低碳冶金技术范文第1篇

日前，记者就有色金属行业的二氧化碳减排问题，采访了中国有色金属工业协会工程师邵朱强。

邵朱强认为：在有色金属行业的生产过程中，基本没有二氧化碳产生，有色金属行业的二氧化碳主要是因能源消费而引起的。2009年我国有色金属工业由能源消费带来的二氧化碳排放总量约为2.4亿吨，其中由电力消费带来二氧化碳排放约占全行业二氧化碳总排放的66.4%，由煤炭（含焦炭）消费带来的二氧化碳排放约占全行业二氧化碳总排放的26.8%，两者相加带来二氧化碳排放约全行业的93.2%；天然气、油等其他能源消费带来的二氧化碳排放只占全行业二氧化碳排放总量的6.8%。如果扣除电力消费等所产生的二氧化碳（间接排放），有色金属行业碳排放只有6600万吨左右。2009年有色金属行业由能源消费带来的碳排放主要集中在铝（含氧化铝）、铜、铅、锌、镁等产品的冶炼环节，约占有色金属工业由能源消费带来碳排放总量的81%左右，与分品种能源消耗占全行业能源消耗的比例基本一致。其中，铝冶炼（含氧化铝）占68.8%，铜冶炼占1.6%，铅、锌冶炼占7.7%，镁冶炼占3.1%。矿山采选、加工和其他金属品种冶炼碳排放占全行业约19%左右，因此有色金属行业碳排放减排的重点在铝（含氧化铝）、铜、铅、锌、镁等产品的冶炼环节，铝工业是碳减排的重中之重，所以在这种情况下，通过健全机制，加强组织指导，落实好国家控制温室气体排放的政策措施，充分发挥科技进步和技术创新在减少温室气体排放中的作用，促进有色金属工业健康发展就显得十分必要。

邵朱强表示：当前依靠科技进步，在有色金属行业中降低二氧化碳的排放意义重大。目前，在有色金属行业中，降低二氧化碳的排放途径主要有三种：一是淘汰落后生产能力；二是依靠技术进步；三是加强管理，其中最关键的因素还是要依靠科技进步。

邵朱强以铝、铜、镁、铅、锌的冶炼为例，为记者做了详细的解释。他告诉记者，以铝冶炼为例，我们可以研发和推广大型预焙槽技术。400kA槽型的吨铝直流电耗可以达到12300千瓦时/吨，比2009年全国电解铝平均吨铝直流电耗低900千瓦时/吨。如果2015年全国电解铝产量中20%采用400KA及以上大型电解槽，那么就可以减少二氧化碳排放约250万吨；如果做好了铝电解槽新型阴极结构技术的推广应用工作，将使我国铝电解生产技术和能耗指标位居世界领先水平。目前，应该让我们的电解铝厂采用这项技术，结合电解槽的大修，进行铝冶炼节能技术的改造与升级。如果真把这项工作做实了，那么我们可以预计，在“十二五”期间，这项技术将会大面积推广，我国的电解铝平均综合交流电耗就会大幅度地降下来；如果2015年全国电解铝产量有35%采用大型预焙槽技术，将会减少二氧化碳排放约480万吨。

另外，采用新型结构导流槽铝电解技术，吨铝可节电1000千瓦时，如果2015年全国电解铝产量中有25%采用该技术，可减少二氧化碳排放约350万吨。

谈到铜冶炼的二氧化碳减排问题，邵朱强说，我国铜冶炼近年来所取得的成绩，主要得益于企业采用了先进的富氧闪速及富氧熔池熔炼工艺，这种工艺替代了反射炉、鼓风炉和电炉等传统工艺，提高了熔炼的强度，减少了二氧化碳的排放，所以在“十二五”期间，氧气底吹炉连续炼铜技术、闪速炉短流程一步炼铜技术、新型侧吹熔池熔炼等铜冶炼工艺的短流程研发成功和推广，将是铜冶炼节能的重要途径。经测算，依靠上述先进的工艺技术与工艺流程，在铜冶炼行业就会减少二氧化碳排放约150万吨。

现在，我国的铜冶炼技术已经接近或达到了世界先进水平。污染严重的鼓风炉、电炉、反射炉炼铜工艺逐步被淘汰，取而代之的是引进并消化自主创新的闪速熔炼法、诺兰达、艾萨法和奥斯麦特等先进技术。另一方面，湿法冶金技术也得到了快速发展。湿法炼铜具有投资费用低、环境污染少、生产规模适度、运行成本低等优点，其能源消耗和碳排放相对火法冶炼较低。近几年，湿法炼铜的技术成熟度不断提高，产量逐渐增加。根据我国铜矿特点，湿法炼铜在我国的发展前景很大，这也有力地推动了铜冶炼行业的碳减排。

