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1 富氢低碳燃料和含锌固废资源在高炉冶炼中的集成应用 - 摘要

项目属于冶金工程科学技术领域。排放减量化、固废资源化是中国生态文明建设的重要内容，也是实现城市钢铁企业绿色制造的发展方向和关键技术。2015年武钢全流程CO₂排放超过2500万吨，产生固体废弃物90余万吨，其中难处置含锌固体废弃物40余万吨。传统冶炼工艺难以满足日趋严格的环保要求，开发满足低碳环保约束的绿色高炉炼铁工艺意义重大。从2010年起，申报单位联合攻关，开发了基于低能耗低排放和全流程含锌固废循环消纳处理的高炉绿色冶炼集成技术，主要创新如下： (1)构建了以“低能耗低排放+全流程固废循环消纳处理”为核心的绿色炼铁工艺体系，建立了烟煤以氢代碳高效还原理论；开发了含锌固废分层造块和炉内循环富集排出模型，提出了“烟煤物流链动态调度+富氢低碳烟煤高比例喷吹+含锌固废配矿入炉+高锌负荷高炉炉型控制+含锌尘泥富集排出资源化利用”的新方法。 (2)制订了烟煤储运及制备安全标准，发明了高炉煤粉高效喷吹方法及其装置；建立了供需平衡约束下的烟煤物流链动态调度系统；针对煤粉制备，开发了热风炉废气余热利用及低氧保护气氛的多目标优化控制体系，实现了高比例烟煤的高效安全制备及喷吹。 (3)针对含锌固废制粒时团聚引起混匀料偏析问题，开发了精控毛细水的含锌颗粒物选择性分散附着技术；针对烧结过程中形成液相转移快、空位孔洞增多问题，发明了铁矿粉同步同化液相方法及其冶金性能检测技术。控制烧结矿易还原铁酸钙相高于38％，低温还原粉化率低于35％，达到高炉入炉原料标准。 (4)针对高比例烟煤和高锌原料入炉后高炉顺行难的问题，开发了基于燃烧带控制的高比例烟煤喷吹工艺，建立了评估炉墙结厚的连续诊断模型，提出了高锌负荷下炉型控制方法。针对炉内锌蒸汽迁移侵蚀炉衬的问题，基于物料流煤气流平衡分布和冷却壁渣皮自保护原理，开发了满足高炉长寿要求的矿焦分粒级布料技术及冷却设备。根据含锌物质炉内循环富集模型，提出了基于煤气流控制的高炉周期性排锌方法。项目研究成果在武钢6座高炉全面应用，并在宝武集团推广。自2016年起武钢高炉开始配加烟煤喷吹，烟煤配比逐步提高至27％以上，累计减少CO₂排放量60万吨，消纳含锌固废107万吨，高炉平均利用系数＞2.5t/m³·d，休风率＜2.0％，冷却设备破损率＜1.5％，实现了高比例烟煤配比和高锌负荷原料下的高炉顺行与长寿。项目获授权国家专利20项(发明专利10项)，发表论文26篇，制订企业标准3项，企业技术规程5项。取得经济效益22605万元，社会效益显著，为中国冶金行业开辟了绿色制造的新途径。
1900060122 湖北 TF53 应用技术炼铁

2 华菱涟钢8号高炉工程新技术集成与创新 - 摘要

华菱涟钢通过该工程的实施，将涟钢现有厂区1#〜5#小高炉全部拆除淘汰。涟钢8号高炉有效容积2800m³，年铁水生产能力为260万吨合格炼钢生铁。该项目的主要成果和创新点有：1)大型高炉总图布置及流程优化，生产流程紧凑、高效、顺畅，吨铁占地指标仅为0.0457m²，达到钢铁厂高炉区的吨铁占地指标的国内领先水平。2)料系统集成创新了烧结矿槽下分级入炉技术，设置焦丁回收系统。3)高炉采用高效长寿综合技术，高炉软水系统首次采用了A加B全软水冷却系统的工艺流程。4)采用带附加燃烧炉的板式换热器系统预热热风炉燃烧用的高炉煤气和助燃空气，以实现单一高炉煤气条件下达到1250℃以上高风温。5)采用了环保型转鼓法渣处理技术，应用了玻璃钢高空水渣蒸汽排放系统，采用了新的蒸汽排放泄爆技术，提高了玻璃钢烟囱的安全性；开发了防爆喷嘴装置，提高了应对渣中带铁的安全性问题。涟钢8号高炉2013年3月22日投产，投产后高炉生产指标稳步上升，2015年年产249.5万吨生铁，工序能耗316.69kgce/t，取得了良好的实绩，达到了国内同级别高炉生产的领先水平。通过采用一系列创新技术，涟钢8号高炉取得了良好经济效益，初步计算降低生产成本9998万元/年。新技术已经推广到湘潭3号高炉、涟钢6、7号高炉和青钢搬迁2号高炉等项目中。
1800210118 北京 TF54 应用技术国内领先炼铁

