提高喷煤比是高炉炼铁节能减耗和改善操作指标的重要措施之一，但未燃煤粉对炉况和高炉冶炼过程的影响较大。多年的高炉炼铁生产实践表明，高炉上部压差变化不大，未燃煤粉主要集中在高炉下部，制约高炉配煤比的因素主要有：1）未燃煤粉在高炉下部的过量堆积，会使高炉透气性下降，气流分布异常，压差增大，严重时导致高炉操作不稳定；2）为了控制一定的燃料比，煤粉提高的同时必然需要焦比降低，有限的焦炭在高炉内由于气化溶损反应的作用，使得高炉软熔带及以下部位的焦炭强度变差，限制了焦炭在软熔带发展“焦窗”功能的作用。 由于以上两个原因的共同影响，限制了高炉煤比的进一步提高，且未燃煤粉的分布无法得到有效控制，焦炭强度在高炉内无法得到有效保护、高炉透气性难以改善以及炉身热效率难以进一步的提高。因此，上述两个原因是长期以来限制高炉冶炼提煤降焦的技术瓶颈之一。基于此，以东北大学为代表的研究团队自1996年起，针对该问题展开了详细深入的理论研究、技术开发、设备制造和工业化应用等方面的工作。历经20余年的不懈努力与研究，以改善未燃煤粉在高炉内的分布、避免局部过量堆积为出发点，以保护焦炭强度为重要应用效果，以改善高炉透气性、提煤降焦、强化高炉冶炼，提升高炉炉身热效率为最终目标展开一系列的技术攻关，最终本项目的研究成果成功地实现了工业化的稳定应用。 本项目主要得到如下创新性的研究成果： （1）基于未燃煤粉在高炉内的分布状态及其对高炉冶炼的影响，建立了“原始创新”的炉身喷吹与风口喷吹并行的“两段式煤粉喷吹理论”，揭示了炉身喷吹煤粉的走向及其影响因素，为控制未燃煤粉的分布、改善高炉料柱透气性和有效保护高炉操作环境下的焦炭强度等目标提供理论基础。 （2）开发了两段式煤粉喷吹工艺，即在传统风口喷吹的同时在炉身下部软熔带上方设置炉身喷吹口，该工艺具有保护焦炭强度、改善料柱透气性和提高高炉热效率等特点。采用该技术可实现喷吹煤粉在高炉内的高效利用，针对未燃煤粉特性，达到了“扬长避短”的使用效果。 （3）基于本项目提出的高炉两段式煤粉喷吹理论及工艺，设计了两段式煤粉喷吹技术的关键设备和操作系统，包括水平式特质喷枪及适合于炉身喷吹的硬件系统和自控控制系统以及二次补气技术和配套操作系统。这些关键设备和操作系统运行稳定可靠，实现了两段式煤粉喷吹工艺的长期稳定运行。

目前，世界各国均采用焦炭反应性CRI及反应后强度CSR作为焦炭热性能指标，来判定高炉内焦炭溶损劣化程度及其对料柱透气性和透液性的影响。为了保证焦炭具有低CRI和高CSR指标，炼焦配煤必须大比例配入稀缺的优质主焦煤。为了给包钢多用区域炼焦煤的低成本炼焦-炼铁技术提供支持，必须在焦炭热性能及其配煤质量评价等方面创新，构建新的焦炭热性能和煤质评价方法，满足包钢不同容积高炉对于焦炭质量的真实需求，指导配煤炼焦和高炉操作。 项目通过包钢不同容积高炉用不同CRI及CSR焦炭冶炼实践及其炼铁原理解析、包钢不同容积高炉用焦炭CRI及CSR和综合热性能的评价等确定了满足包钢不同容积高炉冶炼合理需求的焦炭CRI及CSR指标，建立了焦炭综合热性能与CRI及CSR的关系，用于焦炭热性能评价。通过包钢炼焦用煤的基本性质和炭化关联性质评价、焦炭质量指标与炼焦用煤和配合煤的基本性质和炭化关联性质指标的相关性分析，建立了用炭化关联性指数表征煤炼焦性能的焦炭质量预测模型。 项目成果的创新性在于：（1）首次将包钢不同容积高炉冶炼实践、炼铁原理分析和矿焦耦合实验结合，阐明用焦炭CRI及CSR指标预测高炉内焦炭溶损劣化对高炉冶炼影响的不足。（2）首次采用焦炭综合热性能CRR25-T和CSR25-T指标作为焦炭热性能CRI及CSR指标的补充，评定包钢不同容积高炉用焦炭合理需求的质量，保证了包钢不同容积高炉使用较低CSR指标焦炭的炼铁技术实施。（3）首次采用煤炭化关联性实验方法评价煤的炼焦性质，揭示了胶质层的膨胀和塑性黏特性，提出了表征煤炭化关联性的透气性指数和形变指数。（4）首次建立了用煤炭化关联性指数作为煤炼焦性能指标的焦炭质量预测模型，预测M40、M10、CRI的合格率均分别达到100%，CSR为91.7%，并能用于焦炭的综合热性能。 通过项目研究，以2020年包钢股份1月采购价格为不变价格计算每月用煤成本，包钢股份2020年1-6月利用项目研究成果，通过优化配煤结构，合理配煤，在保证焦炭质量的前提下，降低了用煤成本10418.4万元。该项目形成的新焦炭评价方法，解决了炼焦-高炉炼铁全流程的资源配置及高效利用问题。在国内外首次采用炭化关联性相关系数构建了焦炭质量预测模型，提高了模型的准确性和实现了模型的通用性，项目成果也为焦化及炼铁工作者对炼焦煤和焦炭提供了的新认识、新思路和新方法。

