钢铁行业二氧化碳捕集技术研究及应用进展

钢铁行业碳减排对我国实现双碳目标具有重要意义,也是国家实现碳中和承诺的主战场之一。系统综述了钢铁行业碳捕集技术的研究及应用进展,总结了钢铁行业碳排放特征,其中高炉炼铁工序是钢铁行业碳排放量最高的工序,其CO_(2)直接排放主要来源于高炉热风炉,占比高达30%左右。钢铁行业的碳捕集技术主要包括有机胺吸收技术、氨水吸收技术、变压吸附技术和钢渣矿化技术,但目前应用案例较少且规模普遍偏小。此外,还对新型有机胺吸收剂、改性分子筛材料等碳捕集材料的研究进展进行了系统总结。未来的研究应重点关注高炉煤气以及高炉热风炉烟气中的CO_(2)捕集,加强对相变吸收体系和催化辅助再生体系的研究,以解决吸收剂分相性能和黏度之间的平衡问题及催化剂稳定性问题,促进两者耦合应用;加强CO_(2)捕集利用一体化技术的研究,重点关注烟气-钢渣直接矿化技术和吸收-矿化一体化技术。

基于热-质平衡的液态钢渣改性剂添加量的研究

为了同时利用钢渣及其高温余热,以出炉温度为条件,建立热平衡和物料平衡,定量分析了粉煤灰与炼钢炉渣的质量比随着粉煤灰预热温度和改性反应温度变化的规律。得到了炉渣改性剂的添加比例和改性后炉渣的熔化温度之间的关系。工业验证实验结果表明,改性后的钢渣降低了CaO/SiO_(2)和游离CaO含量,不仅高效利用了熔渣显热,还提高了铁氧化物的回收率和钢渣的胶凝活性。

改性炼钢污泥催化剂的催化脱硝性能

选择性催化还原技术是工业烟气脱硝技术中最常用的烟气脱硝方法.但催化剂的制备过程较为复杂,并且制备成本较高.本文以钢铁企业在生产过程中产生的炼钢污泥作为原料,采用焙烧改性、硫酸改性和硫酸–焙烧改性三种不同方法对其进行处理,制备了一种用于选择性催化还原氮氧化物的新型催化剂.采用比表面积分析法(BET)、扫描电镜分析(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、X射线荧光光谱分析(XRF)和NH3程序升温脱附分析(NH_(3)-TPD)等表征手段,对改性前后炼钢污泥催化剂物理化学性质的变化进行分析研究.结果表明:催化剂的主要活性组分为Fe、Mn、V、Ti;焙烧改性对催化剂活性具有一定的提升效果,可以使催化剂中的Fe_(3)O_(4)转化为具有更好脱硝活性的α-Fe_(2)O_(3);硫酸改性后的催化剂具有优异的催化活性,300℃时可以达到88.5%的脱硝效率;硫酸改性改变了催化剂表面形貌,减小了晶粒尺寸,生成了大量的硫酸盐物种,给催化剂表面提供了更多酸性位点,从而促进催化性能的提升.该研究为低成本脱硝催化剂的开发提供了基础,促进了冶金工业的清洁生产.

一氧化碳还原热解硫酸镁制备高纯氧化镁

利用菱镁矿和工业纯硫酸制备七水硫酸镁,进一步脱水得到无水硫酸镁。以无水硫酸镁和CO气体为原料,经高温煅烧制备高纯氧化镁,考察硫酸镁粒径、CO气体流量、煅烧温度和煅烧时间对硫酸镁转化率的影响。通过单因素实验确定的最佳工艺条件为:粒径51.8μm,CO气体流量30 mL/min,煅烧温度800℃,煅烧时间2.0 h。样品氧化镁经X射线衍射和扫描电镜表征,纯度达到99%,其平均粒径为40nm,单分子表面为多孔蓬松状。经实验和动力学推导得到描述热解过程的经验方程,CO气体还原热解硫酸镁的动力学模型为收缩核动力学模型,热解表观活化能为234.055 kJ/mol,该模型表明热解过程中的控制步骤决定于氧化还原速率。

