低碳減排的綠色鋼鐵冶金技術

陳銀龍

（河鋼宣鋼技術中心質檢站，河北 張家口 075100）

鋼鐵冶煉行業是能耗大戶，同時也是污染大戶，習近平主席在氣候變化巴黎大會開幕式重要講話中莊嚴承諾：中國將于2030 年前后使二氧化碳排放達到峰值并爭取盡早實現，2030 年單位國內生產總值的二氧化碳排放比2005 年下降60%～65%。為盡快達到這一目標，鋼鐵冶金行業，必須立足低碳減排，大力提升發生綠色鋼鐵冶金技術，才能更好地順應時代發展潮流，綠色、健康、可持續發展。

1 發展綠色鋼鐵冶金技術的必要性

鋼鐵冶金行業是建筑行業、軍工行業、制造加工行業的基礎，對整個社會經濟的持續健康發展有著非常重要的作用。但長期以來，我國鋼鐵冶金行業一直存在嚴重的污染問題，即便是目前已經引進了大量先進的設備、技術，污染問題一直沒有得到有效解決，依然存在粉塵污染、水體污染、噪聲污染、生產設備能耗過大等一系列問題。在經濟效益的趨勢下，很多鋼鐵冶金行業過于注重生產效益和生產速度，在低碳減排方面沒有下足功夫。大力發展綠色鋼鐵冶金技術，可將低碳減排理念、綠色設計理念、綠色材料、綠色能源等，全部融合到整個綠色鋼鐵冶金生產過程中，形成一個綠色環保的閉環系統，既能有效降低環境污染，減少能源消耗，還能提升生產效率，從而獲得更大的經濟效益，促使綠色鋼鐵冶金行業走可持續發展道路。

2 綠色鋼鐵冶金的關鍵技術

綠色鋼鐵冶金是目前鋼鐵冶金領域發展的主要方向和目標，鋼鐵冶金中需要用到大量礦產資源、能源等，且生產工序眾多，每個環節都有很大是低碳減排空間。綠色鋼鐵冶金的關鍵技術主要體現在以下幾個方面：

2.1 液壓系統綠色技術的應用

綠色鋼鐵冶金機械設備設計是提升低碳減排的關鍵，液壓系統則是鋼鐵冶金生產的關鍵系統，液壓系統是否符合綠色發展理念的需求，直接關系到鋼鐵冶金行業低碳減排的最終效果。因此，在液壓系統設計和生產中，要注重綠色環保技術的應用，從生產工藝和運行過程同時入手，選擇高質量、高性能的液壓油，保證所選擇的液壓油無毒、無害、無污染，即便發生泄漏，也不會對周圍的生態環境造成任何影響。同時還要加大密封技術和密封工藝的應用力度，最大限度降低液壓系統發生滲漏的概率，提升鋼鐵冶金生產中液壓系統運行的安全性和環保性。

2.2 吸聲和減振技術的應用

動力系統是鋼鐵冶金生產的關鍵系統，鋼鐵冶金過程非常復雜，需要達到一定的溫度之后，才能將鐵礦石熔化，去除雜質，提煉出鋼鐵材料。其中電力是鋼鐵冶金中需要的主要能源，為降低電能消耗量，在選擇和建設電力系統時，必須選擇采用綠色、先進的吸聲和減振技術的系統應用[1]。比如：對吸聲技術而言，可采用容量比較小的消聲器，同時搭載全臺塑料風扇和罩殼，以降低電力系統在運行中形成噪聲。融合冶金機械設備的基本情況，在選擇H 型鋼的基礎之上，運用鋁合金材料和尼龍材料，以降低機械設備自重，減少能耗，也可以達到很好的節能效果。

2.3 控制系統

控制系統、人工智能、大數據等控制系統的相互融合可以實現鋼鐵冶金機械設備持續、穩定、安全、可靠運行。鋼鐵冶金設備成本高，輕易不會更換，但可以在原設備上進行升級改造，將人工智能技術、大數據技術、互聯網技術、虛擬化技術等融合到鋼鐵冶金機械設備上，利用光學機電一體化技術和冶金機械科學系統相互融合，以提升機械設備運行的智能化、智慧化、數字化水平，實現“無人值班或者是少人值班”，也有助于節約能源，降低能耗，也是綠色鋼鐵冶金發展的關鍵技術。