该项目以解决焦化行业超低排放、节能低耗、智能高效、炉体长寿为导向，借助先进的过程仿真软件平台和火焰分析模型及三维立体设计进行优化设计和材料选择，通过原始创新和集成技术创新的有机融合，利用流体力学原理集成燃烧传热理论、现代焦炉装备技术、人工智能控制理论，在新型大容积顶装焦炉高效控硝节能燃烧技术、炉体结构与耐火材料、炉体无泄漏密封技术、关键炉体结构与铁件设备、焦炉智能化控制及智能配煤技术等方面取得了创新性成果，研发的焦炉空气两段助燃+大废气循环量控硝燃烧技术、焦炉非对称式烟道、焦炉四段式保护板、焦炉智能控温、半球阀式单炭化室压力调节（SOPRECO）、机车无人操作、7.2m焦炉特大型上升管显热回收、焦炉炉内脱硝、智能配煤技术方面具有自主知识产权。研发的超大容积焦炉具有结构新颖、污染物排放明显减少、劳动生产率高、焦炭质量好、炼焦能耗低、适应我国炼焦生产超低排放、炼焦煤资源结构特征等优点。

入炉炼焦煤煤调湿工艺技术及装备针对目前煤调湿工艺技术在实际运行中存在着高能耗、高污染、低效率及适应性差等诸多弊端，在无锡亿恩科技股份有限公司与上海理工大学的产学研平台上，根据入炉炼焦配煤的物理特性和炼焦工艺流程特点，自主研发出一种梯级筛分内置热流化床低温干燥型煤调湿工艺技术（简称en—CMC），获得了十几项国家发明专利和实用新型专利。并且研制出我国第一台节能环保低温干燥型煤调湿工艺技术及成套装备，于2014年底在柳州钢铁股份公司焦化厂投产，通过一年多的调试运行，各项经济技术指标均优于设计指标。

本项目技术en-CMC煤调湿装置是一种系统集成创新工艺技术，是一种根据现有的炼焦配煤工艺要求和物料特性来对煤进行预处理，在炼焦煤预处理工艺中嵌入了低温余热回收系统、梯级筛分低温干燥调湿系统、选择性粉碎系统、除尘造粒混合系统的工艺流程。 采用机械筛分方式及低温低速流化床方式对煤颗粒粒径筛选、煤粉尘造粒和调湿方式，确保了煤颗粒粉碎、干燥以及煤粉尘的有序控制，避免细煤料过度粉碎处理和能量的过多投入。

中钢集团鞍山热能研究院有限公司将自主研发的煤资源的煤质评价、炼焦配煤理论、非炼焦煤在配煤炼焦中的应用、配煤炼焦焦炭质量预测与成本优化控制、煤场单种煤的合理分类堆放等一系列技术进行整合形成系统优化配煤炼焦技术，并与配煤专家的各种经验及历史数据相结合对炼焦煤进行优化，使之成为一个集配煤、工艺及质量和成本综合优化系统的配煤炼焦技术，适用于焦化企业日常生产与管理的关键单元。 应用该技术开展优化配煤项目，可优化焦炭质量，焦炭强度 M40 提高1～5个百分点，M10改善0.2～0.8个百分点；焦炭反应性降低2～5个百分点，反应后强度提高2～9个百分点。

目前世界上正在采用的有十多种，如闪速熔炼、悬浮熔炼、氧焰熔炼、自热熔炼、艾萨法、奥斯麦特法、特尼恩特法、诺兰达法、瓦纽柯夫法、卡尔多法、漩涡熔炼法、三菱法、白银法，以及传统的反射炉、鼓风炉、电炉等熔炼方法。这些炼铜工艺，有的因供风氧浓受限，有的因为炉体设有大量水套，有的要防止Fe3O4沉底或形成泡沫渣喷炉，都需要在精矿中配煤补热或加焦做还原剂。唯有我国自主开发的氧气底吹铜熔炼技术，入炉料不配任何燃料或还原剂，真正实现了铜的无炭熔炼。 该技术对原料适应性强、投资省、能耗低、流程短、氧枪及炉体使用寿命长，噪音低、烟气量少，CO2(炉料中碳酸盐分解)和NOx百分含量低，环境友好，可很好与后续流程结合，具有广泛的推广应用前景。