对于铅、锌冶炼的节能减排问题，邵朱强认为：铅、锌冶炼的节能减排是一个重点，要想做好这项工作，应该从四个方面入手。一是充分利用余热余压节能，充分利用热导油技术、蓄热室燃烧技术、热能高效梯级利用技术，利用氮气回收热能及中低温废热进行发电；二是要重视能量的系统优化，提高能源的利用率，提高高炉窑的热效率，加强炉窑的保温，改进窑内的燃烧气氛，提高工序的连续化，加强冶炼中的副产品氢气的开发利用，这样才能降低原料和燃料的消耗；三是采用新技术、新设备、新工艺，让一批关键技术成为减排的重要支撑；四是提高管理效益，运用现代化的管理方法，对企业耗能的各个环节进行细分，重点攻关，层层突破。邵朱强告诉记者：铅、锌冶炼重点是推广液态高铅渣直接还原工艺技术、完善和提高氧气底吹熔炼炉熔炼技术、铅富氧闪速熔炼工艺和铅旋涡柱闪速熔炼工艺。只有依靠先进的科技成果，才能实现铅锌冶炼的节能减排难题。例如，以中心旋涡柱流股连续熔炼技术及铅渣液态直接贫化技术为核心，进行流程原始创新，开发一批具有自主知识产权、短流程和连续化为主要特征的炼铅关键技术和装备，就可以提升我国铅冶炼工业的整体技术装备水平和核心竞争力，就可以把国内粗铅综合能耗降到350千克标煤/吨粗铅，降低单位产品能耗7.9%。当前，除了低电耗大极板锌电解与自动剥板系统技术，生产每吨锌能够节电200千瓦时以外，在国内的锌冶炼过程中，其他技术或者落后工艺的节能潜力已经不大。“十二五”期间，如果液态高铅渣直接还原工艺技术普及率能够达到30%，铅富氧闪速熔炼工艺和旋涡柱流股连续熔炼技术普及率达到20%，低电耗大极板锌电解与自动剥板系统技术普及率达到20%，那么通过加强余热余压回收，推广高效节能电动机，高效风机、泵，压缩机及高效传动系统等，国内铅、锌冶炼行业每年就可以减少二氧化碳排放约120万吨。

低碳冶金技术范文第2篇

【关键词】钢铁业 隐含碳 减排对策

一、中国钢铁业隐含碳排放现状

钢铁行业是我国国民经济的支柱产业，也是工业领域的龙头企业，素来被称为“工业的粮食”，但同时它也是我国能源消费和碳排放大户，它的发展是建立在巨大的化石能源消耗基础上的，并且伴随大量的二氧化碳的排放。自从1996年以来，我国钢产量已连续十多年位居世界第一。2010年我国钢铁产量首次突破6亿吨，约为6.37亿吨，2011年约为6.85亿吨，约比上年增长了7.5，2012年约为7.23亿吨，到2013年我国钢产量达到7.79亿吨，占全球粗钢产量的48.5%。2014年我国粗钢产量82269.8万吨，占全球粗钢产量的49.5%，同比增长0.9%，创历史新高，增幅为2001年以来最低，，比2013年下降0.2个百分点。2015年，全国生产生铁69141.51万吨，同比下降3.45%，生产粗钢80382.26万吨，同比下降2.33%，生产钢材112349.52万吨，同比增长0.56%；平均日产粗钢220.23万吨。随着钢铁产量的增加，二氧化碳的排放趋势也不曾减弱。在我国，钢铁行业二氧化碳的排放量仅次于电力系统和建材行业，居全国第三位。自改革开放以来，中国每年的二氧化碳排放总量都在增加，其中钢铁业二氧化碳排放所占比重甚高，从2002年开始，每年钢铁业排放的二氧化碳数量达5亿吨以上，根据IPCC碳排放系数估算，2009年二氧化碳排放量约为8.5亿吨，2010年碳排放量约为9.01亿吨，约占全球的12%左右，2011年约为9.64亿吨，而2012年碳排放量达到了10十亿吨以上，约为10.02亿吨，2013年约为10.53亿吨。从2012年开始，中国已成为全球第一大碳排放国家，碳排放量约占全球的29%。目前全球每年增加碳排放的65%来自中国。从钢铁业最近几年的碳排放数据可以看出，每年的碳排放总量都在增加，且增加幅度相差不大，这说明我国钢铁行业的碳减排措施仍未达到预期的功效。降低钢铁业二氧化碳的排放，是中国钢铁行业所面临的一个重大问题，这也是我国钢铁冶金业的重要目标之一，是国民经济实现低碳发展、走可持续发展之路的必严要求。

二、中国钢铁业隐含碳排放源头分析

（一）矿床开采过程中碳排放

我国矿床的开采方式有两种：露天开采和地下开采。目前主要采用露天开采方式。在露天开采工艺中，主要的碳排放源自采掘和运输设备以及爆破技术器材。露天开采的主要作业方式有间断式、连续式、半连续式。在这三种作业方式中，采掘和运输所用设备不同，但其在使用过程中或多或少产生碳排放。另外，岩石炸药、铵油炸药等也相继在露天开采爆破技术上得到应用，这些炸药爆破过程中产生的粉尘、含碳、硫等污染性气体，使得矿床周围环境恶化。在地下开采工艺中，主要的碳排放源自采矿方法、凿岩装运两个方面。在这些地下采矿方法中，大多用到爆破技术，其可能产生的碳排放不言而喻。而在凿岩装运上，设备的机械化是其产生碳污染的主要原因。

（二）选别作业中产生的碳气体

开采出来的铁矿石经粉碎后进入选别作业，使其中有用的矿物和脉石分离，或使各种有用矿物彼此分离。在选别方式中，主要有两大类，即物理选和化学选。其中物理选包括拣选、重选、电选、浮选、磁选。在物理选方式中，电选、磁选会需要电力支撑，对电的消耗，会间接产生碳排放。而在化学选中经常要用到萃取剂、浸取剂等使之与矿石发生化学反应，在反应过程中会产生二氧化碳。