3 钒钛磁铁矿冶炼高炉设备高效运行技术研究及应用 - 摘要

西昌钢钒高炉投产以后，随着高炉冶炼不断强化，陆续暴露出一系列设备损坏影响高炉连续生产方面的生产事故。设备问题直接增加了高炉非计划休风时间、复风和慢风时间，打乱了高炉有序稳定的生产节奏，直接降低高炉产量、降低铁水质量、增加高炉吨铁燃耗，为高炉生产带来巨大的经济损失和生产安全隐患。为促使高炉生产高效稳定运行，确保高炉生产节奏连续，成立了项目研究组。自2014年开始，通过一系列技术研究并技术改进，取得较好效果：（1）通过在上料装料系统转运处增设缓冲平台和积料格板，对翻板阀进行阶梯波纹式改进，在集料斗上贴补布料溜槽硬质合金，在波纹管和中心喉管易磨损部位增加耐磨硬质合金，对布料溜槽进行硬质合金材质改进和结构优化，增强了各转运部位及上述部件的耐磨性和抗冲击性。通过优化装料操作，优化料流调节阀操作，在下密封阀和料流调节阀之间增加弧形保护板，减少上、下密封阀夹料损坏；增设氮气冷却管道和增加二次均压氮气用量，降低下密封阀和阀箱工作温度；优化气密箱的加油时间、限位结构、程序控制及电路控制系统。通过稳定炉料结构、稳定原料质量、降低入炉碱金属负荷、稳定入炉锌负荷、降低碱度增强炉渣排碱能力、调整风口长度和风口面积获得适宜鼓风动能、优化布料制度获得合理煤气流分布、优化并稳定热制度，大幅降低因煤气流分布不均、炉缸堆积不顺、渣皮反复脱落等导致的风口破损。利用风口小套冷却水量微漏监测系统监测风口冷却状态，利用炉缸内衬侵蚀在线监测系统监测高炉炉缸工作状况，及时增加对风口的冷却强度和维护工作，并调整炉内工作状况，促进炉缸工作稳定，减少风口破损。（2）项目开展期间，申报专利5项，其中授权专利3项（2项实用新型，1项发明专利），2项正在受理中。（3）对高炉系统各设备的持续改进在西昌钢钒1#、2#、3#高炉上均得到应用，各系统设备使用寿命从不足2～4个月均延长至6个月以上，定修周期从3个月延长至6个月，高炉休风率从0.660%降低到0.348%，其中非计划休风率从0.425%降低到0.138%。（4）该研究成果在西昌钢钒3座1750m³高炉上全面推广应，部分技术在攀钢集团攀枝花钢钒公司高炉上得到推广，对于普通矿冶炼的高炉也具有较好的借鉴价值。西昌钢钒在2014年3#高炉投产后，以2015年数据为基准，2016年因高炉休风率降低，减少休风损失和降低检修费用（扣除技术改进和科技投入费用）就取得3057.408万元经济效益，同时减少了高炉生产安全隐患。
1800080580 四川 TF53 应用技术炼铁