养殖场鸡粪废水厌氧发酵产氢性能

在养殖场鸡粪废水中添加米糠提高废水的碳氮比,以经过不同预处理的厌氧活性污泥为接种物,控制发酵温度为36℃,初始pH为5.0,考察污泥预处理及底物质量浓度对发酵产氢的影响,并分析液相末端产物及发酵液化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)去除率.研究结果表明,污泥的最佳预处理方法为热处理(100℃下加热15 min),发酵累积生物气产量和氢气产量分别为1 781和1 082.8 mL,是未处理组的2.52和5.85倍;鸡粪废水的适宜质量浓度为10 218 mg/L,此时氢气产量为185.1 mL/g,由Gompertz模型对产气量进行非线性拟合得拟合方程,说明该模型可很好地模拟发酵产氢过程;发酵结束后液相末端产物主要转化为乙酸和丁酸等挥发性有机酸,在不同底物质量浓度下COD去除率随底物质量浓度先增加后减小,在质量浓度为10 218 mg/L时达到26.9%.

“双碳”目标下钢铁企业低碳发展的技术路径

为落实国家“碳达峰、碳中和”发展目标,解决钢铁行业低碳发展过程中面临的瓶颈和难题,展开了一系列政策、技术和行动方案的研究.对比国内外钢铁企业碳排放强度的现状及变化趋势,分析了引起碳排放强度差异性的原因,并给出我国钢铁工业“碳达峰、碳中和”发展的总体方向.解析了中国钢铁工业及国内大型钢铁企业的“碳达峰、碳中和”目标及实施方案,并重点基于某大型钢铁企业当前生产、装备、工艺流程、碳排放实际情况,在充分考虑了未来产能装备、工艺变革、技术创新、能源转型等方面规划的基础之上,制定了具体的低碳发展技术路线图,为我国钢铁企业落实国家“碳达峰、碳中和”目标提供了示范和引领.路线图指出,该企业低碳发展将经历“碳达峰平台期、稳步下降期及深度脱碳期”三个阶段,通过实施铁素资源优化、流程优化重构、系统能效提升、用能结构优化、低碳技术变革、产业耦合降碳六大技术路径,建设碳排放数据管理体系及钢铁产品全生命周期(LCA)碳足迹两大平台,实现2025年碳排放总量较峰值降低10%,2030年碳排放总量较峰值降低30%,最终在2050年实现碳中和,并详细阐明了该企业对各技术路径的规划目标,测算了各减碳技术路径实施后带来的碳减排量期望值,比较了不同技术路径在不同发展阶段所带来的减碳效果.最后,结合该企业低碳发展技术路线图的制定和实施过程,提出我国钢铁企业低碳发展的建议.

钢铁工业低碳绿色发展路径与实践

在全球进入低碳发展的新阶段的背景下,分析了不同时期的技术变革影响世界钢铁工业中心转移的历史发展趋势,提出了在全球碳中和背景下钢铁工业所面临的机遇与挑战.从国际、国内钢铁工业低碳发展现状出发,结合中国典型钢铁企业的绿色制造实践,及低碳发展规划,阐述了当前中国钢铁行业在低碳绿色发展方面所做出的探索与贡献,为钢铁企业助力国家“碳达峰、碳中和”目标的实现提供实践案例.建议未来发展路径可从四方面开展,一是在“十三五”超低排放成效的基础上向减污降碳过渡,推广烧结烟气循环及高比例球团冶炼等技术;二是实施以氢能为中心的能源结构的变革,开展多元化制氢技术,并配套加氢站网络的建设,加速绿色物流体系的构建,并在探索氢冶金技术的实践中引领行业发展;三是打造低碳绿色产业生态圈,从整个产业链、上下游协同出发,开发全生命周期评价平台及产品,并结合上下游重点企业全面推进绿色制造;四是行业突破性技术研发,加强产学研合作,整合全球创新资源.最后,在上述低碳发展路径的基础上,提出未来钢铁行业需要重视的发展建议.

