废钢-电弧炉炼钢流程和循环经济

分析了世界和中国电炉钢的发展以及废钢-电弧炉炼钢流程的资源和能源特征,得出该流程是有利于循环经济和环境保护的生产流程。2003年世界电炉钢比达33.1%,我国电炉钢比仅为17.6%,根据我国的资源和能源条件,随着能源结构的改善和废钢积累量的增加,我国废钢-电弧炉炼钢流程有较大的长远发展空间。

在电弧炉中连续炼钢作业的康斯迪工艺

康斯迪工艺提出了电炉炼钢新概念:即利用电弧炉排出的高温废气对送往炉中的炉料进行连续预热。由于排放的烟尘非常少及噪音小,所以钢厂内外的环境得到了改善,还降低了电耗及减小了对供电电网的冲击。

“中国式”电炉炼钢流程碳排放特点及其源解析

电炉炼钢流程,因其注入过多铁水在中国并未发挥减碳作用,本文称其为"中国式"电炉炼钢流程.对此,本文在建立研究边界的基础上,结合排放因子法,构建了"中国式"电炉炼钢流程的碳排放桑基图,探寻碳排放的路径.结果显示:采用"中国式"电炉炼钢,吨钢CO_2排放量为3.070 t.其中,电炉炼钢工序CO_2排放量最大,为1.400 t.特别地,代替废钢加入铁水导致CO_2排放1.419 t.分析发现:中国钢铁企业处于成长期,废钢指数小,废钢资源不足;废钢回收利用系统不完善;工业用电价格高.这些因素造成电炉炼钢流程采用了过多的铁水进行冶炼.

“双碳”背景下低碳排炼钢流程选择及关键技术

“碳达峰”、“碳中和”是一个总体的宏观概念,为中国未来经济与环境发展提供了笼统的理论框架与基本理念.基于“双碳”目标的深度解析,中国钢铁行业处于“碳锁定”状态,只有同时进行技术和制度变革才能实现“碳解锁”.结合当前钢铁工业生产结构、冶炼原材料供应、冶炼能源、节能减排水平以及CO_(2)排放现状,给出了合理的碳达峰时间及峰值.未来二三十年中国钢铁生产主要流程依然是长流程和短流程并存,氢冶金技术还难以进行工业生产,提升全废钢短流程炼钢的比例是降低碳排放的主要措施.从长远来看,长流程中炼铁工艺由碳还原逐渐向氢还原是大势所趋,炼铁工序的产品将由原来的高碳铁水转变为低碳铁水或直接还原铁(DRI),具有较高脱碳的转炉炼钢就没有明显优势,发展电弧炉炼钢流程是必然选择.但实现“碳中和”还要依靠氢冶金,碳捕集、利用与封存技术的发展和应用,以及制度的变革.基于近年在全废钢电弧炉相关方面的理论研究、装备开发与实践的深入研究,针对全废钢电弧炉冶炼工艺存在的问题,开发了一系列关键技术,实现在全废钢条件下满足当前连铸生产工艺节奏以及钢液质量的控制,为全废钢电弧炉的发展提供理论支持.

海绵铁在电炉上的应用试验

在３ｔ电弧炉上应用海绵铁试验生产４０Ｃｒ和２０ＣｒＭｎＴｉ钢锭，两次试验测得的海绵铁回收率分别为８０．１４％和７８．３４％，低于一般废钢回收率。试验证明，海绵铁能够稀释钢中Ｓ、Ｐ等有害残余元素，适合于生产优质钢，其用量以不超过２０％为宜。

超高功率废钢预热型直流电弧炉物料优化计算模型

为实现废钢预热型超高功率电弧炉各种钢铁料的合理配比,以配料成本最低为目标,建立了配料和合金化优化模型。同时,为了优化冶炼参数和各项消耗指标,对物料平衡和热平衡进行了计算。物料平衡计算结果显示,金属收得率为96.4%,等效石灰消耗量为34.1 kg/t钢,与实际生产指标相符;根据实际冶炼平均总电耗为360 kW·h/t钢进行的热量平衡计算结果显示,熔化期的热量损失占全部热量损失的80%以上,主要原因是电弧辐射散热太多。通过提前造泡沫渣埋弧加热减少辐射散热,以及调整竖井内废钢的布料方式使高温烟气与废钢充分换热,提高废钢预热温度,可将电耗控制在340 kW·h/t钢以下。

国内电炉钢发展现状与应用前景

通过电炉钢与转炉钢能耗对比,突显了电炉钢的节能与环保优势,同时介绍了国内外电炉钢应用现状。随着社会工业化的发展所带来的钢铁积蓄量的增加,以及电炉钢技术的不断完善和发展,加之迎合国家低碳经济政策的实施,国内电炉钢发展具有广阔前景。

电弧炉冶炼高碳高磷废钢工艺

提出并实践了电弧炉冶炼、熔毕碳高达１．３０％～１．５０％、磷毕０．１２０％～０．１５０％的农用废铜的全套工艺、操作要点及注意事项。对有关的理论问题进行了初步的探讨，工艺简单又实际，经济效益显著。木工艺特别适用于广大的西北、中原、东北等地区在用废铜的冶炼。