4 钒钛磁铁矿大高炉高效低耗冶炼关键技术集成及应用 - 摘要

该项目属于高炉炼铁技术领域。立项背景：钒钛磁铁矿属难选、难烧、难炼的矿产资源，高炉冶炼时具有燃料消耗高、能量利用低等缺点。河钢承钢自2006年12月第一座2500m³冶炼钒钛磁铁矿高炉投产以来，高炉的生产一直被渣黏、粘罐、高铁损、炉缸堆积等问题困扰，高炉燃料比居高不下，同时还带来了提钒转炉渣量大、钒收得率低等一系列问题。该课题通过研究大高炉钒钛磁铁矿冶炼的问题点，开发钒钛磁铁矿高效资源化利用方式、大高炉“五项”关键工艺制度控制技术，研发和应用相关专利装置，使河钢承钢大高炉实现钒钛磁铁矿的高效低耗冶炼。主要技术内容及创新点： (1)开发了钒钛磁铁矿高效资源化利用方式，将烧结矿中MgO、TiO₂和部分V2O5转移至球团矿中，实现了球团矿中MgO、TiO₂和V2O5分别达到4％、2.30％、0.37％以上；构建了57.5％高品位钒钛铁精粉+30％外矿粉+5％普通精粉+7.5％杂料的钒钛烧结矿主体配矿模型，实现了钒钛磁铁矿球团矿和烧结矿的冶金性能新突破。 (2)开发了钒钛磁铁矿大高炉高效低耗冶炼的“五项”关键工艺制度控制技术，填补了国内技术空白。技术如下： ①“四大一同”装料制度，大α角、大矿角、大角差、大矿批、矿焦同角；②“超低热流强度”冷却制度，全炉热流强度7000～8000w/m²；③“超低硅”热制度，铁水[Si]≤0.14％，物理热1470℃；④“高五元碱度”造渣制度，炉渣R5达到1.15～1.20倍；⑤“高炉腹煤气量指数”送风制度，炉腹煤气量指数达到65～70m³/min·m²。 (3)研发了《一种使用寿命长渣铁分离好的高炉贮铁式主沟》等4项专利技术，消除了钒钛磁铁矿大高炉高效低耗冶炼关键技术的“瓶颈”和难题。技术经济指标：河钢承钢2500m³高炉品位在56.5％左右，在全国处于较低水平，但高炉技术经济指标不断进步，至2016年全年在冶炼钒钛磁铁矿的条件下，高炉利用系数平均2.41t/m³·d，平均日产突破6000t大关，年底平均日产已达6500t，平均燃料比515.8kg/t，煤比145kg/t。大高炉实现了长周期稳定顺行，主要经济技术指已经超过国内同立级冶炼普通矿的高炉，达到世界一流水平。推广应用及效益情况：该项目取得实用新型专利4项，公开发表论文7篇。该课题在河钢承钢三座2500m³高炉上应用，并且已推广至河钢承钢1260m³高炉上，2016年大高炉铁水[Si]均值达到0.14％，居世界领先水平，铁水[S]均值达到0.028％，居国内先进水平。近三年高炉节约燃料成本创效1.59亿，减少CO₂排放量约38.63万吨。推动科技进步的作用：河钢承钢2500m³高炉的利用系数、燃料比等主要经济技术指标在河钢集团名列前茅，该课题提升了承德地区乃至全国冶炼钒钛磁铁矿高炉的科技水平，对于支撑中国钒钛钢铁企业可持续发展意义。
1800070243 河北 TF53 应用技术国内先进炼铁