（三）产品运输途中产生的碳

这里所指的产品是指钢铁冶炼所需的所有材料以及成型钢材产品。钢铁冶炼不仅需要铁矿石原料还需要燃料，在钢铁厂冶炼之前，这些材料都需要从各地运往冶炼厂，路途有远有近，因钢铁厂的位置而定。另外，在钢铁厂冶炼出各种钢铁产品后，会将其运往所需地方，不论运输工具是汽车或是游轮等等，在运输过程中交通工具排放的尾气中含有二氧化碳气体，这增加了温室效应。钢铁工业是资源密集型产业，钢铁企业每生产1吨钢，厂内运输量将高达5吨。钢铁企业物流实现方式主要包括铁路、公路、水路、辊道、行车、台车和皮带运输等。其中，公路运输占比通常在20%以上，部分中小企业公路运输的占比超过70%。公路运输产生的扬尘，重载货运卡车排放的尾气都会造成污染，一些厂区内，道路路面未硬化处理、散落的物料未及时清理，运输造成的污染更加严重。对于燃料煤炭来说，随着我国煤炭产业主要产区的西移，商品煤的平均运输距离已超过580km，并还在逐渐延长，随着新疆自治区煤炭的大量外运，商品煤运输距离还在加大。

（四）进入高炉冶炼以前所产生的碳排放

铁矿石并不是运往钢铁冶炼厂后就可直接进入高炉冶炼，在此之前还需进行两部分作业。一是进行炼焦煤焦化，二是铁矿石烧结球团。在对炼焦煤焦化前，要对原煤进行清洗，原煤作为燃料，相比较氢气 、天然气、 液化石油气等，污染是最严重的。它含碳、硫、磷等燃烧后生成有污染气体的元素，直接作为燃料供应进行燃烧，产生的危害特别大。提前进行原煤清洗，可以消除部分污染物，能够更清洁高效使用。原煤先集中进行洗选洁净化和均质化后，留下灰分、硫分等污染物，再分散供应市场。此后再进行炼焦，而炼焦释放的污染物也是焦化厂区污染和大气污染的重要来源。在焦化过程中产生的碳颗粒、一氧化碳、二氧化碳等扩散到周围环境中，造成污染。

（五）炼钢、连铸、轧钢过程中碳排放

进入高炉流程以后，主要是炼钢、连铸、轧钢过程，在这些过程中产生的碳污染主要是由于电力的使用所间接引起。钢铁业高炉流程以后主要靠火电厂供电来进行作业，而在我国，84%的火力发电燃烧煤炭，燃煤污染物排放严重，大量粉尘、碳、硫等气体。

三、中国钢铁业低碳策略

（一）引进低碳采矿设备和技术

随着矿业开采规模的扩大，对采矿设备的要求也越加严格。然而不管是露天采矿还是地下采矿，其采矿过程中，因其设备或是技术因素，二氧化碳的排放不可避免，对周围环境造成污染成为惯例。因此，引进低碳采矿设备和技术成为绿色采矿的一个新途径。国外露天采矿设备逐渐大型化、自动化、智能化。我们可以引进国外的先进设备，如大吨位矿用电动轮汽车、电铲斗容、低孔径牙轮钻机钻孔，露天矿大型设备单机载计算机实时监控等等。对于地下采矿设备，实现装备的无轨化、液压化、自动化、微型化、系列化、标准化、通用化。

（二）多采用拣选、重选、浮选方式，减少电选、磁选和化学选使用

为了减少碳排放，在选别作业中应多采用拣选、重选、浮选方式，而相应减少电选、磁选和化学选。拣选方式主要是用于丢除废石，它包括手选和机械拣选。手选是人工拣选，消耗劳动量大，效率低。在这里主要建议采用机械拣选，可以采用光拣选、电性拣选和磁性拣等。重选主要是利用矿石在介质中颗粒比重的不同进行选别，它可以在其他选别方式使用之前对矿石进行预选。这种选别方式成本低、污染少，适合贫矿、细矿的拣选。浮选通常指泡沫浮选，它是指利用各种矿物原料颗粒表面对水的润湿性（疏水性或亲水性）的差异进行选别。它能用于选别各种矿物原料，适用性强，污染小。对于电选、磁选方式，在处理量小颗粒物时，应该尽量少用。化学选分离效果好，成本高，污染大，应努力研制生物化学法，以降低成本减少污染。

（三）优化钢铁工业布局，减少产品运输量

我国钢铁工业总的布局特点是，大型钢铁厂比较接近原料、燃料产地或沿海消费区，中小型钢铁企业布局比较分散，广泛分布于全国各地【5】。由于煤炭和铁矿石是钢铁行业生产的两大必备原料，钢铁业冶炼厂的建设也与这两种原料的产地息息相关。我国重点钢铁企业的布局，按其离原料、燃料产地及消费地区的关系，大致可分为5种类型：及靠近铁矿石基地又靠近煤炭基地，如本刚、攀钢等；靠近铁矿石基地，如鞍钢、马钢等，靠近煤炭基地，如太钢、唐钢、抚钢等；位于交通枢纽，接近消费中心，如首钢、武钢等；远离原料产地，位于消费中心，如上海宝钢、天津各钢厂等。从这五种类型中可以看出，我国大部分钢铁企业选址存在不足，无法兼顾原料、燃料产地和消费地区，造成了大量的时间浪费在运输途中，产生了大量运输废气。又原材料运输占总运输量的73～83，故应将钢铁企业的地址选在靠近原料产地，减少运输路程，即可以降低物流成本又可以减少碳排放。

