态),还原气体流量为3 mL/min以及碱度为1.1~1.3时有利于熔融反应的进行。关于碳氢还原熔融态铁氧化物的研究还不充分,还需要进一步解析还原过程、限制环节以及微观机制等。

关键词：熔融还原氢冶金热力学动力学

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钒钛磁铁矿直接还原的研究与发展

中国冶金 2024年第2期34卷 1-8,51页

作者：王新宇赵海泉齐渊洪王锋钢铁研究总院有限公司先进钢铁流程及材料国家重点实验室北京100081 攀枝花学院钒钛学院四川攀枝花617000

钒钛磁铁矿是中国重要的特色资源,其高效清洁利用具有重要意义。由于钒钛磁铁矿结构复杂,铁钒钛等矿物紧密共生,导致其难冶炼、难利用。当前高炉-转炉工艺实现了铁和钒的利用,但钒资源回收利用率较低、环境污染较大、运行成本较高,且钛... 详细信息

钒钛磁铁矿是中国重要的特色资源,其高效清洁利用具有重要意义。由于钒钛磁铁矿结构复杂,铁钒钛等矿物紧密共生,导致其难冶炼、难利用。当前高炉-转炉工艺实现了铁和钒的利用,但钒资源回收利用率较低、环境污染较大、运行成本较高,且钛资源尚未获得利用。直接还原工艺可在提铁的同时富集钒、钛,被认为是实现铁钒钛综合利用的可行工艺。从还原机理、还原效率和还原结果等方面,分别对不同的固态还原剂和气态还原剂进行了对比,阐述了还原强化的效果与机理,介绍了还原-钠化-熔分耦合新工艺的探索和研究进展。基于低碳、节能、高效等理念,提出了将氢冶金技术应用于还原-钠化-熔分耦合工艺的设想,即氢还原-钠化-熔分耦合工艺,以及该工艺需要开展的研究内容。兼顾低碳、短流程、高效的氢还原-钠化-熔分耦合工艺发展前景可观。

关键词：钒钛磁铁矿直接还原还原剂短流程氢还原

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HF体系中AlF杂质的溶解度与纯化机理

化工进展 2024年

作者：申耀宗郭培民王磊孔令兵郭庆谢奕斌钢铁研究总院有限公司先进钢铁流程及材料国家重点实验室钢研晟华科技股份有限公司五矿铍业股份有限公司

为了解决现代铍冶金工艺中铍纯度低、铍收得率低以及危废渣量大等难题，团队聚焦铍冶金基础理论，提出了低温解离铍矿+物理纯化含铍化合物的提铍新方法。针对铍矿中含铝氟化物的除杂过程，在HF体系背景下，研究了AlF3杂质的溶解度规律... 详细信息

为了解决现代铍冶金工艺中铍纯度低、铍收得率低以及危废渣量大等难题，团队聚焦铍冶金基础理论，提出了低温解离铍矿+物理纯化含铍化合物的提铍新方法。针对铍矿中含铝氟化物的除杂过程，在HF体系背景下，研究了AlF3杂质的溶解度规律和纯化机理，从溶解度实验结果来看，AlF3直接解离出来的Al3+浓度和F-浓度是很低的，在10-5级别，难以形成AlF63-配合物，所以在H2O体系中AlF3的溶解度要低于在HF体系中的溶解度，而在HF-H2O-AlF3体系下，会形成F的配位离子，使原本不溶的AlF3反而有了一定的溶解度。以此为基础，采用低温煅烧的方式破坏H3AlF6结构，将H3AlF6分解成AlF3，避免了H3AlF6对AlF3溶解度产生的影响，从而解决了杂质的分离难题。

关键词： HF体系铍冶金绿柱石 AlF 溶解度

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不锈钢酸洗污泥对烧结性能及烟气成分的影响

烧结球团 2024年第4期49卷 121-129页

作者：刘文文齐渊洪李昊堃钢铁研究总院先进钢铁流程及材料国家重点实验室北京100081 山西太钢不锈钢股份有限公司技术中心山西太原030003

为探明不锈钢酸洗污泥对烧结性能及烟气成分的影响,本文在酸洗污泥基础性能分析前提下,首先开展配用酸洗污泥的烧结杯试验,掌握其烧结性能变化趋势,并对烧结矿的转鼓强度、矿相以及烟气成分进行了分析。研究表明,随着酸洗污泥配用量的增... 详细信息

为探明不锈钢酸洗污泥对烧结性能及烟气成分的影响,本文在酸洗污泥基础性能分析前提下,首先开展配用酸洗污泥的烧结杯试验,掌握其烧结性能变化趋势,并对烧结矿的转鼓强度、矿相以及烟气成分进行了分析。研究表明,随着酸洗污泥配用量的增加,烧结利用系数和成品率呈下降趋势。当配用污泥质量分数为5%时,烧结矿强度降低4.01%,烟气成分SO_(2)质量浓度升高5.79倍。酸洗污泥中CaF_(2)与CaO、SiO_(2)形成枪晶石,对烧结强度有较大影响,而CaSO_(4)在烧结过程的弱氧化气氛下分解逸出大量SO_(2)。在试验基础上开展配用酸洗污泥的工业试验,结果显示烧结混匀料中酸洗污泥配比的质量分数不宜超过1%。

关键词：不锈钢酸洗污泥烧结配料烧结性能转鼓强度烟气成分 SO_(2)

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电磁在线检测再生铝铸造流程中夹杂物的浓度与粒径分布

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中国冶金 2024年第6期34卷 136-143页

作者：鄢浩吴云飞王佳豪那贤昭王晓东中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京100049 钢铁研究总院有限公司先进钢铁流程及材料国家重点实验室北京100081

再生铝由于其绿色、环保、可循环利用等优点成为铝工业未来重要的发展方向,如何实现再生铝中夹杂物的检测和控制成为再生铝技术的研究重点。为研究再生铝铸造流程中夹杂物粒径和浓度变化趋势,通过基于电敏感区法的测量方法对再生铝铸造... 详细信息

再生铝由于其绿色、环保、可循环利用等优点成为铝工业未来重要的发展方向,如何实现再生铝中夹杂物的检测和控制成为再生铝技术的研究重点。为研究再生铝铸造流程中夹杂物粒径和浓度变化趋势,通过基于电敏感区法的测量方法对再生铝铸造流程中的夹杂物进行了测量。该方法具有实时、在线、定量测量的特点和优势。设计了可用于再生铝熔体夹杂物检测的测量装置,通过对采样管中凝固的铝液进行金相检测,验证该装置对夹杂物的“捕获”能力,并利用该装置对铸造流程中的夹杂物进行测量。结果表明,夹杂物的粒径分布范围由熔炼前的[20,70]μm降低至过滤后的[10,40]μm;熔炼后浓度最高的粒径由49μm(1.39×103个/kg)下降至静置后的39μm(1.03×103个/kg)以及过滤后的21μm(0.74×103个/kg);过滤后夹杂物的N20~N60指标较熔炼后分别下降了76%、91%、97%、98%、98%。研究结果对再生铝铸造流程及工艺的优化具有参考价值。

关键词：再生铝铸造流程夹杂物电敏感区电磁测量