宝山钢铁股份有限公司-中南大学
科研合作项目指南（2014～2019）
(联系人：中南大学:科研部技术转移办88836104、cqf@csu.edu.cn)
双方确认发挥中南大学科研优势，紧密结合宝钢创新发展战略，重点在汽车铝板、配矿、烧结球团、节能环保领域开展战略合作，并积极争取、联合承担国家、上海市科技项目，融入国家科技创新体系。
本科研项目合作指南是双方在相关领域开展中长期合作的指导性意见，实际运行过程中将视情况滚动调整，最终确定的项目和投入以双方签定的科研合同为准。
第一部分：汽车铝板技术领域
方向1：材料工艺技术
课题1：6000系汽车铝板轧制工艺研究
1、选题理由
轧制工艺是影响铝板产品质量的重要因素。热轧是直接影响产品尺寸精度、力学性能、轧机负荷分配以及能源消耗的重要因素之一，一直是板带生产和研究中关注的重点。由于热轧过程中变形和温度同时存在且相互影响较为复杂，控制轧制和控制冷却技术将有效提高产品质量和生产效率。冷轧也是对最终产品的板型和织构控制有着重要的影响。
2、研究内容
1)研究热变形过程中流变行为规律，以及变形温度、应变速率和应变量对流变应力的影响，并建立人工神经网络预报模型；
2)研究冷轧轧制应力应变、板形及组织演变；
3)研究轧制工艺对产品性能的影响以及织构的演变规律。
3、研究目标
制定6000系铝合金的热轧工艺和冷轧工艺，并明确了轧制工艺对性能的影响规律，从而为工业化调试提供技术支持。
4、研究周期
2015-2018年
课题2：6000系铝合金热处理关键工艺研究
1、选题理由
铝合金的连续热处理工艺是获得最终产品性能的核心技术。系统地研究固溶处理和预时效处理，揭示其中析出物的溶解、聚集和析出规律，为合理制定热处理工艺的奠定基础。
2、研究内容
1)研究固溶淬火工艺参数（含固溶温度、保温时间、加热速率、冷却速率和冷却终点温度）变化，对铝合金溶质原子固溶行为的影响规律；
2)研究时效处理过程中（含自然时效和人工时效）工艺参数（含时效温度、保温时间、加热速率、冷却速率和冷却终点温度）变化对铝合金板材各析出相析出行为的影响规律。
3、研究目标
形成铝板的连续热处理工艺制度，以及铝板质量（缺陷）控制的关键技术。
4、研究周期
2015-2018年
课题3：汽车铝板温热工况下组织和性能演变研究
1、选题理由
由于常温下铝合金的成形性能不佳，成形容易开裂，导致难以适用于门内板等复杂成形零件的冷冲压成形工艺。国内外在铝合金的超塑性研究上，通过对汽车铝板进行加热的方式，提高铝合金的成形性能，从而满足客户的需求。
2、研究内容
1)5000系和6000系合金在不同温度（常温～500°C）和应变速率条件下的应力-应变行为；
2)成形温度和应变速率对FLD和拉深性能的影响规律；
3)微观组织在加热成形过程中的演变，尤其析出强化和再结晶行为的变化规律。
3、研究目标
从冶金机理上研究在加热和高应变速率条件下，铝合金的组织和性能的演变机理，为铝合金的温热成形工艺提供技术支持。
4、研究周期
2016-2019年
方向2：产品开发技术
课题1：新一代高强高韧汽车铝板产品的预研究
1、选题理由
高强高韧铝合金板材也是汽车制造中极为重要的结构材料，可应用车身结构件和安全件，为汽车减重发挥关键作用。由于现阶段汽车用铝板集中关注在车身覆盖件上，汽车结构件上主要应用管件或挤压型材，而高强韧性铝板的应用较少，因此，有必要开展相关技术研究，探索其发展的可行性。
2、研究内容
1)研究高强韧铝合金的强韧化机理
2)研究微合金元素（Sc、Zr、Er、La等）的存在形式和作用机理，以及成分设计的基本原则；