5 特大型高炉长期经济稳定运行集成技术 - 摘要

巨型高炉具有投资省、效能高、成本低、环保优等特点。炼铁成本占钢铁联合企业成本的70％左右，在原燃料条件劣化下要想持续提升高炉经济技术指标、循环经济、节能减排，保持高炉长期稳定顺行，降低铁水成本，必须要有新技术的突破与支撑。高炉就是个“黑匣子”，技术操作人员只能通过监测、检测数据和实践经验综合判断高炉炉况。如何准确判断炉况趋势，对症制定方针措施，形成高炉操作标准，是高炉操作技术的重点和难点。 2014年初马钢两座4000 m³高炉炉况失常，经济损失约16630万元。为扭转高炉生产不利局面，马钢创建了高炉炉况体检，顺行指数模型、预警系统，高炉体检是通过对高炉技术指标、煤气流、炉型、铁水成分、原燃料质量等7大类43项参数进行系统分析，每项参数都建立在对历史数据回归的基础上量化正常管理区间，超限项即刻预警，诊断出结果进行相应调整。如同人体体检，查出问题后医生对症下药。又在体检参数中选取了表征炉况关键指标以满分百分制进行权重分配，对每一项指标的“健康”程度进行打分，形成高炉炉况顺行指数评价系统。该系统运用后，下部炉缸工作活跃、操作炉型合理稳定，上部气流分布合理，炉况持续稳定。炉型监控时对症安装微型冷却器，发明了一种高强耐磨旋流可更换高炉冷却柱ZL201620932755X(马钢重型机械制造有限公司属于马钢全资子公司，该专利通过重型机械制造公司申报)。烧结通过技术攻关形成“低压、恒速、均风、900mm超厚料层均质烧结”技术。实现较低机速、长时间恒速生产，减少机速波动的频率和幅度；低负压生产，烧结负压降低、高温水平升高；烧结矿强度指标呈上升趋势；风量再分配优化，实现宽度和长度方向的二维均风控制，保证烧结过程的不同阶段垂烧速度均在一个适宜的范围内均质烧结，进而确保各个烧结段中料层有足够的高温保持时间和效率，使烧结生产得到深层次优化，为高炉提供稳定、优质的入炉烧结矿，减少外部影响。发明了一种烧结机系统专利ZL 201420683368.8。高炉炉况除顺行外还必须安全长寿。马钢两座4000m³高炉2011年发现炉底封板上翘，炉底板四周翘起呈“锅底”状，与炉基间距达150～200mm，存在巨大安全隐患。针对高炉炉底板上翘问题，马钢依靠自己团队，制定抑制炉底上翘方案、防止炉底回落方案和炉底在线检测与监控方案，建立了高炉炉底应力监控模型。根据应力检测数据，对应2座高炉生产操作数据进行原因分析，采取有效针对性措施，指导高炉操作预防隐患，为高炉的安全生产提供了有力的支撑。发明一种检测高炉炉底板应力变化的装置，发明了一种抑制高炉炉底板上翘的压紧系统及其应用，发明了一种高炉炉底板保护系统。 2016年5月第九届中国国际钢铁大会上交流了中英2种文字《马钢大型高炉炉底上翘应力监控实践》，被冶金报转载。通过以上技术突破创新、马钢4000m³高炉以低于行业平均水平的原燃料条件，解决了炉底板上翘安全隐患，实现了高炉1000天以上的长期稳定顺行和指标提升，铁水成本持续降低，达到高炉生产“高效低耗、环保长寿”的目标。
1700650250 安徽 TF54 应用技术炼铁

6 2000m<'3>高炉高效经济冶炼高钛型钒钛磁铁矿技术研究与应用 - 摘要

该项目属钢铁冶炼炼铁技术领域。高炉作为钢铁产业中最重要的生产设备，其大型化是现代钢铁工业提升技术装备水平的重要标志，大型化高炉具有生产效率高、投资省、环保节能、物流运输优化等特点。但是，由于攀西铁矿石冶炼的特殊性，高钛型钒钛磁铁矿高炉冶炼难度极大，而且冶炼难度随高炉容积明显增加也会大辐度增加。2005年前世界上最大也仅有1000m<'3>级冶炼高钛型钒钛磁铁矿高炉，其高炉的大型化被国内外同行认为是世界性难题。攀钢2000m<'3>级高炉于2005年10月建成并顺利投产，实现了1000m<'3>级到2000m<'3>级高炉的飞跃，开炉达产快。但其后，直到到2009年较长时间内，其高炉炉况波动较大，技术经济指标较差，未能体现大型高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的高效性与经济性。通过大型高炉炉渣改性技术、大型高炉操作技术、高效出渣铁技术、焦炭低成本提质技术、高比例小粒度烧结矿回收与使用技术等研究与应用，在高炉炉渣TiO<,2>含量逐渐上升、达22.50%的情况下，攀钢2000m<'3>级高炉利用系数从2009年前的2.0t/(m<'3>. d)提升到2.5t/(m<'3>. D)，高炉炉铁损从6.95%以上下降到3.0%以下，燃料比从600kg/t下降到570kg/t，主要技术经济指标超过或接近处于领先水平的攀钢钒一、二期高炉技术水平，实现了普通高炉高效经济冶炼高钛型钒钛磁铁矿从1000m<'3>级到2000m<'3>级高炉冶炼技术的飞跃，是高钛型钒钛磁铁矿冶炼技术的再次重大突破。为高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿装备大型化、攀西资源规模化开发打下了基础以及攀西地区资源高效环保利用提供了技术支撑。取得国家授权发明专利7项、实用新型专利2项、处于受理阶段发明专利3项，综合技术居国内领先水平，部分技术措施如浇注蓄铁式主沟技术、浇注铁口泥套技术、大批重冶炼技术等推广应用到攀钢钒1号至4号高炉、攀钢西昌三座高炉等，推广应用前景广阔。经济与社会效益显著，仅近三年降低2000m<'3>级高炉铁损效益达34545.75万元，而规模效益、经济炉料物料成本下降效益等还未计算，为高钛型钒钛磁铁矿高炉冶炼节能减排和规模节约化生产作出了显著的贡献。
1700530172 四川 TF57 应用技术矿山、冶金、建筑专用设备制造

