使用低碳炉料是钢铁工业节能减排的发展方向

　　东北大学 

　　1 我国钢铁业的优势及面临的困境

　　2018年全球各国粗钢产量达到了18.09亿吨，2018年中国大陆的粗钢产量约为9.283亿吨，同比增长6.6%，全球占比约为51.3%。2018年中国的生铁产量为7.7105亿吨，同比增长7.5%。全世界占比约60%。钢铁工业的CO2及污染物的排放量巨大，因此政府对压缩钢铁产能及节能减排的压力很大。

　　我国的钢铁产能、产量占了世界的一半以上,由于在中国钢铁业中，焦化-烧结-高炉长流程占据垄断地位，2018年我国的铁钢比达0.83，是除中国以外的世界平均铁钢比（0.53）的1.566倍。这是我国的吨钢能耗、污染物排放量及CO2排放量均为世界第一的根本原因。

　　我们为什么需要低碳炼铁？因为高炉炼铁是以焦炭为主要燃料的高温火法冶炼。焦炭作为高炉透气、透液的料柱骨架，是高炉冶炼顺行的基础，其用量决定了高炉炼铁的经济性。

　　炼铁系统是耗碳大户，也是CO2排放大户，在强调低碳环保的今天，低碳炼铁就显得愈发重要。 在现今世界炼铁原燃料质量逐步劣化，入炉品位下降，燃料比上升的情况下，近年来我国高炉炼铁平均燃料比约540kg/t，比世界平均水平高出~50kg/t。

　　实现低碳炼铁首先需要坚持精料、提高风温、保持合适的富氧率、维持与冶炼条件相适应的喷煤量以及提高操作水平等，提高炉况顺行率和提高煤气利用率是降低燃料比的重要方向，通过上下部调剂实现良好的三次煤气分布，将煤气利用率ηco 提高到 ＞50％，是炼铁工作者努力的目标。这也是北京科技大学王筱留老教授一直强调的观点。

　　但是，只要采用烧结-焦化、高炉长流程，炉料经过3次1000℃到1500 ℃反复加热-冷却-再入炉冶炼，无论采取再多的有效措施降低燃料比，高炉的焦比不可能低于320kg/thm，单位铁产品的能耗、污染物及CO2排放量（1.8-2.2t/thm）也会居高不下。

　　由于生产每吨铁的烧结矿排出高温废气量达6000m3以上，烧结烟粉尘（包括PM10、PM2.5）、SO2、NOX、二噁英的排放量占钢铁联合企业排放总量的6成以上；由于焦炉出焦、熄焦过程有大量烟粉尘排放，焦化厂的烟粉尘排放量占钢铁联合企业排放总量的3成以上；而且焦化厂的SO2、氨、苯、苯并吡等对人体、生物有毒害的废气、废水排放量占企业排放总量的8成以上。 因此，节能减排的另一个重要手段是尽可能减少对焦炭和烧结矿的依赖，用球团矿、废钢、预还原炉料等低碳排放炉料替代它们生产铁水或者采用短流程炼钢。