工业气体在钢铁工业中的应用
中国钢铁企业工业气体的现状和发展趋势
综述评论中国钢铁企业工业气体的现状和发展趋势李树德(石家庄钢铁有限责任公司 石家庄市和平东路517号 050031)对钢铁企业工业气体的配置及综合利用有一定的参考价值。
关键词:钢铁工业 气体 发展现状 中国钢铁企业既是工业气体产生源也是消耗地,但工业气体的综合利用始终未能得到很好解决,其中既有方法问题又有认识问题。
钢铁企业在整个生产过程中为完成各工序生产大量地使用工业气体,随之也产生大量尾气即工业气体,如高炉冶炼需鼓风助燃以满足冶炼过程对温度的要求,而还原反应过程又产生了含有大量的一氧化碳、二氧化碳的高炉煤气,转炉炼钢吹氧随之产生大量转炉煤气等。
钢铁企业生产过程中应用的工业气体有:压缩空气、氧气、氮气、氩气,焦炉煤气,转炉煤气,高炉煤气等。
受传统习惯影响由于工业气体应用多,研究和综合利用少,因此,带来的是污染严重,资源和能源浪费,若能加以综合利用,既能产生较大的经济效益又能改变周围环境。
1 压缩空气在钢铁企业压缩空气属于企业动力,几乎整个生产过程都离不开它。
主要作为助燃气用于鼓风燃烧;作为原料气用于空气分离氧、氮、氩;作为控制气用于仪表和气动控制系统。
作为助燃气不必处理可直接使用,作为原料气必须清除机械杂质水、二氧化碳和碳氢化合物,作为控制气也必须清除机械杂质和水才能使用。
2 氧气在钢铁企业将制氧工序称之为心脏,常用有氧就有钢来形容其重要性,同时也显示出其地位。
211 设计与使用传统设计的一般年产100万t钢的企业其氧气生产能力为冶炼过程平均耗氧量的2～3倍。
贮存系统均配以球罐,它的外供能力可以保证事故状态下炼钢一个吹炼周期的用氧,液氧通常为备用,即在检修或突发事故状态下启动,启动时按液氧泵,启动时间约为20多m in,贮备量为单机产量4～12h的产量。
这就形成氧产量远大于贮备和使用量而造成大量放散。
在生产、贮供、使用中造成不平衡,这是因为产氧是连续均衡生产,而炼钢(指转炉)间断不连续。
这种设计的不合理就带来了使用上浪费惊人。
CO2在炼钢工艺中的资源化利用现状与展望
炼钢需要在高温下进行，通常在1500-1700℃的高温下进行，以促进铁矿石的 熔化和还原。
炼钢的主要流程
铁矿石预处理
铁矿石需要经过破碎、磨碎等预处理，以减小其 粒度和表面积，提高反应速率。
炼铁过程
在炼铁过程中，铁矿石、焦炭和石灰等原料加入 到高炉中，经过高温还原反应，得到生铁。
炼钢过程
生铁经过转炉或电炉进一步氧化精炼，脱除有害 元素并提高钢的纯净度。
炼钢过程中的排放物及其处理方式
废渣和废气
炼钢过程中产生大量的废渣和废气，其中含有多种有害物质，如硫、磷、氮等。
废水
炼钢过程中还会产生大量的废水，其中含有多种有害物质，如重金属离子、有机 物等。
02
co2在炼钢工艺中的资源 化利用现状
co2捕获与利用在炼钢工艺中的发展历程
19世纪初
炼钢工业开始使用焦炭作为还原剂，同 时开始尝试使用co2捕获技术。
商业模式创新
CO2资源化利用可以带来新的商业模式创新 机会。钢铁企业可以将减排压力转化为商业 机会，通过销售由CO2转化得到的产品或提 供相关技术服务等方式，实现盈利模式的多 元化。
05
结论与建议
结论
01
02
03
CO2资源化利用在炼钢工艺中具有 重要意义，是实现钢铁行业绿色转型 的关键手段之一。
将烟气中的co2通过吸收剂、吸附剂或膜分 离等方法进行捕获，再通过压缩、液化或提 纯等手段进行利用。
氧燃料燃烧
使用含氧燃料进行燃烧，产生高浓度的co2 气体，再通过压缩、液化或提纯等手段进行 利用。
co2在炼钢工艺中资源化利用的优缺点
优点 减少温室气体排放：通过捕获并利用co2，可以减少炼钢过程中产生的温室气体排放。 提高能源效率：co2的利用可以优化炼钢过程中的能源消耗，提高能源效率。
h2在钢铁工业中的应用 工艺流程
H2在钢铁工业中的应用工艺流程