7 一般原料条件下高效与长寿兼顾的特大型高炉关键技术 - 摘要

项目属于冶金工程、机械工程、控制工程交叉的科学技术领域。随着冶炼强度提高和低品位矿的大量使用，大型高炉内也存在有害元素富集、渣皮频繁脱落、煤气流剧烈变化等困扰，极易造成炉体热负荷攀升等问题，处理不当会损坏高炉冷却系统，降低冶炼效率。研究开发了复杂原料条件下高效冶炼与长寿化要求相匹配的关键技术。建立了高炉波动管控模式高炉波动来源于原燃料、操作、高炉本体3个方面，该研究对波动的作用机理、后果、处理原则进行了研究，建立了规程、制定操作预案，主张通过全方位管控来弥补波动产生的危害。构建热量顺畅传输的热冲击处理技术体系提出多层网络结构的“冲击-传输-搬运”热量传递模型，研究了极端炉况热流冲击的特性，开发了适用于高炉高热负荷区域的冷却壁，研究了高炉软水系统对各种热冲击的适应性，使得冷却系统能够抵御各种炉况波动产生的热量冲击，并满足高强冶炼条件下高炉水冷设备的长寿化要求。开发了“高富氧、大加湿”的高效冶炼技术利用富氧率为8-12%和加湿为30g/m<'3>的“大富氧+大加湿”操作技术优化炉腹煤气构成；通过合理的高炉操作实现利用系数≥2.65t/m<'3>.d、燃料比≤500kg/t的高效冶炼；针对高Al<,2>O<,3>和高Zn负荷的危害，提出了避免瞬时大热流冲击的高炉工艺控制技术，缩短了炉况调整时间，降低了冷却系统破损概率。开发了高效冶炼条件下的冷却协同控制技术从原料管理、高炉管控两个方面提出减少冷却及冶炼波动的技术规范，基于模式识别技术构建了高炉高效冶炼与长寿化运行工艺体系，实现冶炼与冷却的合理匹配。项目成果获授权专利26项，其中发明专利17项，实用新型专利9项；制定国标1项、行标1项、企业规程1项、出版专著2部、发表论文37篇。近3年取得经济效益24352万元。该项目实现了高炉高效冶炼与长寿运行的统一，为中国高炉的大型化、长寿化、高效化、压缩高炉座数、大幅度减少污染排放提供了一个技术参考。相关技术已在武钢高炉全面推广，产生了显著的经济和社会效益。
1700530109 湖北 TF57 应用技术矿山、冶金、建筑专用设备制造

8 高炉生产日报系统 - 摘要

该项目主要涉及自动化控制、软件编程、炼铁工业等科学技术领域。主要内容为通过自动化与信息编程技术把炼铁高炉控制系统的plc数据采集到Oracle数据库中，并经过统计分析展示给高炉操作人员，提高操作人员的工作效率，节约开支成本。已在该公司3炉试用，效果良好。为进一步推广该项目，又开发了信息化应用系统-高炉生产作业报表系统，分自动采集模式和手动采集模式，根据实际厂区内南区和北区要求的不同，设计不同的显示和采集页面。自动采集信息部分，从Oracle数据库直接采集数据到页面上，并对应相应的班组，自动刷新相关数据，且提供了数据查询和导出功能。手动采集部分，将传统的高炉操作表转换为电子表格形式，由生产人员自主填入系统，提供录入，修改，查询功能。系统实现了同时对数十张数据表的增删改查功能。特点：数据分为自动采集和人工手动填入部分，自动部分直接从plc中采集，易于进行数据对照和分析，提高了数据的准确性和实时性，手动部分考虑以后的分析问题，提前设置和预留了相关算法，易于以后的成本分析等工作，将传统纸质数据转换为电子数据，实现了无纸化办公。数据通过web进行及时发布，方便公司人员随时随地查看生产信息。应用推广：已在高炉3炉适用，适用情况良好。节省了大量的人力和物力。
1700530003 河北 TF54、TP319 应用技术炼铁