3)研究高强韧铝合金的工艺路线，以及工艺参数对性能的影响；
4)低成本、高强高韧汽车铝板开发的可行性。
3、研究目标
从冶金机理上揭示强韧化作用，提出高强韧汽车铝合金板的探索性技术方案和工艺路线。
4、研究周期
2016-2019年
第二部分：烧结技术领域
方向一：高效烧结技术研究
课题1：低品位矿石使用技术研究
1、选题理由
随着铁矿石资源劣质化进程的延续，优质高品位资源逐步减少、低品位矿不断增加、铁矿资源日趋复杂是趋势。烧结、炼铁工艺多用低品位矿，是提升企业竞争力的需求。但是，大量使用低品位矿石后，会带来：降低烧结矿铁品位，高炉渣量增加；入炉料有害元素含量升高（对铁水成份影响)；烧结矿强度和产量下降；烧结工序能耗升高；环保压力升高（废气和有害粉尘）等一系列不良影响，尤其是宝钢本部地处上海、大型化高炉冶炼、以生产高附加值产品为经营战略，高杂质含量（如Cu、As、Sn、Zn、Pb、K、Na、Ti等元素）铁矿石使用后给炼钢工序带来的影响将是重要问题，需要慎重行事。
2、研究内容
（1）低品位矿石单种矿基础特性和烧结特性研究，包括：烧损大和结晶水高的矿石、低铁高硅矿石、低铁高铝矿石、低铁高硅高铝矿石、国产矿石、钒钛铁矿石、硼铁矿石、含萤石铁矿石、高硫铁矿石（硫酸渣）、高磷矿石等；
（2）不同配矿策略及烧结试验验证研究；
（3）降低烧结工序辅料添加量以提高铁品位的技术措施研究：降低碱度和MgO等；
（4）根据烧结成矿原理设计低品位铁矿造块方法。
（5）低品位铁矿造块的几种途径及产品性能预测
3、研究目标
（1）低品位矿石使用比例>10%，烧结矿产质量保持不变；
（2）形成低品位矿石基础特性指标数据库；
（3）开发在使用低品位矿石基础上的提高烧结矿铁品位、提高烧结矿产量的新技术。
4、研究周期
2015-2018年
课题2：烧结高产技术研究
1、选题理由
（1）作为高炉炼铁的主原料，烧结矿的产量高低是制约公司物流平衡的重要因素之一，因为多生产烧结矿就可以少采购价格昂贵的球团矿。与国内外同行相比，宝钢股份本部的烧结矿产量明显偏低，即使烧结机全部大修后，烧结矿占炉料结构的比例也只有78%，明显低于业内水平。当球团矿溢价高时，宝钢股份应对矿石市场变化无有效手段；
（2）从近几年的生产攻关实绩来看，烧结产量目前提高余地偏小，生产率一直没有有效突破34t/m2.day（国外较高者达到38t/m2.day以上），还有下降的趋势。即使采取增加了混匀矿粒度、偏析布料等技术措施，烧结生产率也没有得到有效提高。
2、研究内容
（1）烧结料层热态透气性研究（影响机理及改善措施）；
（2）烧结料层内液相行为及控制措施研究；
（3）提高烧结生产率的技术措施研究。
3、研究目标
（1）烧结生产率>36t/m2.day(1.5t/m2.hour)；
（2）形成烧结热态透气性评价指标体系。
4、研究周期
2015-2018年
课题3：高还原性烧结矿生产技术研究
1、选题理由
为了降低高炉冶炼过程的的焦比，应当尽可能以间接还原的方式从矿石中夺取氧，这就要求矿石和烧结矿具有良好的还原性。根据生产统计，矿石还原性每改善10%，高炉焦比可下降8-9%，可以说，提高烧结矿还原性是实现低碳排放的重要技术之一。宝钢烧结自开工投产以来，烧结矿的还原性逐步提高，在2000年至2005年达到最好水平，近5年有所下降。而影响烧结矿还原性的因素和影响规律是多方面的条件复杂交织制约的结果，到目前为止，我们对影响烧结矿还原性的机理还缺乏一个全面的、系统的了解和研究，尤其是近年来，随着宝钢烧结工艺条件和工艺过程的不断变化、烧结配矿品种的多样化，对制约宝钢烧结矿还原性提高的因素更难以准确把握。因此，有必要对影响烧结矿还原性的机理进行深入研究，为宝钢烧结矿还原性的提高提供理论依据。