一、原料准备
1.采购氢气
2.准备钢铁生产原料
3.确保原料质量
二、氢气气体化
1.氢气气体化设备准备
2.控制氢气气体化反应条件
3.监测氢气气体化效果
三、氢气与铁合金反应
1.设定反应温度和压力
2.控制氢气与铁合金反应时间
3.监测反应产物生成情况
四、氢气脱氧
1.确定脱氧工艺参数
2.进行氢气脱氧反应
3.检测脱氧效果
五、氢气清洁处理
1.过滤氢气中的杂质
2.净化氢气
3.确保氢气质量符合要求
六、铁水处理
1.将处理后的氢气引入铁水中
2.搅拌混合
3.控制铁水温度和成分
七、氢气冷却与回收
1.冷却处理后的氢气
2.回收氢气
3.处理废气和残留物
八、产品成形
1.将处理后的铁水进行成形
2.进行冷却和固化
3.检查产品质量
九、废弃物处理
1.处理废气和废水
2.处理残留固体废物
3.确保环境保护和资源利用。
生铁冶炼中co的作用
生铁冶炼中co的作用生铁是钢铁工业中的重要原材料之一，它的制造过程中CO气体起着重要的作用。
CO气体是生铁冶炼中的主要还原剂，它能够将铁矿石中的氧化铁还原为铁。
本文将从CO气体的特性、反应机理、影响因素等方面探讨CO气体在生铁冶炼中的作用。
一、CO气体的特性CO气体是无色、无味、有毒、易燃的气体，密度比空气小。
CO气体在空气中的燃烧极易产生爆炸，因此生产、使用时需要注意安全措施。
CO气体的还原性强，是铁矿石中氧化铁的主要还原剂。
二、CO气体的反应机理CO气体在生铁冶炼中主要通过以下两个反应机理起作用：1. Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO22. Fe3O4 + 4CO → 3Fe + 4CO2其中，反应式1是生铁冶炼中最主要的反应，它将铁矿石中的三氧化二铁还原为二氧化铁和铁。
反应式2是在高温下反应，将铁矿石中的四氧化三铁还原为三氧化二铁和铁。
三、CO气体的影响因素CO气体在生铁冶炼中的作用受到以下几个因素的影响：1. 温度CO气体在高温下反应更为迅速，因此温度是影响CO气体反应速率的重要因素。
在生铁冶炼中，高温有利于CO气体与铁矿石中的氧化铁反应，加快生铁的产生速度。
2. 氧化铁的种类不同种类的氧化铁对CO气体的反应速率有不同的影响。
三氧化二铁比二氧化铁更容易被CO气体还原，因此在生铁冶炼中，含有三氧化二铁的铁矿石更容易得到还原。
3. CO气体浓度CO气体浓度越高，反应速率也越快。
在生铁冶炼中，增加CO气体的浓度可以加快铁矿石中氧化铁的还原速率，提高生铁的产量。
四、结论CO气体在生铁冶炼中起着重要的作用，它是铁矿石中氧化铁的主要还原剂。
CO气体的反应速率受到温度、氧化铁的种类和CO气体浓度等因素的影响。
在生铁冶炼过程中，需要控制这些因素以获得最佳的生铁产量。
工业气体概念
工业气体概念工业气体概念工业气体是指在工业生产过程中使用的各种气体，它们可以被液化或压缩成气态，具有广泛的应用范围和重要作用。
工业气体主要包括空气分离制取的氧、氮和稀有气体、燃料气体、制冷剂、特殊气体等。
一、空气分离制取的工业气体1. 氧氧是一种无色无味无毒的气体，广泛应用于钢铁冶炼、化学合成、医药卫生等行业。
在钢铁冶炼中，加入适量的氧可以提高炉温，促进反应速率，加快冶炼进程；在化学合成中，作为一种强氧化剂，可以促进反应进行；在医药卫生领域中，则可用于治疗呼吸系统疾病。
2. 氮与氧相似，是一种无色无味无毒的气体。
主要应用于金属加工、电子行业、食品保鲜等方面。
在金属加工中，以纯度高达99.999%的高纯氮作为保护气体，可以防止金属表面氧化和腐蚀，提高产品质量；在电子行业中，用于制造半导体器件、液晶显示器等；在食品保鲜方面，则可以将空气中的氧排除，延长食品的保鲜期。
3. 稀有气体稀有气体是指存在于空气中的非常少量的元素，如氩、氦、氖、氪、铜和放射性元素等。
它们主要应用于制备激光器、半导体材料、荧光灯等领域。
