“环保新时代，绿色新中国”。生态文明建设需要打好污染防治攻坚战，让天更蓝、水更清、环境更优美。 解决钢铁工业发展中的环境保护问题是钢铁企业绿色高质量发展的重要保障。钢铁企业长期存在冷轧废水难降解有机物和总氮等关键污染物控制的“卡脖子”难题，在国家大力推进污染防治行动计划和钢铁废水排放标准日趋严格的背景下，冷轧废水达标处理成为钢铁企业亟待解决的重大环保科技问题。 项目团队立足宝钢股份冷轧废水的现状，聚焦冷轧废水难降解有机物和总氮等关键污染物，从冷轧废水深度处理的系统性、整体性与全过程出发，突破了高浓度活性微生物精准控制脱碳除氮、炭基纳米载体臭氧催化、高效膜循环资源化回用和浓水三维电氧化等4项关键核心技术，并通过小试、中试和示范工程研究，构建了冷轧废水生化-物化强化处理新工艺，获得重大科技创新。 1）首创了高浓度活性微生物精准控制脱碳除氮技术。 2）率先开发了炭基纳米载体臭氧催化技术。 3）率先形成高效膜循环资源化回用技术。 4）首次开发浓水三维电氧化技术。在绿色创新发展理念指导下，项目团队积极开展技术攻关的同时，注重核心技术的知识产权布局，共申请发明专利42件，已授权13件，认定企业技术秘密17项，发表论文21篇。技术转化应用经济效益和社会效益显著，近三年累计直接科研效益12332.5万元。 项目成果应用于宝钢宝山基地冷轧2030废水系统、1420/1730废水系统、1800废水系统和硅钢4期废水系统、湛江东山基地冷轧1期和冷轧2期废水系统，每年处理冷轧废水超1500万吨，全系统废水回用率达到65%以上，有机物和总氮的排放量低于国内外同行。项目成果的大规模推广，实现了宝山基地和湛江基地冷轧废水处理工艺和装备的系统升级，全面提升了全流程污染物控制和去除能力，为建设“高于标准、优于城区”的城市钢厂奠定了坚实基础。

首钢从资源、环境、技术和经济多方面综合衡量，将炼铁工艺流程配置创新升级为“3座5500m3高炉+3台504m2带式焙烧机+2台500m2烧结机”（简称“3+3+2”），传统三元炉料结构调整为“熔剂性球团矿+酸性球团矿+高碱度烧结矿+块矿”四元炉料结构，是一项可填补国内空白兼具行业特色示范性工程，被列为国家“十三五”钢铁流程绿色化关键技术中的重大突破性技术之一。 该项目创新点有： 创新点一： 从低碳清洁和经济性出发，创新配置了“3座5500m3高炉+3台504m2带焙机+2台500m2烧结机”（简称“3+3+2”）的炼铁工艺流程，通过球团矿质量和综合炉料冶金性能的融合研究，确定了“35%碱性球+20%酸性球+40%烧结矿+5%块矿”的差异化炉料结构，填补了国内行业的空白。 创新点二： 研究了不同炉料及装料顺序对炉料分布和透气性、膨胀性能的影响，提出并设计了适用于高比例球团冶炼的并罐布料装置、炉身角度及合适的高径比，有效解决高比例球团冶炼时布料偏析、炉料膨胀影响等难题，为超大型高炉高比例球团稳定冶炼创造了有利条件。 创新点三： 提出了与高比例球团冶炼相匹配的煤气控制技术，形成了以压差为目标、以炉腹煤气指数为纽带、以高富氧高顶压高风温鼓风加湿为路径的超大型高炉高比例球团冶炼技术体系，实现了低碳高效稳定运行。 创新点四： 开发了原料工序通过单拱全球最大跨度的料场封闭技术、高炉炉顶煤气全量回收系统、烧结烟气循环工艺，烧结球团工序实施半干法+SCR脱硫脱硝技术，实现了京唐铁前工序的清洁生产，CO2排放降低10%，SO2、NOx等污染物排放降低15%以上。 项目共取得专利9项、论文4篇。 自2019年6月全面实施50%以上高球团比例的冶炼，实现了3座5500m3高炉50%球团比例的高效稳定运行，平均利用系数达到2.3t/（m3•d）以上，月均日产量最高达到39000t，其中3高炉连续五个月平均日产12820t，平均渣比降低到213kg/THM，平均燃料比达到468kg/THM。最高月均日产量达到13198t，最低月均燃料比463kg/t、最低月均渣比206kg/t。工序能耗最低实现了440kgce，较基准期降低了20 kgce/t以上，取得了良好的效果。项目经济效益约1.5亿元。CO2减排10% ；颗粒物、SO2和NOx污染物减排24%，CO减排33%；高炉渣减排30%。