2、研究内容
（1）宝钢条件下烧结矿SFCA生成机理研究；
（2）二次赤铁矿及磁铁矿生成机理研究；
（3）提高SFCA实际生成量、降低二次赤铁矿和磁铁矿生成量的技术措施研究；
（4）研究不同烧结气氛、不同烧结温度时、不同的FeO含量对烧结矿还原性的影响；
（5）对影响烧结矿还原性的因素及影响规律进行理论分析。
3、研究目标
（1）SFCA生成量最大化；
（2）烧结矿FeO含量<6%或降低2%以上；
（3）烧结矿还原性指标RI提高5-10%。
4、研究周期
2015－2018年。
第三部分：节能减排技术领域
方向1：钢铁清洁生产技术
课题1：含有害元素铁矿资源高效清洁冶炼的研究
1、选题理由
随着铁矿资源的日趋复杂、优质高品位资源不断减少及价格的提高，价格低廉的非主流矿石（杂质成分含量高）使用率和固废利用率明显升高，使得近年来原料中有害元素（Pb、Zn、As、Sn、K2O、Na2O、P、Cl）含量呈现明显增加的现象。含有害元素铁矿资源的大量使用，不但导致钢铁产品质量下降，同时加剧了钢铁生产过程超细颗粒、持久性有机污染物等污染物的生成，对环境的危害越来越大。钢材质量和日益严格的环保要求已成为限制含有害元素铁矿资源（高铅锌铁矿、高砷铁矿、高碱金属铁矿、冶金含铁尘泥和粉尘等）利用的瓶颈。因此，研究钢铁生产过程有害元素的行为与脱除方法，开发控制污染物排放的关键技术，对含有害元素铁矿资源的高效利用和钢铁清洁生产意义重大。
2、研究内容
（1）有害元素流向和平衡研究
计算钢铁冶炼各环节包括烧结、球团、高炉、转炉等工序以及产品中的有害元素负荷及排放，分析有害元素的走向、形态、分布，绘制各工序有害元素平衡图；推导各个工艺过程有害元素的反应热力学，分析各工序的有害元素脱除效率、富集状况及其脱除行为等。
（2）烧结过程有害元素的脱除机理与强化技术
在前列工序（主要为烧结）将有害元素最大量脱除，是生产优质钢铁产品的前提。以高铅锌铁矿、高砷铁矿、高碱金属铁矿、冶金含铁尘泥和粉尘等有害杂质含量高的铁矿资源为对象，研究有害元素在烧结高温过程挥发、氧化/还原、氯化等物化反应行为，揭示有害元素在烧结过程的演化规律与迁移机制；查明有害元素间的相互作用规律，构建有害元素协同脱除的原料结构和过程气氛，形成有害元素高效脱除的基础理论与新技术。
（3）有害元素影响烟气污染物生成的规律与防治方法
揭示As、Sn、Zn、Cu、Cl、碱金属等有害元素影响烧结烟气超细颗粒、持久性有机污染物生成的机制，以及污染物的迁移行为与排放规律；开发污染物集中排放的过程控制方法，以及超细颗粒污染物高效捕集的关键技术，形成污染物防治的新方法与新技术，奠定含有害元素铁矿资源清洁利用的基础。
3、研究目标
研究钢铁生产过程有害元素的行为与脱除方法，开发控制污染物排放的关键技术，实现含有害元素铁矿资源高效清洁冶炼。
4、研究周期
2015-2018年
课题2：铁矿烧结超细颗粒污染物的工艺控制技术研究
1、选题理由
铁矿烧结工序是钢铁工业最严重的污染源。烧结烟气除排放COx、SOx、NOx、HCl、HF等气态污染物外，还排放大量的粉尘颗粒物，其中排放的超细颗粒物（PM10）由于比表面积大、表面活性强，能富集烧结过程生成的重金属元素（Hg、Pb、Cr、Cu、Cd）和有机物污染物（PAHs、PCDD/Fs）等有毒有害物质，具有强致癌、致突变和致畸作用，且超细颗粒物排放到大气形成的气溶胶，是诱发雾霾、烟雾、臭氧层破坏等的重要因素，其污染问题直接关系到国民的生存环境和生存质量。因此，开展烧结过程超细颗粒物控制技术的研究工作，将对我国钢铁工业的可持续发展产生深远的影响。