（四）积极研发“非涉碳”冶金技术

铁矿石从开采到最终轧制成各类钢材产品，需要的不仅仅是原铁矿石，还需要多种辅助材料，煤、焦、水、电、气等。例如在烧结过程中，需要将矿粉、溶剂、燃料按一定比例进行烧结，焦粉、煤粉这些含碳物质的使用，经过燃烧发生化学反应会产生碳气体污染环境。因此在冶炼过程中，尽量减少碳材料的使用，可以减少碳排放，积极研发“非涉碳”冶金技术也就成了钢铁业冶金技术发展的新方向，使用清洁能源冶金可以有效控制碳排放。清洁能源运行可与含碳能源共同运行，也可组成独立制度运行，独立运行的清洁能源钢铁生产系统一般具有高速反应与运行的特征，它可以进行多次能源的高效转化和运行，与含碳能源共同运行可减少二氧化碳排放外，基本上无二氧化碳排放。例如利用风能冶金、太阳能冶金等，完全不涉及碳材料的使用和产生碳的化学反应，从根本上杜绝了二氧化碳的产生。

（五）积极采用清洁能源发电，减少煤炭源电的使用

在钢铁的整个生产过程中，对电力的使用不可避免，而且耗电量大。一般钢铁企业所使用的电力大多来源煤炭发电，这从间接上增加了化石能源的消耗，增加了二氧化碳的排放。因此要想减少碳排放，也可以从减少使用煤炭发电这一点出发，使用清洁能源发电，减少碳排放。目前，清洁能源的种类很多，有太阳能、风能等。对于钢铁企业来说，使用太阳能、生物质能发电较为有利。太阳能能源丰富，免费试用，不需运输，无污染。而生物质能是化废为宝，在冶金过程中产生的工业废弃物，可以利用其中的有机废弃物来发电反过来供钢铁的冶炼。这样即可以减少煤炭的使用，减少二氧化碳的排放，也可以为钢铁业减少冶炼成本。

在清洁能源研究与应用方面，氢还原研究早已开始，如日本焦炉煤气重整后制成高氢含量的煤气输入高炉，加速还原铁矿石等；欧洲也开始利用太阳能进行高温炉研究；韩国POSCO研究院还开展核能制氢氢还原的前沿研究等。鞍钢鲅鱼圈从风能发电供生活用电供轧钢用电供冶炼用电的研究正逐步按计划进行。多家高校、研究院开展氢冶金实验研究。另外，除了使用清洁能源发电外，在钢铁的生产过程中还可以有效利用转炉蒸汽、轧钢加热炉蒸汽和烧结余热等进行发电，确保能源高效回收综合利用。

参考文献：

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[2]刘文权.低碳炼铁技术研究[J].中国环保产业，2011（I）.

[3] 卫星.我国发展非高炉炼铁技术前景光明[J].上海金属，2009（3）.

[4] 曹京慧.高炉喷吹焦炉煤气技来[J].炼铁，2010（5）.

[5]徐匡迪.钢铁工业的循环经济与自主创新[J].山东冶金，2006（28）.

[6]刘晖，薛俊.钢铁工业与低碳经济[J].冶金管理，2010（01）.

[7]尹改，罗毅.钢铁行业清洁生产审核指南.2004.

[8]金亚飚.钢铁工业污水回用方式和提高回用率的探讨[J].工业水处理， 2009（01）.

[9]程君，姬飞.浅论钢铁企业与循环经济[J].2006.

低碳冶金技术范文第3篇

Qiao Jianwei

（Zhengzhou Huaxin College，Zhengzhou 451100，China）

摘要： 熔盐电解提取金属是一种成熟的技术─世界主要的铝生产的方式。熔盐电解的独特性质也使它成为处理多种形式废弃物的出色媒介。一个新的概念―电解熔融氧化物，期望作为“清洁”的金属提取技术。

Abstract: Molten salt electrolysis is a proven technology for the extraction of metals─all the word's primary aluminum is produced in this manner.The unique properties of molter salts also make them excellent media in which to treat a varitey of forms of waste. A new concept─electrolysis molten oxide.Initially as a "clean teachnology" for producing primary metal.

关键词： 熔盐电解 熔融氧化物 概念

Key words: molten salt electrolysis；molten oxides；concept

中图分类号：TF111 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）29-0059-02

0引言

熔盐电解是将混合物溶解在熔盐中电解。先前最好的例子就是铝的电解生产。化合物Al2O3从铝土矿中提取出来，溶解在有Na3AlF6、AlF3和CaF2组成的熔盐当中。电解的产物是熔融铝和二氧化碳，后者的产生主要是碳阳极的消耗。主要铝的生产是在一个叫做霍尔电解槽的反应器中进行的。另外，经过电解的化合物可以从废物中提取。熔盐过程溶解原料的能力与溶解在水中相比有了很大的提高，高的溶解能力导致高的极限电流密度，反过来，使生产能力也提高了。

