钢铁工业是我国国民经济的重要基础产业，同时也是高能耗和环境污染严重的工业部门之一，钢铁生产过程的环境污染问题已经成为制约其可持续发展的重要因素。钢铁生产中烧结、高炉等都会产生大量高盐除尘灰，这些除尘灰富含铁元素，理论上可收集后配入烧结原料使用；但其中含有较高的碱金属（>15%）和氯元素（>20%），直接返回烧结会由于钾、钠、氯的富集而造成设备腐蚀或结疤、除尘灰吸湿板结以及烟气脱硫脱硝系统净化效率下降等问题。因此，开发能够实现钢铁厂高盐固废有价资源高效回收和综合利用的技术，已经成为国内大中型钢铁企业生产重要的节能减排研究课题。 除了固体废物之外，钢铁烧结工序还会产生湿法脱硫废水或酸性洗涤废水（SRG洗涤除杂产生的废水）。这些废水通常呈酸性，含有大量的悬浮物、氯离子、硫酸根、氨氮，以及一定量的钙镁和少量的重金属离子，其成分复杂、处置难度大。通常在预处理后返回钢铁生产工序使用，其中的盐分未有适宜的出口，导致盐分不断富集，造成设备腐蚀，轻则生产停机，重则造成生产事故。 目前，针对钢铁厂产生的高盐固废，常采用水洗的方式去除碱金属和氯元素，再返回烧结工序配料矿化；但在此过程中会产生大量的高盐废水，如果不经处理直接排放将会导致厂内水处理系统氯失衡，造成严重污染。而钢铁烧结过程中所产生的酸性废水也具有高盐特性，同样需要经过处理后方可排放。因此，采用高盐固废和酸性废水协同处置，能够实现同质废水协同消纳，统一处理，最终实现两者的资源回收和循环利用。

钢铁企业副产品种类多、产量大、成分杂、处理难，对环境影响十分突出。返矿是钢铁工业中一种典型的副产品，是烧结作业中无法避免的产物，粒度一般在5mm以下，块矿少粉矿多。目前国内大部分钢铁企业是将返矿返回烧结配料，生产实践中有30%～45%返矿会进入烧结系统循环再烧。既浪费人力、物力，又浪费能源，返矿量过多会影响烧结过程控制，烧结矿强度差，造成烧结生产恶性循环，炼铁成本上升[6]。因此，回收和利用好烧结返矿对钢铁企业提高资源利用水平、减少矿产资源的开采、释放炼铁原料供给压力、减少污染物排放量具有极强的现实意义。 冷压球团因其制备工艺无高温处理过程、能显著减少能耗和降低污染、可吸纳部分冶金固废、充分利用二次含铁原料，同时具有流程简单和投资少等优点，成为冶金固废处理和新型炉料制备的关注热点[7]。基于此，将返矿高效利用、固废协同运用与冷压球团有效衔接，形成与高炉运用相适配的返矿冷压球团技术，发挥更大的社会和经济效益，则是推动钢铁企业降碳增效的重要路径.

山东墨龙HIsmelt绿色高效熔融还原炼铁共性技术与装备集成研究项目利用粉状含铁物料和煤粉进行熔融还原，具有完全喷吹、炉内涌泉、虹吸出铁三大典型技术特征。（1）由于溶解碳还原氧化亚铁的速度比固体碳还原氧化亚铁的速度高出1-2个数量级，HIsmelt熔融还原单体生产效率高；（2）向熔融反应器中浸入式喷煤不仅可以回收煤中的固定碳，而且可以使煤粉挥发分中的碳氢化合物裂解产生碳，使得铁浴中碳的回收率高；（3）由于在HIsmelt流程中煤粉很快被铁液所溶解，可最大限度地降低散入炉气中的碳量，避免碳和炉气中的氧或二氧化碳的反应，使得二次燃烧率较高；（4）鉴于HIsmelt熔融还原炉内特殊的氧化还原气氛，使得HIsmelt铁水质量较好，低磷，低“五害”元素，经过炉外脱硫后，已经达到特级高纯铸造生铁标准，且具备进一步开发稀有金属提炼的潜在优势。

