氧气转炉用石灰石代替石灰造渣炼钢

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1、氧气转炉用石灰石代替石灰造渣炼钢（一）立项依据与研究内容　　1.项目的立项依据　　工业革命发生200多年来，科学技术高速发展，使地球面貌发生了天翻地覆的变化，创造、积累了巨大的财富，使人类进入了工业化社会。但是，在各种产业蓬勃发展的同时，也发生了众多的环境生态问题，引发了公害和污染，特别是温室气体的大量产生，使地球气候发生了变化，灾难性天气现象频发，给人类的生存带来了危害。另外，由于人类对自然资源的掠夺性开采使用，地球上各种有用资源逐渐枯竭，人类本身能否持续发展也成为了问题。有鉴于此，社会发展模式在观念上有了更新，要求产业部

2、门在为人类生活提供更多更好的产品的同时，要善待地球保护环境，合理利用能源资源，为后代留下适当的生存空间，肩负起使文明社会持续发展的责任。可以这样认为，人类已经从过去单纯地追求工业文明逐渐地转向了同时追求生态文明，在发展观念上更为成熟，并且在各方面开始了大规模的有关生态文明的科学研究和工程实践。　　在追求生态文明的工程实践中，节能减排是重要的一环。我国从上世纪七、八十年代开始，就颁布了一系列的法律法规，对环境保护和节约能源做出了规范，引导我国工业生产走节能减排可持续发展之路。在过去30多年的大规模发展中，我国各工业部门在取得长

3、足发展的同时，在环境保护和节约资源能源方面也都做出了显著的成绩，但是无论从推广实施范围上，还是在技术水平上，与世界先进水平都还有很大的差距，对于实现工业生态化还任重道远。特别是规模在世界遥遥领先、高能耗、高污染的产业部门，更有责任开发新的生产方法和技术推进节能减排，为保护地球做贡献。　　我国钢铁工业在世界同业中规模最大，粗钢产量已经连续十几年居世界首位，近年来已占到了全世界年产量的40%以上，2010年达到了6.2亿吨。我国在未来的十年中还将高速发展，国内市场需求将继续增加，因此国内粗钢产能将进一步扩大，产量也将进一步增加。

4、由于钢铁工业是高能耗、高污染产业，在钢铁生产过程中进行节能减排，对实施生态环境保护、构建循环经济社会、促进人类社会可持续发展都有重要的意义。钢铁工业是一个漫长的原料加工产业，从铁矿石始到钢材止，要经过多道工序，化学物理变化和生产方法多种多样。对于从铁矿石生产粗钢的长流程中的转炉炼钢过程来说，从1856年贝塞麦酸性转炉发明以来的150多年间，在方法、设备、技术、规模和操作上都有了翻天覆地的进步，在国内外技术先进的钢铁企业中可以看到，转炉炼钢过程已形成了现代化的模式，体现出了人类的智慧和科学的力量，令人赞叹。　　但是，仔细研究转

5、炉炼钢的造渣原料准备和吹炼的过程，可以看出还存在着明显的非理性或是非科学的做法。申请人从建立节能减排生态化工业模式的角度经过多年的研究后发现，在“煅烧石灰--氧气转炉炼钢”这条工业链上，存在着生产方法上的错误和大量的资源能源浪费，其主要表现如以下所述。　　（1）逻辑理论上的误区　　1）现在氧气转炉炼钢使用石灰作为造渣剂，石灰不是天然矿物，是石灰石经煅烧生成的产品。从能量消耗的角度看，工业生产石灰的煅烧温度一般在1200℃左右，但石灰生成后必须降至接近常温才能往转炉料仓运输，而在转炉内又要升温到炼钢温度，这一过程浪费热能增加了

6、CO2的排放。虽然国内外一些先进的石灰煅烧回转窑可以回收石灰降温过程的放热，但工业装置的余热回收效率一般都只有30～40%，而相当多的石灰煅烧窑又根本没有余热回收装置，因此可知能量的浪费不可小视。　　2）石灰煅烧出炉后会很快吸收空气中的水和CO2，生成氢氧化钙和碳酸钙，在潮湿阴雨的天气和长时间堆放尤甚。石灰入转炉后又要吸热分解排放出所吸收的水和CO2，然后在转炉内升温到1000℃左右排出炉口。这个过程也要浪费能量增加CO2的排放。　　3）炼钢去除铁水中的杂质元素是一个氧化反应过程，却不使用具有氧化性的石灰石而使用中性的石灰去

7、造高氧化性渣，这也不符合逻辑。对照炼铁过程，虽然高炉内需要还原性气氛，但是却使用着具有氧化性的石灰石做造渣原料，由此可见炼钢过程没有理由不使用石灰石来加快转炉内的氧化过程。　　4）几十年来，炼钢业界为加速化渣而研究如何得到高活性石灰，曾进行了长期不懈的努力，但许多工厂仍然为石灰化渣不好而困扰。石灰石颗粒的煅烧过程，从动力学上看其应该按照未反应核模型所指示的规则进行，即从表及里一圈圈地放出CO2成为石灰。石灰在生成的一瞬间活性最大，但当从外向里的传热持续进行、石灰石块内部都放出CO2烧成石灰的时候，表面已经生成的石灰肯定已经过

8、烧，因此煅烧石灰过程很难生产出最高活性的石灰，石灰石块的分解模式与获得高活性石灰的要求有矛盾。即使是这种有限度的活性石灰，冷却后在转炉中再次加热时，由表及里还要再次被加热而更加过烧。因此可以断定，这种生产方式不可能得到最高活性的石灰参与化渣。　　5）迄今为止的炼钢学理论都在叙述生烧石灰不利