本项目属烧结技术领域。 新常态下我国钢铁工业逐渐向减量、均质、绿色智能发展，提高烧结矿质量，减少工序能耗和污染物排放，已成为行业追求的目标。提高烧结矿质量主要是生产均质烧结矿，其关键是形成一种理想的烧结混合料结构，能使空气的流动、热量的产生以及固体物料的熔化在料层任何一处都能均衡地进行，因此要求混合料透气性均匀、热量均匀和适当的液相反应。 然而随着烧结系统大型化和矿石资源品质劣化，完善均质烧结存在如下技术难题：1）传统的“依据铁矿石资源量、化学成分及成本”的一般配矿水平难以满足生产优质烧结矿的需要；2）烧结机大型化后料面加宽，台车料面宽度的点火、风量均匀性发展难以控制，烧结横向均匀性差；3）现有的点火装备难以实现低耗、高效的点火要求；4）通过有效的信息反馈对烧结过程复杂的固液相反应进行预判和靠前调整。 为解决以上难题，马钢遵循源头绿色生态设计的原则，以300-360㎡烧结机为载体，从配矿、料层结构、点火控制及烧结过程热量方面进行了立体调优提质技术研究，并突破了关键工艺技术，实现了生产应用。项目具有如下特点：1）提出并利用基于铁矿石液相生成能力的烧结配矿方法，指导铁矿石的使用和烧结优化配矿，有利于烧结矿质量的稳定；2）开发了基于差异布料、均质点火和风量均匀分配的横向均匀烧结调控技术，烧结横向均匀性连续数值化可评价；3）大空间分区域独立控制与全方位立体监控相结合，安全均匀稳定喷加焦炉煤气，烧结过程热量调优；4）提出并实施一种低耗节能和点火均匀性双提升的点火装备及工艺技术。 通过项目的实施，授权国家发明专利8项、实用新型2项，总体水平达到国内领先。应用后技术指标进步，节能效果明显。近三年，马钢应用该技术，烧结综合成品率由成果实施前三年平均值60.67%提高至68.8%，固体燃耗由62.71kg/t下降至52.86kg/t，烧结工序能耗明显低于国内先进(冠军)机。累计增收节支总额16237万元，年增收节支总额5412万元，分别降低CO2、SO2排放量2.9万t/年、86t/年。 基于绿色生态设计的大型烧结机立体调优提质技术改善了烧结立体均匀性，实现了烧结提质降耗，同时促进了关键点火工艺装备技术进步，减少了CO2、SO2等污染物的排放，改善环境。该技术在促进我国钢铁工业向“减量、均质、绿色智能”发展方面发挥了较好的典范引领作用，具有较为广阔的推广前景。