9 一种含铬铸铁制备金属铬的方法 - 摘要

该发明公开了一种含铬铸铁制备金属铬的方法，该方法包括以下步骤：步骤一，取磨细的含铬铸铁为原料，通过热氮化对磨细的含铬铸铁进行氮化处理；步骤二，氮化后的产物经冷却后，研磨成细粉，然后用HNO<,3>：HCl：H<,2>O＝3:1:6(摩尔比)的酸溶液浸取；步骤三，浸取后溶液进行过滤，将所得固体烘干粉碎，再进行煅烧，即得金属铬成品。该发明通过对含铬铸铁氮化，酸浸取，过滤，二次焙烧分解等步骤，将铬铁中的铬与铁进行分离，最终生产出含量97％以上的金属铬，该发明非常适用于铬品位较低，附加值较小的含铬铸铁的深加工，工艺流程简单，生产成本低。
1700160358 甘肃 TF791 应用技术炼钢

10 高配比钒钛磁铁矿高强度冶炼系统技术研究 - 摘要

该项目属于钢铁冶金领域。为了实现高配比钒钛矿高强度冶炼技术，针对高比例钒钛铁精矿烧结难度大，烧结矿质量差；钛磁铁矿比例提高，炉渣性能变差，入炉品位降低，冶炼难度增大；渣量增加后，未燃煤粉对炉渣性能产生影响大，提高喷煤比难度大；高配比钒钛磁铁矿合适的冶炼温度区间减小，高炉操作难度增大等问题，从2009年开始立题进行了为期5年的技术攻关，成立课题组开展高配比钒钛矿高强度冶炼系统技术研究。主要研究工作有：与相关院校进行了系统的实验室研究，包括“提高钒钛矿比例烧结强化技术研究”；“高配比钒钛矿高炉冶炼过程炉渣性能的研究”；“高配比钒钛矿高炉冶炼钒收率因素影响研究”；“高钛型钒钛磁铁矿高炉冶炼适宜喷煤量的技术研究”；“高炉冶炼钒钛磁铁矿关键技术研究(软熔带模型）”等，并在实验室研究结果的基础上进行了高炉配加全钒钛球团矿的炉料结构优化研究、提高钒钛矿比例后的高炉操作制度研究、改善高钛炉渣性能研究等工业试验，系统研究了高配比钒钛矿高强度冶炼技术。研究期间获得了19项发明专利和3项实用新型专利，形成了独特的钒钛磁铁矿高配比高强度冶炼系统技术。5年来钒钛矿比例不断提高，高炉的主要技术经济指标也不断提高。钒钛矿比例从2008年的61%左右提高到2013年的70.1%，高炉利用系数从2.305t/m<'3>·d提高到了2.480t/m<'3>·d以上，焦比从478kg/tFe降低到446kg/tFe,煤比从109.6kg/tFe提高到133.17kg/tFe，炼铁工序能耗从446.5kgce/t降低到418.58kgce/t，多项指标取得了历史最好水平，为公司创造了巨大的经济效益，实现了高钒钛矿比例下高强度冶炼的重大技术突破，使钒钛矿冶炼技术达到了国际领先水平，对提高钒钛矿的资源利用水平和降低炼铁生产成本起到了重要的作用。研究完成后其成果已在攀钢集团公司进行了成功应用，钒钛矿比例不断提高，高炉的主要技术经济指标也不断提高。现在四川省内的钢铁企业都在使用钒钛磁铁矿，其使用比例相对较低，技术经济指标也需要进一步提高，该技术还可在这些中小企业上应用，其推广前景较好。
1600230042 四川 TF54 应用技术国际领先炼铁

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