二、燃料气体1. 氢作为一种高效清洁的燃料，具有广泛应用前景。
在工业生产中，可以用于制造化学品和合成材料；在交通运输领域，则可用于驱动燃料电池汽车。
2. 甲烷甲烷是一种无色无味易燃的天然气，在工业生产中被广泛使用。
它主要应用于加工化学品和制造塑料。
三、制冷剂制冷剂是一种能够吸收和释放热量，在空调、冰箱、冷库等制冷设备中被广泛应用。
常见的制冷剂包括氟利昂、氨、二氧化碳等。
四、特殊气体1. 氦氦是一种无色无味的惰性气体，具有高热导率和低密度等特点。
在工业生产中，主要应用于焊接和切割金属。
2. 氟化物氟化物是一种具有强酸性的化合物，可以用于制造陶瓷、玻璃和电子元器件等。
综上所述，工业气体在工业生产中扮演着重要角色。
不同类型的工业气体有着各自不同的特点和应用场景。
随着科技的发展和人们对环保意识的提高，清洁高效的工业气体将会更加受到人们的青睐。
硫化氢用途问题回答
硫化氢用途硫化氢用途硫化氢是一种有毒的气体，但它在许多工业和科研领域中都有着广泛的应用。
本文将从以下几个方面详细介绍硫化氢的用途。
一、冶金工业中的应用1. 金属提取硫化氢被广泛用于从矿物中提取金属。
在这个过程中，硫化氢与金属离子反应形成相应的金属硫化物沉淀，然后通过过滤和干燥得到纯净的金属。
2. 钝化钢铁表面在某些情况下，钢铁需要被钝化以防止腐蚀。
硫化氢可以与钢铁表面反应形成一层稳定的二硫化物保护膜，从而保护钢铁不被腐蚀。
3. 电镀在电镀过程中，硫化氢可以作为还原剂使用。
它可以将阳极上的金属离子还原成纯净的金属，并在阴极上形成一层均匀且致密的镀层。
二、医药领域中的应用1. 制药硫化氢可以被用于制造某些药物，例如铵硫化物和丙硫醇等。
这些药物被广泛用于治疗各种疾病。
2. 麻醉在某些情况下，硫化氢可以作为一种麻醉剂使用。
它可以使人处于昏迷状态，从而减轻手术过程中的疼痛和不适。
三、环保领域中的应用1. 污水处理硫化氢可以被用于污水处理。
它可以与污水中的有机物质反应形成二硫化碳等无害物质，从而减少污水对环境的影响。
2. 空气净化在某些情况下，空气中存在着有害的气体和异味。
硫化氢可以被用于清除这些有害物质并净化空气。
四、科学实验中的应用1. 实验室试剂硫化氢是一种常见的实验室试剂，可被用于检测金属离子和还原剂等。
2. 分析测试在分析测试过程中，硫化氢可以作为一种还原剂使用。
它可以将某些化合物还原成其元素状态，从而方便分析和测试。
五、石油和天然气工业中的应用1. 石油加工硫化氢可以被用于石油加工过程中。
它可以去除石油中的硫化物和其他有害物质，从而提高燃料的质量。
2. 天然气开采在天然气开采过程中，硫化氢可以被用于减少钻井液对环境的影响。
它可以使钻井液更加稳定并减少对环境的污染。
六、其他领域中的应用1. 食品加工在食品加工过程中，硫化氢可以被用于保鲜和防腐。
例如，在制作干果时，硫化氢可以防止细菌生长并延长其保质期。
工业气体知识
工业气体知识
工业气体是指在工业生产过程中使用的气体。
它们广泛应用于各个行业，包括钢铁、化工、电子、医药等。
工业气体的种类繁多，主要包括氮气、氧气、氢气、二氧化碳等。
氮气是一种常见的工业气体。
它具有惰性，不易燃烧和爆炸，因此被广泛用于防爆和防火的场合。
氮气还可以用于保护食品和药品的质量，延长其保质期。
在电子行业中，氮气被用于制造半导体和液晶显示器等高科技产品。
氧气是另一种重要的工业气体。
它是燃料燃烧的必需品，广泛用于钢铁冶炼、焊接和切割等工艺。
此外，氧气还可以用于医疗救护，为患者提供呼吸支持。
氢气是一种轻便的工业气体。
它具有高燃烧性和高能量密度，被广泛应用于燃料电池和化学反应。
氢气还可以用于金属退火和玻璃生产等工艺。
二氧化碳是一种常见的工业气体。
它具有稳定性和不易燃性，被广泛用于饮料制造、化学反应和灭火等领域。
此外，二氧化碳还可以用于植物养殖和温室增效。