炼焦行业是工业污染大户。在焦炉生产过程中，装煤和出焦等环节产生大量有毒含尘废气,并无组织排放到大气中。其中含有固体悬浮物、苯可溶物、苯并芘、H2S、NH3等有害物质,长期接触对人体健康十分有害。这些烟尘主要来自于焦炉连续性、阵发性和事故性三类排放源。 炉头逸散烟尘的特点是，间歇性排放，烟气湿度大，温度高，含有可燃气体和焦油，而且产尘点会在长距离上频繁移动，兼有固定源和移动源的特征。炉头烟尘处理的难点在于: 1、如何高效保证烟尘捕集率 炉头周围设备、构筑物较多，炉头烟尘逸散速度快，如何根据现场情况研发合理的收尘装置是保证烟尘捕集率的关键。 2、除尘系统如何适应焦炉生产工艺特点 出焦和平煤等焦炉生产过程是有规律的间歇性作业，整个焦炉不是所有的炉门都在逸散烟尘，需对炉头烟尘逸散点进行精准控制。研发一套完全适应焦炉生产的炉头除尘软硬件系统是一大难题。 3、如何实现焦炉烟尘处理系统的稳定运行 从以往运行经验看，焦炉烟尘中含有高温挥发出的焦油及未燃烧充分的炭渣火星, 容易粘布袋和烧布袋，严重影响除尘器的稳定运行。 因此。研制出适应于新环保政策要求的的焦炉炉头除尘技术迫在眉睫。

钢铁行业是高能耗、重污染的行业，钢铁生产过程中的烟气排放主要集中在烧结工序，烧结厂烟气排放量占钢铁企业总排放量的一半以上，烧结烟气污染已成为制约我国钢铁行业持续协调发展的一个重要因素，其烟气排放量约占钢铁生产的 40%，为削减烧结机废气排放和控制污染，烧结烟气循环技术逐渐兴起。烧结烟气循环技术是将烧结过程排出的一部分载热气体返回烧结点火器以后的台车上再循环使用的一种烧结方法,其目的是减少烧结生产的外排烟气量，降低烟气净化设施的处理负荷，回收烧结烟气的余热，提高烧结的热利用效率，降低燃料消耗，提高烧结矿产量。 针对现有区域废气循环技术存在工艺复杂改造麻烦、固体燃耗低和烧结矿质量改善的作用弱、能源利用率差、烟气循环率小等问题，北京中冶设备研究设计总院有限公司开展整体工艺自主研发，对国内外相关工艺取长补短进行升级改进，解决了低氧烟气利用率低，改造困难大，工艺复杂，烧结率低等问题。

钢铁行业是我国节能减排重点关注的行业，烧结厂烟气排放量占钢铁企业总排放量的一半以上，烧结烟气污染已成为制约我国钢铁行业持续协调发展的一个重要因素。然而烧结工艺以其优良的资源适应性为钢铁企业带来了显著的经济效益，它作为钢铁生产的重要原料处理环节还将长期存在。目前类似技术在处理烧结厂烟气的过程中存在装置投资大、运行费用高、效率低、副产品复杂、浪费热能等问题。 我公司自主研发的烧结烟气循环技术采用引入外部热风（冷却机三段）和切换取烟点以及优化改善核心设备等方式，合理解决了现存的问题，可以 有效减少烧结生产的外排烟气量达15-35%，大大降低烟气净化设施的处理负荷，回收烧结烟气的余热，提高烧结的热利用效率，降低燃料消耗，提高烧结矿产量。削减的烧结烟气排放量将会对行业减排、改善大气环境产生重大意义。

本项目属于节能减排领域。 焦炉炉头除尘关键技术是将焦炉炉头溢散烟尘有组织收集并进行深度除尘净化后达标排放的烟尘治理技术。 我公司通过长期调查研究，自主研发，与有关焦化生产单位紧密沟通，在焦炉炉头烟气收集、除尘控制、高温烟气处理系统等关键技术方面取得突破性成果，填补了国内空白，并进行了推广。 炉头溢散烟尘收集率 ≥95%、系统装置满足净化后出口烟气粉尘排放浓度＜10mg/Nm³、与焦炉同步运行率：100%、综合运行成本≤2元/吨焦炭。 2017年技术应用于宁波钢铁焦化厂机焦侧炉头烟尘治理EPC总承包工程，工程项目顺利通过验收，目前项目运行情况良好。宁钢两座6m焦炉，每年减少向大气排放的粉尘约1000t，烟气中含的苯并芘、焦油等有机物也一同得到治理，杜绝了焦炉生产烟尘无组织排放带来的大气污染，同时极大的改善了焦炉区域作业环境。