高炉煤气水解-氧化耦合脱硫技术中试研究

钢铁行业是我国国民经济重要的支柱性产业。2021年我国粗钢产量居世界第一。在火电行业全面推进超低排放后,钢铁行业成为工业部门最大的大气污染排放源,工艺产污环节多、污染物排放量大。钢铁企业“三气”中高炉煤气占64%,是产量最大的可燃气体,产量高达8000~10000亿m^(3)/a。针对高炉煤气气量大、成分复杂、硫含量低的特点,研发了高炉煤气水解-氧化耦合脱硫技术,并通过高炉煤气脱硫中试平台评价了中试系统的运行效果。从中试运行效果看,特制的双层预处理剂有效去除了高炉煤气中的粉尘和HCl,降低了杂质对水解催化剂的影响;针对高炉煤气研发的水解催化剂可实现COS的高效脱除,同时大大延长了使用寿命,整个中试期间始终未在水解塔出口检出COS,且水解塔的压降低于3 kPa;通过对工况和催化剂添加量的精准把控,脱硫效率在95%以上,氧化脱硫系统运行平稳。中试系统的脱硫效率可满足高炉煤气应用端高炉热风炉的超低排放要求,且压力损失低,同时也验证了脱硫技术和反应器设计的合理性。

钢铁行业烟气净化催化剂的研究现状及展望

烟气污染物治理是钢铁行业一直以来面临的难题,经过“十三五”阶段的技术发展,现有烟气净化工艺已能够满足超低排放标准。但随着“十四五”的到来,以及“双碳目标”的提出,钢铁行业烟气污染物治理将面临标准更严、范围更广以及碳排放更低等一系列挑战。结合钢铁行业烟气污染物净化存在的问题,介绍了烟气净化催化剂的研究现状及改进方向,对如何提高烟气脱硝催化剂的低温活性、抗毒性、寿命以及成本等方面进行了总结与展望。在烟气污染物深度、低碳治理方面提出应加强非常规污染物(CO、二噁英、VOCs等有机污染物)治理与多污染物协同治理路线,并对催化剂研发方向提出建议。

硫酸盐还原菌处理镍磁黄铁矿硫酸浸出废水

从高碑店污水处理厂的活性污泥中分离纯化得到硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria,SRB),并以稻壳作为吸附载体将其固定在连续上升流厌氧填充床反应器中,处理镍磁黄铁矿硫酸浸出废水中的金属离子,同时研究不同进样速率下SRB对Ni2+和Fe2+的去除率及出水pH的变化。实验结果表明:当废水中Ni2+和Fe2+初始质量浓度分别为190 mg/L和110 mg/L、进样速率为2 200 mL/(d.L)(水力停留时间630 min)、pH为5.6时,出水中Ni2+和Fe2+质量浓度分别为0.4～1.0 mg/L和0.3 mg/L,去除率(质量分数)在99%以上;单位反应器容积对Ni2+和Fe2+的去除率分别可达418～684 mg/(d.L)和242～396 mg/(d.L),且处理效率稳定;出水pH达到7.2,且稳定运行。随着进水速率的增加,Ni2+和Fe2+去除率逐渐降低,当进样速率增大到9 000 mL/(d.L)(水力停留时间130 min)时,SRB对Fe2+的去除率在90%左右,而Ni2+的去除效率仅为75%;出水pH仅能达到6.4。

烧结烟气选择性循环技术与应用

烧结烟气循环技术是钢铁烧结工序提质增效、降低烟气综合治理成本的有效技术手段,中国科学院过程工程研究所开发应用的烧结烟气选择性循环节能减排技术,通过工艺技术创新和关键设备优化,首次实现了节能减排增产多功能耦合,并成功应用于河钢邯钢。长期运行结果表明,技术运行效果优于设计值,实现烟气量减排20.4%,固体燃耗降低9.44%,烧结矿产量提升6.9%,吨矿CO_(2)排放强度降低13.1 kg,NO_(x)减排20.9%,CO减排23.3%,二噁英减排33.9%,减污降碳协同治理效果显著。

密闭式空气冷却器应用现状和展望

在电力、冶金、化工等工业领域,循环冷却水系统是不可或缺的重要系统,开放式凉水塔是目前应用最多的冷却器形式,但其蒸发损失较大,使得循环冷却水系统成为工业领域重点耗水单元之一。随着国家水资源形势愈加严峻,节水要求愈加严格,密闭式空气冷却器以其节水、高效等优点,逐渐受到广泛的关注和开发。将目前应用的密闭式空冷器分为了干式、湿式和干湿联合三大类,并重点分析了后两类空冷器的结构、原理和性能特点,提出蒸发型空冷器通过充分利用水的相变潜热,大幅提高了换热效率,最具有开发潜力,通过适合水膜成形的基管形状选择,增大水膜换热面积,采用亲水涂层等方式最大化强化水膜蒸发传热,并控制蒸发结垢,是未来进一步提高空冷器传热能力和换热稳定性的重要开发方向。