除了以上几种常见的工业气体外，还有许多其他种类的工业气体，如氩气、甲烷、乙炔等。
它们在各个行业中发挥着重要的作用。
在使用工业气体时，需要注意安全问题。
工业气体具有一定的危险性，如易燃、易爆、有毒等。
因此，在使用工业气体时必须严格遵守操作规程，采取相应的安全措施，以确保人员和设备的安全。
总之，工业气体是现代工业生产中不可或缺的重要物质。
它们在各个行业中发挥着重要作用，提高了生产效率和产品质量。
但同时也需要注意安全问题，确保使用过程中的安全性。
工业气体分类
工业气体分类
工业气体是指在工业生产和制造过程中所需要使用的气体，可以分为
多种类型。
下面是对工业气体分类的详细说明：
1、惰性气体
惰性气体是指那些化学性质非常稳定的气体，它们在常温常压下并不
会与其他物质反应。
常见的惰性气体有氮气、氩气、氦气等，用途十
分广泛，主要用于金属焊接、气体灭火、食品保鲜等领域。
2、卤素化合物
卤素化合物是由卤素和金属组成的化合物，它们具有很高的化学活性，可以用于各种工业制造。
常见的卤素化合物有氢氟酸、氯化铁等，它
们可以用于制造化肥、塑料、染料等。
3、氧气
氧气是生命活动必不可少的气体，它在工业生产过程中也有很广泛的
用途。
氧气可以用于钢铁冶炼、火箭发动机、水族箱等领域。
4、氢气
氢气是一种非常重要的工业气体，它可以用于制造合成气、冶炼金属、制造化学品等。
同时，氢气还是未来清洁能源的重要代表，可以作为
燃料电池的燃料。
5、氨气
氨气是一种无色、有毒的气体，它具有很强的还原性，可以用于制造化肥、染料等。
另外，氨气还可以用于制造炸药和农药等。
总之，不同类型的工业气体在工业生产中具有不同的用途和作用。
当我们选择工业气体时，需要根据不同的需求选择适合的类型。
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钢铁工业中的应用
吹氧炼钢：吹氧炼钢，已为各国普遍采用，成为钢铁工业飞跃发展的一条重要途径。
吹氧炼钢的主要方式有：转炉纯氧顶吹或底吹炼钢、电孤炉炼钢和平炉炼钢。
转炉炼钢每吨钢耗氧50~60m3；电孤炉炼钢每吨钢耗氧10~25m3；平炉炼钢每吨钢耗耗氧20~40m3。
1993年世界各国或地区各种炼钢法所占的比例（%），其中中国：转炉钢是63.8%（美国为61.8%，日本为68.8%，卢森堡为100%，奥地利为90.1%）、电弧炉钢为21.8%（美国为38.2%，日本为31.2%，奥地利为9.9%）、平炉钢为14.2%（美、日、奥均为0）、其他钢为0.2%（美、日、奥均为0）。
世界：转炉59.4%，电弧炉31.0%，平炉9.6%，其他0.1%。
进入90年代，电炉短流程技术在世界蓬勃发展。
现代化大型电炉采用了各种强化供氧技术，提高生产效率和降低电耗。
和30年前相比，电炉的冶炼周期从210min降低到55min，冶炼电耗从650kWh/t 降低到350kWh/t，而氧气的用量从8m3/t增加到35~60m3/t。
炼钢用氧要求氧气纯度达到99.6%，避免钢水吸氧，一般要求总管压力大于2MPa，工作压力大于1.2MPa，气体要求清洁，无水无油。
此外，轧钢每吨钢耗氧3~6m3、钢材加工、连铸坯火焰切割，火焰清除、炉衬火焰每吨钢耗氧11.4~14.2m3。
高炉富氧喷煤炼铁：高炉富氧喷煤炼铁可提高利用系数和降低焦比。
1991年3月12至5月24日，首钢公司在1号高炉进行了高富氧大喷煤试验，最高富氧率达5.5%，鼓风中每富氧1%，可增产2.5%~3.0%，试验期55天，共增产生铁1.17万吨；每富氧1%，可提高煤气热值1.28%~2.00%，相当于使用风温升高32~79℃。
鞍钢2号高炉富氧喷煤冶炼试验（1992年3月~1993年3月），氧气由鞍钢氧气厂提供，气量10000~12000m3/h，纯度99.5%，压力1.2~1.6MPa（进入高炉冷风前减压至0.6MPa）。
