建议推广氧气转炉用石灰石代替石灰造渣炼钢节能减排[2]

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1、建议推广氧气转炉用石灰石代替石灰造渣炼钢节能减排北京科技大学冶金与生态工程学院李宏Tel：010-62334059,13331098178，E-mail：lihong@metall.ustb.edu.cn1、意义节能减排是我国工业生产部门当前的最重要工作之一，钢铁生产过程的节能减排，因其工业规模巨大、污染严重和耗能多而具有更重要的意义。本人从建立生态化工业的角度，经过多年的研究，发现在“煅烧石灰—氧气转炉炼钢”这条工业链上，存在着大量的资源能源浪费，为解决这一问题，提出了“一种在氧气转炉中用石灰石代替石灰造渣炼钢”的新方法，一改几十年来

2、在石灰窑中煅烧石灰，然后把石灰送往炼钢转炉作造渣剂的生产模式，而把石灰石直接加入炼钢转炉，在炉内烧成石灰做造渣剂，把复杂的生产过程简单化，消除了“煅烧石灰—氧气转炉炼钢”过程间的资源能源浪费，并可以减排大量的粉尘和CO₂,获得燃料CO。这一方法于2009年4月申请了中国发明专利，2010年4月、5月分别在河北省的石家庄钢铁有限责任公司、武安鑫山钢铁公司成功地进行了工业试验，证明了这一炼钢方法安全有效可行。2、现行转炉炼钢生产模式和新方法的比较图1中粗线所框是钢铁生产过程中的炼钢工序的位置，现行的转炉炼钢生产模式在加入铁水的同时，要加入石

3、灰等造渣，加入冷铁料以降低炉温。铁矿粉炼焦煤烧结炼焦烧结矿焦炭炼铁石灰石铁水石灰等炼钢冷铁料钢坯轧钢钢材图1钢铁生产过程及其中炼钢工序的位置石灰是造渣原料，由石灰石煅烧而成，在现行生产模式下从石灰石到在转炉中转变为炉渣的过程如图2所示。石灰石煅烧炉CO₂大部分排放加热石灰降温吸潮炼钢转炉铁水+冷铁料H₂O石灰粉尘排放炉渣粉尘图2现行生产模式下从石灰石到在转炉中转变为炉渣的过程由图2可见，从石灰石到在转炉中转变为炉渣的过程中有大量的能量浪费和CO₂排放，一百多年来这种情况一直没有改变。本人提出的新方法，着眼于消除图2过程中的能量浪费和CO

4、₂排放，生产过程如图3所示。可见不仅消除了上述的问题，还能够从CaCO₃分解的CO₂与铁水反应中得到CO，作为能源和化工原料。由比较可知，这是一种清洁、优越的生产方法，对于中国来讲，因钢铁产业规模巨大而更显其意义重大。CO石灰石炼钢转炉回收铁水+少量冷铁料炉渣图3新方法模式下从石灰石到在转炉中转变为炉渣的过程1、预期的经济和环境效益按照新方法用石灰石代替全部石灰，因此可以减少使用高价的冷铁料，用铁水来代替，这样可以使原料成本降低，回收煤气的炼钢厂还将大幅度增加煤气回收量，即使非常保守地计算，也可使吨钢成本节约20元以上。如果全国都采用这

5、种模式生产且回收煤气，按转炉钢产量为5亿吨/年计算，将减少冶金石灰生产约2500万吨/年，石灰生产过程带来的大量污染可以消除，而无须安装环保装置；转炉炼钢成本将节约100亿元以上/年，钢铁企业可显著增加收益；增加回收的煤气按CO计算可达1200万吨以上/年，作为燃料和化工原料，相当于几个天然气田的年产量；减少CO₂排放2000万吨以上/年，相当于从炼铁到炼钢过程排放CO₂的2%左右。由于许多钢铁公司的设计就是考虑使用一部分冷铁原料，因而如果采用新方法，则铁水量不足，那么可以用石灰石代替一部分石灰，也可以收到可观的经济效益和环境减排效果。

6、2、现在本研究的进展和前景在工业规模的试验之前，笔者在实验室里已经进行了多年研究，成果如表1所示。表1迄今为止实验室研究取得的成果专利申请发明人：李宏、曲英名称：一种在氧气顶吹转炉中用石灰石代替石灰造渣炼钢的方法中国专利申请号：200910082071.X申请日期：2009年4月22日论文投稿作者：李宏、曲英论文名：氧气转炉用石灰石代替石灰造渣炼钢节能减排初探中国金属学会会刊《中国冶金》杂志约稿拟发表日期：2010年8月迄今为止进行了两次工业试验，武安鑫山钢铁公司铁水量充足，炼钢转炉容量为35吨，试验进行了3炉，把所需石灰全部换成石灰石

7、后热量过剩，因此又加入了5%的冷铁料才达到热平衡，第二阶段优化试验方案近期将进行；石家庄钢铁公司铁水量不足，需要加入冷铁料，炼钢转炉容量为60吨，试验进行了4炉，冷铁料加入比为10%~14%，石灰石加入比为40%~80%，现在该公司高炉正在大修，铁水量不够而采用原方法操作，约定完成大修后继续优化试验。两家公司的试验结果表明，冶炼过程转炉状况与完全使用石灰时基本相同，终点钢水成分合格，操作如过去一样简单，因此可以按照新方法投入正常生产。试验结果汇总如表2所示。表2已进行的工业试验的基本情况参与试验公司试验日期转炉吨位石灰石加入比冷铁料加入

8、比试验炉数评价石家庄钢铁公司10.04.0760吨40%~80%10%~14%4操作正常钢水合格武安鑫山钢铁公司10.05.2535吨100%0~5%3石家庄钢铁公司的试验中，还对转炉排气中的CO浓度的变化