高炉喷煤比不断增加，喷吹煤粉的种类也日益增多。在保证高炉高效稳定运行的前提下，如何将不同属性的煤粉合理搭配，应用于炼铁生产当中，降低喷吹成本，是目前炼铁生产需要解决的关键问题之一。在此背景下，北京科技大学与首钢京唐钢铁联合有限责任公司、中冶京诚工程技术有限公司、唐山钢铁有限责任公司、青岛钢铁有限公司等国内重点钢铁企业和设计院展开合作，进行高炉喷吹煤合理选择与搭配、实现铁水成本最低的科研项目研究。该科技成果来源于北京科技大学和钢铁企业合作科研项目研制过程中形成的技术创新内容。

适量加湿可改善燃料燃烧效果已在内燃机、煤气化、煤层燃等领域里得到应用，但在烧结领域的报道则很少。首钢围绕京唐1号550m2烧结机系统开展了料面喷吹蒸汽机理研究。开展了模拟仿真、烧结杯试验、料面风速测定、废气成分测试和热平衡测试等一系列工作。从理论上系统阐述了烧结料面喷洒蒸汽的三大效果，同时摸索确定出了适宜的实际烧结机喷洒蒸汽制度。

焦炉煤气强化烧结是一项绿色环保的技术，主要利用钢铁焦化厂副产物——焦炉煤气对烧结进行喷吹从而强化烧结过程。2014年，焦炉煤气强化烧结系统开始在梅钢180㎡烧结机投用，鉴于良好的效果，2016年在梅钢450㎡烧结机进行推广使用。该技术的应用，可以减少烧结固体燃料消耗，改善烧结矿转鼓强度和成品率。 该技术可以使烧结过程更加平稳，可以更好地调整烧结料层上下部的热量分配，防止上部热量不足和下部过烧，从而改善烧结矿强度和还原性，有利于大高炉的冶炼和降低高炉焦比和生铁成本；该技术还具有降低炼铁工序温室气体CO2排放量的特点，是一项节能降耗、降低烧结矿和生铁成本并兼具环保特征的绿色先进技术。

兰炭作为煤化工行业的一种主要产品，具有固定碳高、灰分低，低硫，低磷等特点，目前广泛用于铁合金、电石和化肥等行业。若将这部分燃料资源合理运用于炼铁领域，不仅使得两个不同产业之间实现了突破性的衔接，使资源得到优化配置和高效利用，还有助于减少炼铁对优质煤炭资源的依赖，真正体现了可持续发展战略目标。 如何将不同规格的兰炭合理的运用于炼铁领域，并保证高炉炼铁工艺的高效稳定顺行是目前需要解决的关键问题。在此背景下，北京科技大学与神木县煤化工产业发展领导小组办公室合作展开了“粉状兰炭高炉混合喷吹的应用研究”、“粉状兰炭作为烧结燃料对烧结矿产量和质量的影响研究”和“兰炭代替焦丁在高炉中应用研究”三项科研项目的研究。

课题的主要任务是建设300万吨CO2-O2混合喷吹炼钢示范工程。课题具体任务有以下四点：（1）研究CO2回收及控制系统与CO2-O2混合喷吹炼钢的链接技术；（2）CO2-O2混合喷吹炼钢工艺优化研究；（3）CO2-O2混合喷吹和底吹设备研制；（4）300万吨CO2-O2混合喷吹炼钢示范工程装备技术研究。 经过一年多的研究，课题承担单位完成了研究CO2气体在电炉炼钢、炉外精炼、气体保护方面的应用，同时完成了示范工程建设的前期准备和方案设计工作。具体得出以下结论： （1）CO2气体应用于电炉炼钢的底吹过程，可代替氩气强化熔池搅拌，同时由于CO2可参与熔池的氧化反应，具有吸热作用，有利于底吹喷嘴蘑菇头的形成，保护底吹喷嘴，实现电炉炼钢过程底吹喷嘴和炉龄同步。 （2）CO2气体应用于LF精炼过程，可代替氩气强化熔池搅拌，产生的CO气泡弥散于整个熔池，有利于熔池去气、去夹杂，降低了钢液中氧含量，同时由于熔池搅拌作用增强，脱硫效率提高了10%以上。 （3）CO2气体代替氩气应用浇铸过程的长水口和浸入式水口保护，防止钢液的二次氧化，由于CO2气体的密度大于氩气，远大于空气，因此，覆盖保护作用良好，钢液的二次吸氧和吸氮现象基本消失。 （4）研究了两种CO2回收方法，掌握了化学吸收法和变压吸附法的技术原理、工程设计等方案，根据现场石灰套筒窑的尾气成分、温度、含尘量，综合示范工程企业的介质、能源等实际情况，选取了化学吸收法作为制取CO2的方法。 （5）完成了CO2回收方案、输送、应用于转炉炼钢的初步设计。完成了CO2回收系统和工艺的匹配设计。

通过本技术实现焦炉煤气有效合理的利用，节约了煤炭和焦炭等一次能源的消耗，不仅可以为企业自身创造非常可观的经济效益，还能够带来巨大的社会、环境效益。喷吹100m3/t铁的焦炉煤气就可以可减少CO2排放约120kg/tFe（1座年产150万吨的1750m3高炉炼铁年可减排CO2总量约18万吨），同时可以节省焦炭，且焦炉煤气作为原料气用于高炉喷吹，其能源转换效率也要高于发电。

新技术将钛精矿及还原煤粉按照一定比例通过混匀机混匀造球，然后通过上料装置装入回转窑窑尾，随着回转窑自身的倾斜角及转动，混合料从窑尾逐步向窑头移动，从窑头过来的高温气体逐步降温完成混合料的干燥及预热；在窑头高温区，通过喷吹煤粉和外加的助燃风来燃烧以此产生热量，将物料的温度提高，完成氧化铁的还原和铁晶粒的长大，并产生CO保护气氛；还原后的高温物料直接进行水冷，并经过破碎、磁选工序成为高钛渣，同时还能得到副产品铁粉。

利用在炼钢高温条件下CO2是弱氧化气体，可与C、Si、Mn、Fe反应生成CO气体，其中与C、Fe为吸热反应，与Si、Mn为微放热反应，在氧气中添加一定量的CO2可降低射流火点反应区温度，有效控制铁的挥发及大量烟尘的产生，降低炉渣铁损，提高脱磷率，提高煤气热值；利用CO2代替部分氩气进行底吹和保护钢液，降低氩气消耗和生产成本。

本项目下设三个课题： （1） 高炉富氧喷吹焦炉煤气技术 在富氢还原气体还原特性、高炉喷吹焦炉煤气炉内反应机理研究的基础上，开展焦炉煤气喷吹工业试验。 （2） 高炉炉顶煤气循环氧气鼓风炼铁技术 在炉顶煤气循环氧气鼓风条件下，进行120m3高炉工业试验，形成1000m3级炉顶煤气循环氧气鼓风高炉方案设计。 （3）高炉煤气的资源化利用关键技术 高炉煤气深度净工艺、调质气体制备甲醇规模化示范示范、年产万吨级高炉煤气制备甲醇方案设计。 承担单位：鞍钢、 中国钢研科技集团公司、山东钢铁集团、北京科技大学河北钢铁集团承德钢铁公司、昆明理工大学、五矿营钢中板公司。