3 提升綠色鋼鐵冶金技術低碳減排效果的方法

3.1 合理調整產品結構，優化生產流程

在鋼鐵冶金生產中，需要利用大數據技術，全面收集國內外鋼鐵市場的發展動態，積極吸收國內外先進的冶金生產技術和綠色發展理念，再結合本企業的發展現狀，進行集成和創新，調整鋼鐵冶金產品的生產結構，不僅能契合時代發展的需求，而且還能提升生產質量、降低能耗、節約成本、提升附加值、提高技術水平。促使鋼鐵冶金企業能夠在激烈的市場競爭中占得一席之地。

按照鋼鐵冶金流程工程學原理和現代化鋼鐵廠工藝流程的發展態勢，積極吸取德國、日本等發達國家在綠色鋼鐵冶金技術方面取得的經驗和成果，盡可能做到鋼鐵冶金生產流程更加緊湊，更加合理，更加流暢。此種生產流程，可有效降低能耗，并打造一個高效率、低能耗、低成本、綠色無污染的鋼鐵冶金生產系統，更好的順應中國鋼鐵工業先進生產力的發展方向。具體而言，需要積極淘汰那些性能滯后、存在安全隱患的工藝和設備，如：小焦爐、小高爐等，建設起大型焦爐、高爐[2]。同時優化鋼鐵冶煉模式，取消混鐵爐，最大限度上縮短鐵水的運輸距離和時間，提升鐵水進入轉爐的溫度。全面優化軋鋼系統產品結構，逐步淘汰落后的軋制生產線，加強鋼坯熱裝熱送，提升熱軋鋼工序綜合成材率。

3.2 改善高爐原料結構，加強鐵水處理

大量研究和實例表明，在鋼鐵冶金生產中，科學合理地改善高爐原料結構，可有效提升入爐礦和焦炭的質量。比如：精料技術對高爐煉鐵的影響率達到70%，而高爐操作和設備更新的影響率只有30%，因此，要想達到低碳減排的效果，提升綠色生產水平，就必須合理改善高爐原料結構，盡量采用精料，既能降低冶金過程形成的污染量，而且還能降低能耗，對綠色鋼鐵冶煉有非常重要的作用。

加強對鐵水的預處理，可大幅度提升鐵水進入轉爐的質量，目前各行各業對高純度鋼鐵的需求量與日俱增，對鐵水處理質量提出了更高的要求。鐵水預處理包括三項內容，脫硅預處理、脫磷預處理、脫硫預處理。鐵水通過三項處理之后，轉爐的冶煉功能將會得到進一步簡化，直接進行脫碳和升溫處理即可，無需再進行復雜的工序轉換。加強鐵水預處理，既能有效提升鋼水的純凈度，為實現低磷、低硅、低硫鋼鐵生產提供良好的技術條件；而且還能大幅度降低生產成本，減少合金料的使用量，提升轉爐產能，節約能源，降低污染。

3.3 合理調整能源結構，提升能源轉化率

在鋼鐵冶金中為提升低碳減排的效果，需要進一步優化煤氣資源，提升煤氣使用量，降低煤氣放散量。通常情況下，鋼鐵冶金生產企業，各種用能設備，需要用到不同的煤氣。但受到企業煤氣總量、熱值、煤氣供需平衡等方面的影響，使得鋼鐵冶金企業的用能設備，在使用煤氣方面存在相互影響的問題[3]。所以，可推廣建設燃氣聯合蒸汽的循環發電機組。鍋爐生產運行中，使用純度比較大的煤氣，也是鋼鐵冶金企業利用大量低熱值高爐煤氣進行發電的新技術，可在不影響鍋爐安全運行的基礎上，通過調整發電負荷的方法來適當增減高爐煤氣用量，此種方法，既能提高煤氣資源利用率，而且還有助于調節煤氣管網的壓力波動，具有良好的節能效果，經濟效益和環境效益。

4 結語

冶金工業的發展必須以避免對生態環境產生污染為前提和基礎，只有冶金工藝和生態保護相互聯系、相互結合，我國的冶金產業才能徹底擺脫“產生污染再治理污染”的境地，從而在環保問題上產生突破性的轉變。在當前狀況下，我國應當擦亮雙眼，正確認識到工業發展和環境保護的密切聯系，明白二者是相互統一、相輔相成的。注重生態環境的保護我國冶金工業長久發展的基本保障，而有色金屬冶金產業中的具體生產辦法又為環保工作的開展提供了技術方面的支撐，實際生產過程是對環保工作開展力度、環保政策實施情況的有效檢驗，注重冶金產業中的環保問題是促進我國生態環境保護工作快速推進的重要力量來源。