电炉直接利用Cr-Ni不锈钢除尘灰的试验分析

Cr-Ni不锈钢冶炼过程中每吨不锈钢产生30～40 kg的除尘灰,其中含有大量氧化铬、氧化镍、氧化铁等金属氧化物,研究回收除尘灰中金属元素的技术具有重要意义。在分析研究国内外除尘灰回收利用技术的基础上,通过热力学计算分析,提出将除尘灰压球后,直接装入电炉,利用碳硅还原除尘灰中的金属元素。对此技术在160 t电炉内进行前期试验研究,由试验结果可知,铁的回收率与试验熔清碳含量、硅铁加入量、渣碱度、温度等没有直接的关系,铬、镍的还原率受上述因素影响较大。

中国现代电弧炉炼钢废钢快速熔化技术进展

在钢铁行业结构转型关键时期,提高电弧炉短流程工艺比例是降低钢铁行业温室气体排放、脱碳化的有效措施。为了推动短流程炼钢工艺发展,近年来电弧炼钢在废钢快速熔化方面取得明显进展。在回顾前人对废钢熔化速率研究的基础上,全面概述了废钢熔化机理以及影响因素,并结合近年来国内电弧炉炼钢在装备、工艺以及技术上就废钢快速熔化方面取得的进展,探讨了制约电弧炉废钢快速熔化的限制性环节,为废钢快速熔化在电弧炉炼钢装备、工艺、技术方面未来发展提供可行方向。

电弧炉炼钢多氯萘的排放及影响因素

多氯萘(PCNs)是新持久性有机污染物(POPs),于2015年被列入《斯德哥尔摩公约》.电弧炉炼钢是PCNs的排放源之一,然而目前对电弧炉炼钢厂PCNs排放的研究相对较少,且当前关于电弧炉炼钢中PCNs等POPs的研究也主要集中于冶炼过程,而忽略了原料预热过程中PCNs的排放.电弧炉炼钢行业近年来使用高温废气在废钢入炉前对其进行预热,以减少入炉后的升温时间,从而降低能耗.然而预热阶段的温度、原料、气氛等条件适宜PCNs等POPs的生成,因此废钢预热阶段可能是电弧炉炼钢过程中POPs排放控制的重要工艺段.随着我国废钢产量的增加,电弧炉炼钢的市场份额将逐步增加,深入认识电弧炉炼钢过程中PCNs等POPs的排放水平、影响因素,控制电弧炉炼钢过程中PCNs等的生成和排放是我国履行国际公约、降低POPs健康风险有待解决的问题.本研究针对我国典型电弧炉炼钢厂预热阶段展开研究,阐明了电弧炉炼钢厂预热阶段排放的烟道气中PCNs这类新POPs的排放水平和特征,提出电弧炉原料预热过程是PCNs的重要排放源,发现原料净化对预热过程生成PCNs影响显著.为电弧炉炼钢过程POPs的管控提供理论依据,为实现电弧炉炼钢行业绿色可持续发展提供重要信息.

“双碳”目标下钢铁行业控煤降碳路线图

钢铁行业的低碳绿色转型和率先煤耗和碳排放达峰,将对我国实现整体碳达峰目标和经济高质量发展作出重要贡献.基于碳排放-能源集成模型,对我国钢铁行业“双碳”目标下控煤降碳路径开展情景研究.结果表明,我国钢铁行业很有可能在“十四五”前期实现碳达峰,峰值16.4~16.7亿t(含过程和间接排放),作为主要消费能源的煤炭也将一起达峰,峰值4.6~4.7亿t标煤(含焦炭),在最激进的强化情景2035年煤炭消费和碳排放将降至2020年的38%和49%;粗钢产量很大程度上主导了钢铁行业的碳达峰进程,推进全废钢电炉短流程和加大废钢利用是碳达峰阶段最主要的控煤降碳措施.基于预测结果提出的钢铁行业控煤降碳路线图显示,需求侧方面,粗钢产量在不考虑“双碳”目标约束的情况下也会随工业化、城镇化水平逐渐达到发达国家水平而达到峰值并开始下降,新能源相关基础设施建设在实现碳中和期间带来的钢材需求增长体量相对有限;技术进步方面,推广长流程节能降碳技术应用是短期内性价比较高的措施,应重点推进高炉高效喷煤等技术的应用,同时增大高炉球团矿平均配比,远期碳捕集封存技术将具有较大的碳减排潜力;产能结构方面,推进全废钢电炉短流程是钢铁行业在碳达峰阶段的主要措施,到“十四五”末期电炉钢占比将提高至15%~20%,在碳中和目标下氢冶金是唯一具有超低碳排放潜力的生产工艺,在未来随着可再生能源或余热余能生产的绿氢供应量提高,氢冶金将成为与基于废钢的电炉短流程并重的钢铁生产工艺.