1冶金新工艺的现状

由铁矿石到钢的过程既是能源密集型又是资本密集型，因此到目前为止已经主要集中于通过增加效率来降低操作成本。目前的炼钢技术，包括三个主要操作单元：炼焦、高炉还原炼铁、转炉炼钢。炼焦产生的挥发性有机化合物，包括一氧化碳以及颗粒状排放物；高炉产品包括矿渣、烟气粉尘、大量的二氧化碳；转炉生产大量一氧化碳必须在排出大气前烧掉。显然，传统的冶炼过程需要大量的工业碳，会对环境产生大量的污染，从更广泛的环境的角度看，必须寻找一种全新的策略来提取金属而不使用碳。

目前现有的只有两种碳替代技术：用氢直接还原和电解水溶液提取。从安全的角度来看使氢不具吸引力，而水电解的生产效率非常低。为了解决这些问题，就需要一种新的炼钢过程：氧化铁溶解在熔融氧化物溶液然后电解，从而得到纯铁和氧气。在这样的条件下，电解炼钢的过程明显的优于传统的技术，不需要焦炉、高炉和转炉，这就消除了生产废水。此外，由于钢中硫的主要来源是煤炭中所含的杂质硫，缺乏碳的过程意味着电解钢不含硫。

在熔融氧化物中氧化铁高的溶解度会极大的提高生产率，与其直接相关的是电解槽电流密度。在铝电解生产铝的过程中，反应核心容器的电流密度大约为1A/cm2。这种限制导致氧化铝浓度必须保持在大约为1%为宜。

在电解生产炼钢的熔融氧化电解液中预计氧化铁的浓度将在10到20%。由于极限电流密度的范围与浓度直接相关，这意味着我们可以期望这种熔体去维持10～20A/cm2的电流密度。这种生产速度远远超过任何当代的电解技术，包括最现代的铝电解。这样一个戏剧性的上升可能是由于电解质化学的选择从未在金属行业中应用。事实上，这种卓越的生产力可以以一种环保的方式获得，表明环境保护和商业盈利目的并不是一定矛盾。生产不锈钢的例子就是佐证。

直接电解尤其适合生产不锈钢。事实上,即使今天的经济支持滥用工业碳，换句话说，碳作为一种化学试剂，电解生产的不锈钢看起来还是很迷人。考虑到中间合金的组成含有80%的铁和20%的铬。这将作为300系列不锈钢中加镍的出发点，以及对400系列不锈钢。也就是说，单电极，液态金属阴极在底部，固体阳极在上部，工作中的能源效率约为35-40%。最糟糕的选择是其中所有的电力是由电燃煤发电机组提供。每吨煤含2600万英BTU的热量，可以换算成2，400kWh电。

这些数据表明，如果有人用直接电解适量的氧化铬、铁的氧化物生产铁铬合金，估计能源需求是1.5千瓦小时/磅金属。当把电解和常规的技术相比较制备相同的铁铬合金，即在电弧炉中将废钢料和铬铁合金混合，估计能源需求是1.9千瓦小时/磅金属。显然，这些结果支持直接电解。另外，传统工艺消耗大量的碳，每磅金属制品约消耗0.75磅。直接电解过程不需要焦碳。直接电解与常规的技术相比还有其他的优势。考虑到在电弧炉内铬铁合金包含相当于5%的碳！这些碳也必须在随后的操作单元中去除，如通入氩气，但是不能完全去除碳。这是由于在不锈钢中碳低于一定的浓度就会丢失铬。因为这个原因，制造超低碳不锈钢是非常困难的。相反，这里所讲的直接电解炼钢，不需要碳，因此可以生成几乎不含碳的液态金属产品，并且也不含硫。在今天的不锈钢商业中，人们尽最大的努力去寻找方法以减少碳的含量，冶金学者一致认为当合金中含有较低的间隙杂质碳与氮，就可以获得期望的高性能。

为什么过去没有人开发熔融氧化物作为电解质呢？有三个方面的原因。首先，成本。碳是廉价的，向大气中排放二氧化碳几乎没有处罚。其次,数据库是不够的。很少有文献信息介绍熔融氧化物的理化性质。第三，目前还有艰难的材料与电解槽主要因素相适应的问题。当前冶金学相关人员，正在积极研发寻找一种不含碳的阳极来解决材料问题。

2直接电解熔融氧化物：概念

广阔电解提取冶金可以描述如下。几乎所有常规的熔盐电解技术都是使用卤化物电解质和碳质阳极。与此相关的都伴随着对环境的影响。作为“清洁”的替代选择，用熔融氧化物电解液和不含碳阳极。这允许使用金属氧化物供料，避免了为准备合适的供给料而氯化或氟化的需要，因此命名直接电解。直接电解熔融氧化物是将金属氧化物分解成熔融金属和氧气。考虑到资源回收的问题，直接电解具有巨大潜力。金属氧化物的原料可以由矿物“集中”供给，在这种情况下，直接电解使用原金属或金属氧化物为原料；也可以电解冶金和化学废料供给，这时，直接电解完全是一个垃圾处理和回收的过程。采用无碳电极的过程，既避免了所需的能源消耗大的碳电极的制造和保证避免温室气体的排放，同时金属副产品同步回收。往电解槽内加料和获得产品可以用这样的方式来实现连续运行。这个概念也适用于其他多种化学物质包括钛、铁合金(包括不锈钢)、稀土金属和铀。这个过程在具体的实现时，所需要的温度高于现行运行的任何现代电解技术（氧化物比卤化物具有较高的熔点)，也被交替称为火法电解。