近些年来，我国高度重视大气污染治理，烟气排放标准更加严苛，废气治理力度不断加大，脱硫脱硝等废气治理设施逐渐普及，使得全国二氧化硫和氮氧化物排放量逐年下降，但与此同时工业废气的排放量却在不断增加，废气排放量的快速增长抵消了废气治理的成果。因此，在关注污染物浓度减排的同时加强烟气排放量削减对改善大气环境减轻大气污染意义重大。对于钢铁企业，削减烧结工序烟气排放量将会对行业减排、改善大气环境产生重大意义。在烟气减排的同时将烧结工序余热最大化的利用，节约能源，降低能耗，为企业生产创造效益，同样产生重大意义。

本课题立足河钢承钢现有产线，围绕影响直接轧制的主要因素，因地制宜，以解决影响直接轧制的关键问题为切入点，通过理论研究指导技术方案的制定和技术改造的实施，成功开发了棒线材直接轧制负能制造技术，建立了棒线材负能化直接轧制的理论体系，形成具有自主知识产权的专利技术，探索了智能化在直接轧制工艺中的应用，提高了生产效率，大幅降低了生产成本，实现了全流程负能制造。（1）通过研究铸坯拉速与表面温度的关系，建立了数据模型，开发了小半径（R7m）方坯连铸机高拉速生产集成技术，优化冷却模型，确保铸坯切后温度达到1050℃以上，奠定了直接轧制温度基础；（2）建立铸坯直接输送通道，自主开发了全程保温技术、铸坯快速输送技术，确保高温铸坯过程温降低于20℃/min，50s内快速输送至轧机，成功建成了示范产线，轧钢工序能耗降低至10.55kgce/t，降幅达78.6%；全流程工序能耗-13.49kgce/t，实现了全流程负能制造；（3）开发了铸坯头部温度补偿技术，通过智能补温缩小头尾温差，实现了钢材头尾性能差稳定控制在15MPa以内，稳定产品质量；（4）自主开发了智能化出坯直送控制系统、全流程自动跟踪系统，大幅提升棒材产线智能化水平，为新建棒材产线或行业内传统棒材产线的升级改造提供解决方案。项目授权实用新型专利1项；项目受理专利5项，其中发明专利3项、实用新型专利2项；授权软件著作权2项，发表学术论文7篇。 本项目投产至今，累计生产86.5万吨，创效3460万元。 直轧示范线炼钢工序能耗-24.24kgce/t（回收蒸汽和煤气与工序电耗的差值），轧钢工序能耗10.94kgce/t，炼钢-轧钢工序能耗-13.3kgce/t，炼钢-轧制全过程吨钢能耗小于零，实现负能制造。直轧改造前，轧线工序能耗≥41kgce/t，改造后轧钢系统工序能耗为≤10.94kgce/t，能耗降低值≥30kgce/t。累计节约能耗折合3万吨标准煤，按照每吨标准煤排放二氧化碳2.6t、排放二氧化硫8.5kg计算可减排二氧化碳7万吨以上，二氧化硫240吨以上。

针对我国重要的含钒资源—含钒石煤中钒的品位低、赋存状态分散，传统浮选、重选等选矿技术无法实现钒的有效预富集。现有的钠化焙烧、钙化焙烧等石煤提钒工艺只能对原矿进行焙烧、浸出，这使得单位钒产量的矿石处理量巨大，导致能耗高、药耗大，提钒率低、成本高，且产生大量对环境有害的、难处理的浸出废液和尾渣。 申请人提出如下创新思路，开发了含钒石煤中钒的预富集分离的新方法。1）利用石煤的还原特性，添加少量Fe2O3作为钒的富集载体，通过还原焙烧，使石煤中的钒自还原重构富集为Fe3-xVxO4相。2）利用富钒相Fe3-xVxO4的磁性，通过磁选分离，获得高品位钒精矿。 利用获得的高品位含钒精矿作为下一步体钒的原理，会大幅度减少矿石的处理量，从而达到降低成本、减少能耗和排放的目的。