烧结工序排放的粉尘占钢铁工业总排放量的40%以上，每生产1t烧结矿产生粉尘达20-40kg。其中大部分粉尘进入烧结烟气，除尘前烟气中含尘浓度一般可达1~5g/m3。烧结厂对颗粒物的排放控制主要靠安装电除尘装置对粉尘进行捕集，可将烟气中的粗颗粒粉尘高效去除，但是对于粒径小于10µm的超细颗粒，由于其比电阻高、荷电能力很差，除尘效率显著降低。经电除尘后，烟气中约80%的粉尘为小于10µm的超细颗粒物，我国烧结超细颗粒物年排放量达2万t以上。
目前，国内外还没有专门针对铁矿烧结超细颗粒减排的报道，对超细颗粒排放控制技术的研究主要集中在煤燃烧领域。由于烧结烟气流量大（1t烧结矿约排出3000~4300 m3废气），虽超细颗粒物排放总量大，但烧结烟气中超细颗粒的浓度并不高，且烟气具有温度高、含湿量大的特点，燃煤领域的控制技术都难以在铁矿烧结领域实施，当前还缺乏可行的烧结烟气超细颗粒物治理技术。由于从末端深度治理烧结烟气中超细颗粒物的难度非常大。因此，从源头上和过程中减少烧结超细颗粒物的生成是更为理想的途径。但当前由于缺乏系统的铁矿烧结超细颗粒物生成理论研究，使得从源头和过程减少超细颗粒物生成的控制技术开发缓慢。因此，研究烧结过程超细颗粒物生成行为和排放规律，开发超细颗粒物的工艺控制技术，是当前烧结清洁生产迫切需要解决的重要课题。
2、研究内容
2.1 研究内容
（1）铁矿烧结超细颗粒物的特性和排放行为
研究烧结烟气中超细颗粒物的粒度分布、单个颗粒的形貌特征和元素赋存状态、颗粒群的化学组成等物化特性；并研究烧结过程超细颗粒物随烧结进行的排放规律。
（2）铁矿烧结过程超细颗粒物生成的影响因素
① 研究烧结混合料在受热和抽风负压作用下，制粒小球干燥和预热过程的破损行为对超细颗粒物生成的影响。
② 研究铁矿烧结过程燃料燃烧对超细颗粒物产生的影响。
③ 研究烧结原料性质、燃料特性、料层结构与超细颗粒物生成和排放之间的关系。
（3）基于高分子吸附剂的超细颗粒物的控制技术
① 开发具有粘结作用的高分子固体吸附剂，并研究其添加至烧结混合料对制粒小球强度及其抑制超细颗粒物生成的影响，以及对超细颗粒吸附行为及其排放规律的影响。
② 研究高分子吸附剂用量、添加方式、分布状态对超细颗粒物排放的影响，确立高分子吸附剂的合理使用方法。
（4）基于烟气循环的超细颗粒物的控制技术
① 研究含尘烟气在循环过程中，料层吸附超细颗粒污染物的行为。
② 研究循环烟气导出位置、导入位置、循环比例、烟罩覆盖烧结机比例等对颗粒污染物减排影响，确立适宜的烟气循环方式。
3、研究目标
开发一种既具有粘结性又能起化学团聚作用的有机高分子吸附剂，一方面利用其粘结性，可提高制粒小球的强度而抑制超细颗粒物生成，另一方面利用其化学团聚作用，可提高料层对超细颗粒物的吸附作用;通过开发合理的烟气循环工艺，使循环烟气中的超细颗粒物一部分被烧结料层吸收或团聚，减少超细颗粒物的排放量。
4、研究周期
2015-2018年
课题3：脱硫灰渣的高效利用技术开发
1、选题理由
脱硫渣是燃煤电厂、烧结厂等采用干法、半干法脱硫工艺利用脱硫剂对烟气进行脱硫所产生的工业固体废弃物，主要由脱硫反应产物、未反应的脱硫剂和烟道飞灰组成。随着国家对SO2的排放控制，烟气脱硫技术得到越来越多的重视。我国全年约产生脱硫渣2000万吨，不仅占用大量的土地，若处理不当，其有害杂质更会对环境造成严重的二次污染。宝钢目前烧结厂(半干法、湿法)脱硫渣产量约为每年20万吨，目前尚没有开发高值、高效利用的有效途径，而堆存、填埋等处理方式引起的土地污染、场地紧张等问题越来越突出，急需寻找开发高效利用的新途径。