对直接电解的需要可以从两个角度构画它的前景：最主要的是从矿石中提取原金属，回收冶金和化学废物。每一种都有它自己的特色，显然他们都能提高能源利用率。

2.1 金属提取萃取、精炼及回收金属涉及的过程都是能源密集型。此外，这种过程是典型的资源密集型和资本密集型，产生的副产品也不利于生态环境。最重要的是，提取过程都是很早以前（炼铁高炉和铝电解槽都超过了100年的历史）在一个工业环境中发展来的,和今天是有很大不同的。例如，在这一过程开始的时候，能源是很便宜的，资本成本也是廉价的。几乎没有任何环境法规去遵守，当工作人员的健康和安全被损害时，企业也不会受到法律诉讼的威胁。因此，大部分当代冶金是基于集约用碳，要么是用做还原剂，或用做电极，无论如何，这都是消耗不可再生资源的过程。

2.2 冶金和化学废物污染当前大部分的固体的工业废料是以金理二氧化硫排放、提炼出金属中的硫，都会增加能量消耗，提高运营成本，并通过使用更多的单元操作，提高资本成本。属氧化物的形式存在的，其中有一些是水溶性，因此对环境造成了威胁。我们现在面临着巨大的任务使这东西具有化学惰性，这样做所需的能量是惊人的。工艺中缺少的，不仅是高效率能源利用，还有可接受的生产能力，即空间/时间的收益。例如，铬酸盐渣含有水溶性的六价铬离子。在熔融氧化物中高温电解有能力减少六价铬，并回收金属铁和铬。许多情况下这些含量超过当前最富裕的矿体含量。换句话说，金属的产生的价值可以支付这种金属被回收的费用。

如上所述，直接电解熔融氧化物在过去一直尝试，但依赖于碳棒做阳极。目前的区别体现是缺少碳。这是关键概念的成功实施。之前有学者研究了这个问题，并需找一个非消耗性的碳电极用于铝电解槽阳极。这项工作的结果之一是已开发的一种选材和测试方法。这种方法很一般，提供了对材料的问题的洞察力远远超出了铝电解槽的局限。这个方法是基于一种系统的过程，因此需要综合考虑各种类型的化学反应，而产生的于电池关键要素之间（阴极、阳极、井壁）和电解液、电池产品。重新审视使用熔融金属氧化物作为电解质媒介用于回收金属的希望之光如上面所述的方法，导致直接无碳电解的概念诞生。在这个新概念的基础是上识别，在高温下，某些氧化物本身是电子导体的可以作为阳极，例如铁酸盐和钛酸盐。同时，融化的这些相同的氧化物不一定是电子，而是可以修改以适当的溶剂形成多组分的解决方案，以便使离子液体能维持电解过程。

直接电解的潜在应用都是金属冶炼和废物处理。候选金属钛，铁合金（包括铬铁合金和锰铁等铁合金）稀土金属和铁（钢）。估计数据表明，钛的价格可减少高达50%因为加工效率的提高，特别是降低能源消耗：直接电解由目前技术用的16千瓦时/磅减少到6千瓦时/磅。没有人可以制造原始不锈钢――所有的不锈钢都是由铁铬合金（在碳弧炉中制得）与钢废料（由装有碳电极的电弧炉制的）。直接电解具有将含有铁和氧化铬的混合氧化物转换成高品质的原始不锈钢(超低碳硫)的能力，这样比当前的技术使用更少的能量。锰具有显著的力学性能和耐腐蚀性。不幸的是，目前锰提取技术产生易碎的产品，因为产品含有比较高的有害污染物，特别是碳等。直接电解具有生产高纯度，低碳锰的能力。它能够设计成整个数组排列的高性能合金。

参考文献：

[1]张密林主编.熔盐电解镁锂合金[M].科学出版社，2009.7.

低碳冶金技术范文第4篇

关键词 氧活度；副枪；皮下气泡；命中率

中图分类号 TF1 文献标识码 文章编号 1674-6708（2016）170-0174-02

H08A冶炼控氧操作一直是生产中的重点也是难点，如果到氩站氧值过高，极易使钢水硅含量低于0.015%而使铸坯产生气泡废品，且二次脱氧有诸多弊病，严重影响钢水纯净度。二钢轧厂炼钢作业区在冶炼H08A时，充分利用副枪定氧的优势。对吹炼过程进行优化控制，精准控制终点氧。根据副枪终点温度、碳含量、氧含量并结合实际生产摸索出一套很实用的经验公式，可使到氩站氧含量控制在80ppm以下。最大限度保护了钢液中硅元素，避免了钢水二次脱氧，提高了钢水的洁净度。

1 工艺设备条件介绍

宣钢150t转炉炼钢工程是一项宣钢淘汰落后产能、推进节能减排、实现装备大型化和现代化的工程，主要包括：8套铁水罐倾翻装置，2座150吨顶底复吹转炉，2座吹氩站，2座KR铁水脱硫站、2座LF钢包精炼炉，1座RH真空精炼装置，两台12机12流小方坯连铸机。

