高爐是極高效率的反應(yīng)器，能為煉鋼提供最潔凈的原料，其效率和地位都是其它工藝不能完全替代的，把高爐工藝放棄實(shí)在太可惜。四十年前，我在北京鋼鐵學(xué)院上學(xué)，當(dāng)時(shí)就有教授提出要“打倒高爐”。但是四十年過去了，我從二十歲到六十歲，坐在今天的位置上，就要為“保衛(wèi)高爐”而戰(zhàn)，為煉鐵的榮譽(yù)而戰(zhàn)。
今天來看，如果高爐能實(shí)現(xiàn)碳減排碳中和，是完全能在未來鋼鐵生產(chǎn)中發(fā)揮巨大作用的，中國寶武這幾年在新疆八一鋼鐵廠探索的富氫碳循環(huán)高爐技術(shù)，有望繼續(xù)延續(xù)高爐的輝煌。實(shí)驗(yàn)表明，以富氫碳循環(huán)為主要技術(shù)手段，最大程度利用碳的化學(xué)能，以降低高爐還原劑比為方向，加上綠色電加熱和原料綠色化技術(shù)措施，是有可能實(shí)現(xiàn)高爐流程的大幅減碳的。富氫碳循環(huán)高爐技術(shù)特點(diǎn)的關(guān)鍵是全氧，傳統(tǒng)高爐是空氣鼓風(fēng)，COREX煉鐵工藝是全氧鼓風(fēng)。
近幾十年來，隨著制氧技術(shù)的發(fā)展和制氧成本的大幅度降低，完全有可能將COREX全氧冶煉技術(shù)移植到高爐上進(jìn)行嘗試。如果高爐實(shí)現(xiàn)全氧鼓風(fēng)，那么高爐爐頂煤氣中的大量氮?dú)饩筒粫霈F(xiàn)，高爐煤氣就可以很容易實(shí)現(xiàn)CO和CO?的分離，CO?回收利用后，剩下的高濃度CO再通過管道輸送到風(fēng)口和爐身，實(shí)現(xiàn)CO和H?重新富集成高還原勢的煤氣，重新回用至高爐，用于還原鐵礦石，這就是我們說的碳循環(huán)。通過這樣的碳循環(huán)，實(shí)現(xiàn)碳化學(xué)能的完全利用。有了煤氣循環(huán)，大量使用富氫物質(zhì)就不會浪費(fèi)氫的化學(xué)能了，氫也可以在高爐循環(huán)，從而降低高爐流程對化石能源的消耗。
這項(xiàng)技術(shù)中國寶武已經(jīng)做了多年試驗(yàn)，這是寶武當(dāng)前進(jìn)行碳循環(huán)的工作重點(diǎn)。我們很大的壓力是因?yàn)檎紝毼浣?4%的流程都是高爐長流程，總資產(chǎn)以數(shù)千億計(jì)。如果高爐流程不能延續(xù)了，那中國寶武數(shù)千億計(jì)的長流程資產(chǎn)將歸零，這對整個(gè)資產(chǎn)的保值將會帶來巨大壓力。所以延續(xù)高爐長流程，實(shí)現(xiàn)長流程的碳中和是中國寶武現(xiàn)在工作的重點(diǎn)。
除了高爐本身之外，我們圍繞高爐碳循環(huán)考慮采用以下幾方面技術(shù)：
一是綠色電加熱。過去冶金工廠將高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣循環(huán)使用，傳統(tǒng)觀念認(rèn)為將這些煤氣用來加熱、發(fā)電是高效化利用，隨著低碳冶金的推進(jìn)，把煤氣這種化學(xué)能作為加熱能源來源是一種非常奢侈的行為。化學(xué)能在冶金工廠中只能用于還原，只能用于化學(xué)過程，而所有加熱過程，應(yīng)該想盡一切辦法用綠電來實(shí)現(xiàn)電加熱。比如目前高爐的典型配套設(shè)施是4個(gè)熱風(fēng)爐，熱風(fēng)爐通過高爐煤氣的燃燒加熱蓄熱室，進(jìn)而加熱鼓風(fēng)。但是未來就要考慮用電加熱煤氣來進(jìn)行循環(huán)。
二是微波燒結(jié)預(yù)還原技術(shù)。就是通過微波來實(shí)現(xiàn)燒結(jié)造塊礦，而不是過去的焦粉煤粉加熱燒結(jié)。微波燒結(jié)成燒結(jié)礦后還有高溫余熱，我們設(shè)想通過氫跟氧化鐵的還原吸熱效應(yīng)，既起到冷卻的效果，又實(shí)現(xiàn)了燒結(jié)礦的預(yù)還原，從而提高燒結(jié)礦的金屬化率，降低燒結(jié)礦進(jìn)入高爐以后對高爐還原劑的消耗，實(shí)現(xiàn)減碳的目的。
三是我們在轉(zhuǎn)爐的鋼包、中間包，軋鋼的鋼坯加熱全流程推行電加熱，將煤氣加熱爐窯變成綠色電加熱爐窯。
四是新型爐料技術(shù)，包括預(yù)還原爐料和碳鐵復(fù)合爐料，將這些新型爐料與常規(guī)爐料一同加入高爐，可以利用金屬鐵的催化作用，一方面減輕高爐還原負(fù)擔(dān)，另一方面改善高爐內(nèi)還原動力學(xué)條件，提升爐身效率，從而來改善我們高爐的爐料條件，達(dá)到減少燃料消耗、降低CO?排放的效果。這是我們圍繞著富氫碳循環(huán)高爐所做的一系列工藝創(chuàng)新。