基于微电解技术的焦化废水强化预处理实验

以微电解技术为核心,耦合Fenton氧化-絮凝沉淀工艺对焦化废水进行强化预处理实验。结果表明,在最佳反应条件下,微电解反应对焦化废水COD的去除率达到20.2%,反应后系统Fe2+可达到410 mg/L,而耦合Fenton氧化-絮凝沉淀后对COD和挥发酚的去除率平均分别为37%和34%,B/C指标提高了50%,平均达到0.39,有效提高了焦化废水可生化性,但对氨氮去除效果不明显。

钢渣在环境污染治理中的资源化利用

钢渣是炼钢过程中产生的固体废物，炼制1吨粗钢约产生100-150kg的钢渣。钢渣分为转炉渣和电炉渣，两种钢渣一般都是缓冷冷却制成的。“十一五”期间，我国钢渣产量由2006年约5863万吨增至2010年约8147万吨，钢渣利用率由10％提高到21％，累积堆存量已达29623万吨（不包括2006年之前累积量）。尽管钢渣的综合利用率有所提升，但累积堆存量很高，仍需进一步开发钢渣再资源化，进行深度综合利用。

典型循环冷却水系统节水技术研究

钢铁企业是用水大户,循环冷却水的消耗占用水量的一大部分。对钢铁行业典型的循环冷却水系统进行分类和介绍,分析了冷却循环水损失的途径以及相关的节水技术,对循环冷却水节水技术的发展方向进行了展望。

镀锡生产线含锡废液处理技术探讨

分析了镀锡生产线含锡废液的性质,采用中和、沉淀方法对含锡废液中的锡进行回收,回收率达98%以上。对沉淀产物进行成分和物相分析,发现其性质与锡泥性质一致,可实现资源化回收利用,用于生产高附加值金属锡,并达到回用要求。

不溶性阳极镀锡工艺典型污染物控制技术

分析了目前不溶性阳极镀锡生产过程中典型污染物的产生及分类。结合现场生产实际提出了针对典型污染物产生的控制技术,包括电镀液中有害金属离子的去除、油类污染物的控制,含锡泥液的资源化利用,镀锡过程清洁生产对策等。

新型铁碳活性焦处理工业废水的应用分析

介绍了新型铁碳活性焦相对传统微电解填料具有的优点及其在污水处理中的应用,分析了铁碳活性焦微电解技术的反应机理及影响因素,并对如何提高废水的综合处理效率进行了探索。

如何构建和完善民生新闻传播平台

在网络覆盖率日益增长的今天,便捷的网络信息化技术成为人们生活中必不可少的工具之一,支撑着社会诸多行业进行改革,对民生新闻传播也提出了愈加严格的要求。因此,本文从构建民生新闻传播平台入手,结合民生新闻传播平台运行意义,简要分析了构建民生新闻传播平台的方法,论述了完善民生新闻传播平台的措施。

钢铁行业低碳技术应用现状与展望

在总结了国外低碳排放项目和国内各大钢企的碳达峰与碳中和的技术节点和低碳技术手段的基础之上,从碳减排、碳零排和碳负排三个层次划分梳理当今钢铁行业的众多低碳技术,并对各个低碳技术的碳排放削减量、成熟度和推广时间进行归纳.在碳减排方面,通过优化工艺和流程再造减少钢铁行业生产过程中的二氧化碳排放,如高炉炉顶煤气循环技术;在碳零排方面,利用氢气或清洁电能减少或者替代高二氧化碳排放因子煤炭/焦炭的使用,从源头上降低二氧化碳的排放,如氢冶金技术;在碳负排方面,主要从高碳排放强度高炉炼铁工序进行二氧化碳捕集,分别在钢厂内进行自身绿色循环利用和在厂外进行化工联产制造高附加值化工产品(如甲醇乙醇等),对靠近油田的钢材实施二氧化碳地质封存,在末端上降低二氧化碳的排放.