项目承担单位自2005年起，开展转底炉处理含铁、锌尘泥资源循环利用关键技术及示范项目研究，并于2018年与韶关钢铁签订了25万吨/年转底炉处理钢铁含铁锌固废生产线；2019年与永钢签订了25万吨/年转底炉处理钢铁含铁锌固废生产线；2020年在湛江转底炉公司建成了转底炉协同处置钢铁厂含铬废液新工艺生产装置；同年，上海宝钢两条25万吨/年转底炉处理钢铁含铁锌固废生产线投产，在国内唯一全量处置多源固废：出铁场灰、高炉二次灰、瓦斯泥、电炉灰、LT灰、OG泥、含锌冷轧污泥的生产线，不仅实现了含铁、锌尘泥资源的循环回收利用，同时协同处理了钢铁厂固危废，为我国钢铁行业含铁、锌尘泥资源化利用，保障固废不出厂起到示范及引领作用。

本项目应用于炼铁高炉长寿技术领域，是高炉长寿技术的集成和创新开发。针对高炉寿命短的现状，分析影响高炉长寿的因素，从高炉前期炉缸设计施工、高炉生产中设备维护及工艺操作和高炉炉役后期维护等方面开发创新一系列高炉长寿新技术、新工艺、新方法，延长高炉寿命，实现高炉长寿目标。 1、创新高炉炉缸设计长寿新技术，延长高炉寿命。通过优化高炉炉底、炉缸结构设计，加大死铁层深度，降低炉缸侧壁侵蚀速度。通过采用碳砖+陶瓷杯复合式炉底结构，减少铁水对炉底炭砖的侵蚀。通过选用优质抗铁水溶蚀和抗碱侵蚀、导热系数高等性能优良的耐材和泥浆，减少炉缸侵蚀速度。 2、创新高炉炉缸施工长寿新技术。创新铁口一体砌筑密封技术，开发和应用“一体式铁口框”，“铁口一体浇注技术”， “煤气导风管一体浇注技术”，防止铁口煤气喷溅。开发和应用热压小炭块与冷却壁的“顶砌技术”，降低陶瓷杯部位侵蚀的速度。开发和应用“热风导流烘炉技术” 延长耐材寿命。 3、创新高炉经济冶炼长寿生产操作新技术。稳定入炉料质量，分析小批量料种配矿难题，开发应用含铁矿粉预混匀技术，优化配矿降低ZnO和K2O有害元素循环富集；分析经济矿（高铝矿）冶炼难题，开发应用高铝矿高炉冶炼技术；优化装料制度，开发应用炉前新型喷吹装置，合理控制炉内气流分布。通过系列优化操作，稳定炉况，延缓炉缸侵蚀，进而确保高炉寿命有效延长。 4、创新炉役后期高炉长寿护炉新技术。针对炉役后期生产特点，建立炉缸侧壁残余厚度测算模型，掌握炉缸安全运行状态；开发应用堵风口局部强护炉技术，缩小进风面积，提高鼓风动能，保证炉缸均匀活跃；开发应用控制配吃钛化物护炉及休风凉炉技术。 5、创新高炉炉体冷却壁在线查漏、修复及更换技术。开发应用“高炉冷却壁定列查漏专利技术”，“冷却壁穿管修复专利技术”和“在线更换高炉铁口冷却壁专利技术”确保炉体的冷却强度，保证高炉的安全生产，提高高炉寿命。

复合铁焦是实现低碳高炉炼铁的创新前沿技术。本团队研发了符合我国炼铁实际条件的复合铁焦新炉料技术，可缓解我国优质炼焦煤资源严重匮乏及铁矿品质劣化的困境，充分利用国内低品质铁矿和弱粘结性煤，保障钢铁工业资源供应安全，促进炼铁产业可持续发展。其次，对口服务于我国大中型高炉，形成了低碳高效冶炼新技术，满足炼铁产业低碳、节能、绿色创新发展的共性需求；同时，可高值利用含铁粉尘和钢渣等二次资源，显著促进钢铁产业循环经济发展。