为安全，系统安装了氮和均压设施，冶炼结果，富氧鼓风以后，平均每富氧1%，可增产2.27%，温度升高35℃，吨铁成本降低6.91元。
1993年12月14~15日，冶金部科技司组织鉴定，当富氧到24.71%时，喷煤量达到161kg/t，入炉焦比降到407kg/t，综合焦比降到536kg/t。
熔融还原炼铁：21世纪，对钢铁工业发展的基本要求是消除环境污染。
为根本改变钢铁工业的污染现状，许多发达国家纷纷投入巨资开发熔融还原炼铁技术。
熔融还原采用纯氧燃烧煤，代替焦炭炼铁。
同时，产生大量高热值洁净煤气，作为能源输出。
韩国浦项钢铁公司已向奥钢联订购一套年产60~70万吨铁水的COREX熔融还原炉装置（C —2000型，日产2000吨铁），已于1995年12月投产。
与传统的高炉工艺路线相比，COREX 设备铁水成本降低30%，SO2发散量减少94%，NOx减少78%，灰尘减少97%。
宁波北仑钢厂，也用熔融还原炼铁法，拟采用2套C—2000型COREX装置，炼铁—复吹转炉—薄板坯连铸轧—冷连轧全部流程，总投资126亿元。
年设计产钢160万吨。
据概算，若采用球团矿方案，需配62000m3/h空分设备两套；如为块矿方案，需配71000m3/h空分设备两套。
技术指标：氧耗580m3/t铁，2×600型竖炉需氮气700m3/t铁。
高炉富氧炼铁用
氧，对氧纯度要求可放低到92~95‰。
全氧高炉炼铁：前苏联莫斯科钢铁研究总所，1033m3高炉上进行100%使用氧气试验，将煤气在热风炉蓄热室预热，然后代替通常的热风吹入高炉，接着在每个风口喷入氧气。
这一工艺在1985~1990年间试验了12次，生产铁水25万吨。
在一次试验中，焦比达3677kg/t铁水，用氧2517kg/t铁水，日产含2.2%Si的铁水1700吨。
氮气在钢铁厂的应用：主要是用作保护气，如轧钢、镀锌、镀铬、热处理（尤为薄钢片）连续铸造等都要用氮气作保护气，而且氮气纯度要求99.99%以上。
氩的化学情性被用于特种金属的冶炼：锂、铍、铀、钚、钍、钛、锆、铪、铌、钽等原子核及空间工业方面所需的稀有金属进行还原反应时，要用氩气作环境气体。
半导体材料硅、锗的精炼和单晶的制备过程中，也要用氩气作环境气体，以保护结晶成长。
炼钢过程也要用氩：如向熔融的钢水中吹入氩气，使成份均匀，钢液净化，并可除掉溶解在钢水中的氢、氧、氮等杂质，提高钢坯质量。
吹氩还可以取消还原期，缩短冶炼时间，提高产量，节约电能等。
氩气吹炼和保护是提高钢材质量的重要途径，我国已有不少钢厂采用。
据介绍，氩气耗量为1~3m3吨钢。
氧、氮、氩是炼钢企业不可缺少的工业气体，据天津钢管公司介绍，公司自产二次能源消耗为：氧气年耗量2046m3，其中电炉工艺用氧约占79.2%,连铸切割用氧约占6.1%,废钢切割用氧约占5.9%,其它用氧约占8.8%；氮气年耗量2141万m3，其中直接还原铁保护用氮约80.2%,冶炼工艺用氮约15.3%,石灰窑和动力用氮约4.5%；氩气年耗量29.4万m3,全部用于炼钢,其中冶炼用氩61.8%,连铸用氩38.2%。
据报导，目前炼铁、炼钢、轧钢的综合氧耗已达100~140m3/t，氮耗80~120m3/t，氩耗3~4m3/t。
炉外精炼：炼钢、连铸生产企业面临的首要任务是提高钢的质量，扩大品种，而炉外精炼工艺则是关键，尤其是对生产高级别钢种和高附加值产品及提高其竞争力具有重要作用。
钢液的炉外精炼是把一般炼钢中要完成的精炼任务，如脱硫、脱氧、除气、去除非金属夹杂物、调整钢的万分和钢液温度等，移到炉外的“钢包”或者专用的容器中进行。
炉外精炼工艺与工业气体的使用密切相关，一般可分为真空精炼法和非真空精炼法。
真空精炼法包括：（1）真空吹氩法（2）真空吹氧脱碳精炼法（3）强搅拌真空吹氧脱碳精炼法（4）转炉真空吹氧脱碳法非真空精炼法包括：（1）氩氧炉脱碳精炼法（2）气氧炉脱碳精炼法（3）钢包吹氩法（4）密封吹氩法（5）带盖钢包吹氩法。