CO2在炼钢过程中的资源化利用

中国年产钢约６亿吨，按吨钢CO

２

排放量２.３吨计算，总排放量达到１３.８亿吨，

成为CO

２排放的大户，占国内工业总排放量的１６％左右。如何降低CO

２

排放已经

成为钢铁企业高度关注的问题。然而，更积极的态度是如何将CO

２

进行资源化利用。

已有工作表明，将CO

２

回收作为资源用作炼钢过程的搅拌气源、反应介质及保护气

源，是降低CO

２

排放、实现炼钢过程节能降耗及提高钢水质量的有效手段，目前已经取得了显著的研究进展。

一．CO

２

作为炼钢搅拌气的应用。

CO

２可用作转炉底吹气体。转炉底吹气体目前最常用的为N

2

和Ar，采用CO

２

作

为转炉底吹气体，由于存在反应CO

２＋Ｃ＝２CO，可强化熔池搅拌，并且比底吹N

2

或氩气泡鼓峰高１／３左右。CO

２

也可用来代替氩气搅拌钢包钢液。钢液吹氩处理是一种简易的钢液脱气和去除非金属夹杂物的炉外精炼方法，近年来随着氩气成本

的提高及低碳的需要，人们开始研究利用CO

２代替氩气，实现搅拌的功能。CO

２

还可

用来代替N

2用于转炉炼钢溅渣护炉工艺。中国科学院利用CO

２

取代N

2

进行溅渣护炉

操作，并在转炉内加入合适的焦炭粉或煤粉和添加剂，与转炉炉渣调节成流动性良好的高温熔渣，通过多孔氧枪喷头形成的CO

２

超音速射流使调节好的熔渣喷溅至转炉内壁表面，烧结形成高熔点的含MgO溅渣层，达到提高转炉炉龄的目的。同时，分离出的CO气体可作为重要的能源，用于炼钢厂烘烤钢包和中间包等。

二．CO

２

作为炼钢反应介质的应用。

转炉冶炼过程产生大量的烟尘，其中氧化铁的质量分数约为５０％。烟尘量的

增加既降低了金属的收得率又增加了除尘负荷。将CO

２掺入氧气射流中进行CO

２

-Ｏ

２混合喷吹，由于CO

２

与碳及铁反应为吸热反应，因此可降低熔池火点区温度，减少

金属铁的氧化蒸发。

三．CO

２

作为炼钢保护气应用。

CO

２

可作为保护气应用于精炼和浇铸钢液过程的钢水保护，也可用来对ＬＦ炉

内钢液保护。CO

２

还可用来对中间包钢液保护。目前钢液由钢包流入中间包采用的长水口以及由中间包流入结晶器采用的浸入式水口均需要采用氩气保护，但氩气价

格昂贵且来源稀缺导致炼钢成本增加。国外部分炼钢企业已开始采用CO

２

取代氩气。

四．CO

２

用于冶炼不锈钢。

目前不锈钢生产过程中使用最多的是ＡＯＤ冶炼工艺，采用ＡＯＤ工艺最大的

缺点是氩气消耗量大。由于氩气生产成本过高，导致不锈钢生产成本增加。CO

２

可

用于不锈钢生产过程中代替部分Ar和Ｏ

２。每吨不锈钢可利用５～１１ｍ３的CO

２

，

降低生产成本２０～４５元，且在降低冶炼成本的同时也提高了脱碳速度。