HIsmelt是一种直接熔融还原的冶金工艺，是典型的一步法熔融还原工艺。该工艺可直接熔炼经预热处理的铁矿粉和其他适合的含铁原料，并喷吹煤粉作为系统的还原剂及热量来源。相对传统的高炉冶金工艺，HIsmelt熔融还原冶金工艺省去了烧结及焦化两个环节，在同样产能下节省了大量的投资及运行成本，且这种工艺在生产过程中产生的大量蒸汽及富余煤气均可以用于发电，使其生产系统的能源利用效率很高，应用前景广阔。HIsmelt工艺设施包括矿粉预热及喷吹系统、煤粉制备及喷吹系统、熔融还原炉（SRV炉）、余热余气综合利用系统、出铁场、渣处理及除尘等系统，除矿粉预热、热矿喷吹系统与SRV炉体部分同传统高炉不同外，其他部分类似于传统高炉，

连铸产生的切割渣（主要为连铸旋流井铁皮、热轧铁皮和连铸火焰清理产生的铁皮等）是连铸工艺生产的副产品，数量较大且在旋流井打捞出来后含水，不能直接使用，一般当做废物排除；个别企业将切割残渣经过煤气烘干后加入白灰、黏结剂经过压制工艺形成固定含铁料，回转炉当作降温冷料使用，但加工成本较高。本项目是将切割渣进行单独回收，加热去除水份后，在铁水预处理使用于高硅铁水中的脱硅，还可加入铁水罐将铁元素回收，增加钢水良坯量，还可以采用皮带上到高位料仓直接加入转炉内，做为转炉的脱磷剂使用，降低冶炼成本。 1.烘烤：切割渣烘烤时间为24小时，烘烤期间采用挖掘机翻面一次，保证烘烤效果，烘烤后含水小于0.5%。 2.KR脱硅使用：KR处理时按脱硫剂--切割渣的顺序加入，脱硫剂和切割渣的加入量执行加入原则。切割渣加入量大时，需要分批加入，脱硫剂随头批加入。在铁水脱硅的同时，随着脱硅后铁水中硅含量的降低，切割渣的脱磷量明显增加，尤其是铁水硅含量达到0.23%以下时，脱磷效果非常显著，且脱磷量也比较稳定。 3.切割渣在铁水罐中回收，在KR脱硫处理结束、扒渣结束后向罐内加入一定量的切割渣，并进行一定时间的下浆搅拌，然后正常兑铁使用，替代部分废钢使用。 4.切割渣转炉使用：在转炉冶炼前，加入一定量的切割渣与废钢一同加入转炉炉内，并配合补加一定量白灰助熔，实现转炉高效脱磷。

国内多数钢铁企业将含铁尘泥在烧结系统循环利用，造成锌富集、高炉结瘤等诸多危害；而采用转底炉、竖炉等工艺处理需高额投资。本项目完全以冶金废料(瓦斯泥、瓦斯灰、高炉出铁厂灰、炉顶灰、转炉泥、转炉散料除尘灰、连铸与轧钢系统含油铁泥、LF炉渣等)为原料，经配料、混合、压球，制成2种不同粒度、强度、成分的自还原性团块，分别回用于铁水罐与转炉(1000～1600℃)，利用钢铁企业已有工艺设备及生产余热，实现快速自还原而回收铁和粗锌粉，解决了钢铁行业含锌尘泥低成本处理的世界性难题，含铁尘泥综合利用率100％。

我国钢铁工业的迅猛发展，在整个钢铁生产过程中产生了大量的含铁粉尘，包括高炉炼铁的瓦斯灰、转炉炼钢的除尘灰、连铸的铁锈皮、轧钢的铁锈皮等等。经年累积，产生的这些废弃物如果不回收，不仅污染环境，增加外运废弃物处理费用、增加企业成本，而且也白白浪费钢厂废弃物的“资源”。与此同时，炼铁高炉的大型化对原料的要求也越来越高，寻求合理的冶金工艺处理这些含铁粉尘循环利用变得日益重要。 本技术主要针对钢铁厂含铁铁粉尘的再回收、脱锌，低品质复合矿石资源的利用。生产规模不宜过大，处理能力50万吨以内。