210t轉爐CO2頂底復吹工藝應用與碳排放分析

北京科技大學與山東鋼鐵集團合作，深入探討將CO2引入210噸大型轉爐煉鋼製程的技術可行性與環保效益，透過熱力學計算與484爐次的工業試驗，證實了CO2作為弱氧化劑在轉爐冶煉中的多重優勢。
與純氧冶煉相比，CO2與碳、鐵的反應屬於吸熱反應，這種特性使其表現出弱氧化性，能有效減緩熔池升溫速度，進而有利於延長脫磷反應時間並提高脫磷效率 。在動力學方面，1莫耳的CO2與碳反應可產生2莫耳的CO氣體，這種氣泡增值現象顯著增強了熔池的攪拌能，改善了鋼液與鋼渣界面的反應動力學條件 。此外，由於CO2在常溫下的密度高於氧氣，混合噴吹增加了射流的軸向動壓力與衝擊力，優化了熔池內的物質傳遞。
研究結果顯示，噴吹CO2能有效提升脫磷效果，脫磷率較常規工藝最佳可提高1.25%，終點磷質量分數降低了25 ppm。在終點控制上，由於攪拌能增加提高了氧化劑與碳的接觸效率，各試驗模式的碳氧積均有所下降，最佳可降低1.16 × 10⁻⁴，有利於減少後期脫氧劑用量並提升鋼水純淨度。此外，該技術還顯著減少了固體廢棄物的產生，噸鋼粗灰產量較常規製程減少0.45 kg，下降幅度達8.57%。
在資源回收與減碳成效方面CO2的引入增加了轉爐煤氣的生成量與熱值。噴吹後，噸鋼煤氣回收量增加了7.43立方公尺，CO體積分數較常規爐次高出0.58個百分點。透過全生命周期理論計算，CO2頂底複吹工藝能顯著降低工序碳排放，降幅介於8.47%至11.58%之間。總體而言，增加CO2噴吹比例不僅優化了冶煉指標，更透過提高煤氣回收量實現了顯著的碳抵扣。