2 生产H08A的冶炼工艺控制

2.1 工艺路线

铁水KR预脱硫扒渣150t顶底复吹转炉吹炼Ar站定氧打线吹Ar软处理定氧出站

2.2 脱氧合金化

合金料采用：中碳锰铁配锰，硅锰合金配硅，铝锰钛铁脱氧；加入顺序：铝锰钛―中碳锰―硅锰合金。

2.3 H08A的成分要求

H08A成品w（C）要求控制在0.08%以内，w（Si）要求控制在0.03%以内，w（Mn）要求控制在0.40%～0.60%以内，w（P）要求控制在0.025%以内，w（S）要求控制在0.025%以内H08A钢种的成分要求决定了该钢种生产难度在于熔炼成分、钢水氧含量和夹杂物的控制。转炉终点钢水氧化性控制稳定与否决定了夹杂物的数量和进吹氩站前钢水氧化性的稳定性，因此精准控氧技术尤为关键。在冶炼过程中，使用副枪技术可在不中断吹炼或不倒炉的状态下，去获取转炉熔池的各种所需要的信息，例如，温度、碳含量、氧含量、熔池高度及取出熔池钢样。

3 H08A氧含量的控制

3.1 冶炼H08A炉前的操作控制

转炉终点氧含量的控制。转炉终点氧含量与终点C含量有直接关系，一般来讲，在一定温度下，C含量越高，氧含量越低，脱氧产物就越少，有利于钢水的纯净度；H08A成品w（C）要求控制在0.08%以内，转炉出钢w（C）应控制在0.03%～0.06%以内，终点a（O）在400ppm～550ppm时，脱氧控制比较容易，铸坯出现气泡的可能性小。

转炉岗位操作工可根据铁水温度、成分以及铁水、废钢的装入量（二钢轧转炉作业区冶炼H08A将装入量控制在185T），运用物料平衡热平衡原理计算各种造渣料及冷料的加入量，做好过程控制。副枪过程TSC探头测试完毕，根据过程测试温度以及碳含量对吹炼进行调整以达到对终点的精准控制。对于H08A来说如果把副枪过程温度的数值与过程碳含量的数值相加如果和值等于或接近1640，则说明过程吹炼对H08A来说是碳温协调的，比如：副枪过程测试完毕熔池温度为1620℃，碳含量为0.20%，那么副枪测完再吹上700m3～800m3的氧气就可达到终点碳温的双命中。在生产中可根据生产节奏等情况将温度控制在1 680℃～1 690℃，碳含量控制在0.03%～0.06%，此范围的碳含量可将熔池氧含量控制在400ppm～550ppm。若钢水氧含量低于400ppm则容易使熔池碳含量偏高而导致二次下枪补吹，若氧含量大于550ppm增加了脱氧剂AlMn的用量，不仅增加了冶炼成本，还会使脱氧产物增多影响钢水的纯净度。如图1、图2分别为终点氧小于550ppm和大550pp的两炉副枪测试结果。

3.2 转炉工序ALMn加入量的计算

宣钢150t炉区冶炼低碳低硅钢脱氧剂以铝锰钛为主，含铝量为41.9%。合金采用中碳锰铁和硅锰合金两种，在氩站喂钙铁线。合金加入量根据钢水量和氧化性情况适当调整。合金加入的顺序为：铝锰钛、中碳锰铁、硅锰合金。铝锰钛的配加量是由转炉终点氧活度和出钢温度的高低计算的。计算公式如下：铝锰钛加入量=K（转炉终点氧活度O-进站氧活度O）+出钢下渣补加的铝锰钛。其中K是个系数，通常由转炉终点氧活度来决定。根据实践经验，K系数如下：1）氧活度400ppm～550ppm，K=0.78；2）氧活度550ppm～800ppm，K=0.75；3）氧活度800ppm以上，K=0.70；出钢下渣补加铝锰钛：（1）挡渣成功，出钢完毕后可根据所下渣量补加5kg～15kg铝锰钛；（2）如果挡渣失败，根据下渣量的多少补加15kg～30kg，不可盲目多补，以便对确认下渣量的不准确而造成进站氧活度偏低，造成不必要的后果，进站定氧后再补加。通过副枪测量的氧含量及铝锰加入量的经验公式，H08A到站氧的命中率得到有效的提高。

3.3 氩站处理

运用此经验公式可控制到氩站氧含量在60ppm以下，有极个别炉次氧值会上70ppm甚至更高，此时可根据实际氧含量补加适量AlMn以及适量补加10Kg小袋SiCaBa防止钢水硅含量低而使铸坯产生气泡。当把氧含量控制到30-50ppm时，对钢水喂CaFe线600-900m/炉，以对脱氧产物Al2O3进行变性处理使高熔点Al2O3与CaO形成低熔点、低密度的12CaO？7Al2O3。最后要有足够的时间对钢水进行软吹氩处理，以促进脱氧产物的上浮，提高钢水洁净度。

4 需要注意的问题

为保证TSC探头测量的准确性，必须做到：熔池温度>1 640℃，废钢全部熔化；吹炼终点前2min使用TSC测量，碳含量大于0.15%，可以保证较高精度。TSO探头的使用必须做到吹炼终点提枪后使用，且提枪前两分钟禁止调入冷料，保证终点氧的准确性。另外钢水进氩站吹气2min后才可进行定氧操作，以确保进站定的氧具有代表性，以便后期准确处理。

5 结论

该操作解决了炼钢对H08A脱氧程度不易把握的问题，稳定了生产。最大限度的避免了因脱氧不良产生气泡废品；避免了对钢水二次脱氧带来的污染；避免二次甚至多次脱氧，节约了ALMn以及氩站定氧探头的用量；节省氩站处理时间，提高了生产率；最大限度提高产品质量，提高H08A在市场的竞争力。

参考文献

低碳冶金技术范文第5篇

【关键词】低铝低碳低硅；半沸腾钢；热轧钢带；经济效益

【Abstract】Shandong Iron and Steel Group introduced the Jinan Steel Sheet Co.， Ltd. low carbon low-silicon aluminum semi-rimmed steel smelting process. Active low carbon low silicon aluminum research and development， through continuous improvement and improve the level of control of the trial program， successfully developed a low-carbon low-silicon aluminum composite materials， hot-rolled strip， to achieve mass production has made significant economic benefit.

【Key words】Low aluminum low carbon low silicon； Semi-rimmed steel； Hot-rolled strip； Economic benefit

0 前言

面对钢铁市场竞争的日趋激烈，钢铁企业必须开发高附加值产品。低铝低碳低硅复合材料用钢带广泛应用于电厂的冷却装置，具有较为广阔的市场前景。技术人员通过对工艺和试制方案的不断改进，成功开发低铝低碳低硅复合材料用热轧钢带，创造了良好的经济效益。

1 工艺路线的制定

高炉铁水KR脱硫120t转炉冶炼CASLFRHASP连铸机加热高压水除鳞粗轧飞剪精除鳞F1-F6精轧层流冷却卷取取样检验标志入库

2 主要熔炼成分要求

3 冶炼与连铸工艺过程分析

低铝低碳低硅复合材料用热轧钢带具有“三低（Al低、C低、Si低）”的特点，所以冶炼难点是在控制AL和Si等脱氧元素较低的情况下如何脱氧的问题，控制好各元素含量，特别是防止AL和O高至关重要。

3.1 冶炼过程成分控制

3.1.1 [Al]含量的控制

采用LF预造渣工艺主要脱除部分钢水的氧含量，钢水到RH后首先进行脱碳处理，再根据定氧结果及钢水温度等情况精确计算用于脱氧AL含量，自由氧小于30ppm可少量喂钙线操作，自由氧大于30ppm应进行喂钙线处理，直至钢中自由氧小于30ppm，吹氩强度要严格控制，严禁吹氩强度过大。

3.1.2 [C]含量的控制

低铝低碳低硅钢的碳含量要求比较低，因此必须使用RH真空处理设备。出钢采用铝块预脱氧合金化，并优化LF加热工艺参数， LF进行预脱氧和造渣工艺，RH根据碳含量情况进行自然脱碳或吹氧脱碳，使碳含量最低可以达到15ppmm，很好的满足了技术要求。

3.1.3 [Si]含量的控制

1）尽可能减少转炉下渣量，稀释大包顶渣中SiO2的浓度，适当增加出钢时的石灰量，提降低大包顶渣中SiO2的活度，适当降低吹氩后钢水酸溶铝含量，尽可能降低辅料中所含杂质SiO2的浓度。

2）实际LF炉精炼过程中，当顶渣中SiO2得不到补充时，顶渣向钢水回硅的趋势必然减弱，不可能达到钢水回硅至理论计算的程度。提高钢水硅含量的控制精度，必须进一步降低LF炉出站时顶渣中SiO2的活度。

3.2 连铸钢水可浇性控制

脱氧不好、夹杂物上浮不充分、夹杂物熔点偏高或者钢水二次氧化都会导致连铸机塞棒出现涨行程、浸入式水口出现堵塞或偏流的现象，最终影响生产的稳定与顺行。

3.2.1 钢水纯净度的控制

1）大包镇静时间大于8分钟；

2）连铸中间包使用低碳低硅中包渣；

3）铸机进行严格的保护浇注，减少钢水二次氧化；

4）同时保证钢包的自开率，避免钢包开浇烧眼；

5）使用高拉速低碳钢保护渣。

3.2.2 钢水钙处理

用钙处理的方法使钢中高熔点的Al203夹杂物与CaO形成低熔点低密度的12CaO・7Al203（熔化温度1455℃，密度2.83g/cm3），从而消除水口絮流。钙加入量不足，易生成高熔点的铝酸钙（熔点1750℃以上），如CaO・6Al203，导致水口发生堵塞。当钢中钙铝比大于0.09时，Al203类夹杂物才会大多变性成为12CaO・7Al203或成分接近12CaO・7Al203的低熔点钙铝酸盐夹杂物，从而获得良好的钙处理效果。

4 工艺试制

4.1 成分控制情况

RH不但进行脱碳、脱氧操作，而且加铝初步预造渣，减轻LF造渣负担，缩短了LF的处理时间，AL一次性不能加的太多，另外钢包底吹必须良好，Si含量控制从转炉终点、防止转炉下渣、顶渣控制做起。

通过对冶炼工艺和攻关方案的严格执行，各个成分都很好的达到了技术要求，并且非常稳定。

4.2 轧制及性能情况

试制低铝低碳低硅钢YBFe各项性能指标均符合技术协议要求，对试样进行非金属夹杂物评级，夹杂物级别均在2.0级以下。

5 结论

通过对BOF+CAS+LF+RH+CCM+热轧的生产工艺进行优化，在山东钢铁集团济钢板材有限公司现有的炼钢-ASP-热连轧生产线上，完全有能力生产C含量小于0.005%的低铝低碳低硅钢，在满足客户使用要求的同时进行批量生产，创造可观的经济效益。

【参考文献】