脱硫渣一般由硫酸钙、亚硫酸钙、碳酸钙、氢氧化钙、氯化钙、氟化钙以及粉煤灰等组成，含硫物相以CaSO3及CaSO4为主，占40%~90%，未反应完全脱硫剂中的钙元素一般以Ca(OH)2和f-CaO的形式存在，造成脱硫渣呈碱性，pH值在11以上，使重金属不易析出。脱硫渣中CaO和Ca(OH)2可与空气中的CO2反应生成CaCO3，使脱硫渣有自硬性倾向。脱硫渣的总体特点是：(1)较高的pH值，较高的pH可以利用中和酸性物质；(2)较高的自硬性倾向，可以在制品中起到骨架作用，提高制品强度；(3)较多的钙基化合物，钙基化合物可以与SiO2、Al2O3、Fe2O3等活性成分进行水化反应，提供强度，钙基化合物还可以替代石灰原料等；(4)较细的粒度，平均粒径约17.5μm，含水率为3~15%。
脱硫渣的综合利用在我国尚属起步研究阶段，主要研究方向包括以脱硫渣为原料制备出高性能矿物材料，用于建筑材料、陶瓷材料、胶凝材料、回填路基材料、生态环境材料以及冶金助熔材料等。目前，除少量脱硫渣被应用于建材行业、土壤改良、治理废水以及冶金行业等方面外，主要以回填堆存为主。因此须加快对脱硫渣的利用研究，特别是应用于建材行业等消耗渣量大的方面，为脱硫渣高值化应用提供发展方向，从而达到固体废弃物综合利用。目前脱硫渣综合利用的主要难点为：产量大，碱性高，活性差，这些导致脱硫渣综合利用技术难度大，同时也成为国内外资源与环境领域的难题。
2、研究内容
(1)对脱硫渣进行系统的矿物学研究，对其各方面物性整体评价，然后进行有针对性的综合利用，制备高性能矿物材料。
(2)脱硫渣用于混凝土掺合料研究。从稳定游离CaO和混凝土的配方优化与选择两方面入手，通过试验筛选，确定合适的激发剂，通过改善钙硅比例、吸收水化膨胀应力，解决脱硫渣用于混凝土的技术问题。通过优化混凝土的配方参数，调整工艺，解决了添加脱硫渣后混凝土性质改变问题，要求产品满足GB/T 50107-2010国家标准要求的C30混凝土性能要求。
(2)研究解决脱硫渣中石膏成分的适应性问题和水灰比与原料配方的问题。以脱硫渣为原料生产石膏砌块，掺加量在30%时，可提高石膏砌块的强度，通过添加增强剂，加入聚丙烯纤维增加韧性，改善水灰比，进一步提高产品的强度。进行脱硫渣生产石膏墙板扩大试验，脱硫替代石膏生产石膏墙板替代量在20%以下时，所得产品满足应用要求。
(3)充分利用脱硫渣中的CaO成分，将其用于公路等的基体材料中，重点研究解决原料最佳含水量选择及掺量与原料配方问题。路基是用土或石料修筑而成的线形结构物，承受由路面传递下来的行车荷载。路基材料的要求：足够的整体稳定性、刚度、水稳性。脱硫渣用于路基材料，首先通过击实试验找到最佳含水量，然后在最佳含水量的基础上制备路基材料试块，测试无侧限抗压强度,考察不同脱硫渣掺加量的最佳含水量及无侧限抗压强度。研究表明，脱硫渣在路基中的应用有优势，添加40%脱硫渣获得的路基，无侧限抗压强度大幅提高7倍以上，浸润预处理对路基的强度有促进作用。
(4) 脱硫渣应用于固定工业二氧化碳的研究。该技术利用脱硫渣中主要成分包含硫酸钙、亚硫酸钙和氢氧化钙等，具有较高的钙含量和反应活性，通过引入适当助剂，在碳酸化过程中工业废气二氧化碳将与脱硫渣中的钙发生强烈反应，生成碳酸钙，从而实现二氧化碳的固定。该方法实验条件温和，在常压下即可反应，在实验室条件下钙离子的转化率达到90%以上。
3、研究目标
利用已有技术基础，开展产学研合作，快速、高效的解决脱硫渣的综合利用等问题。合作开发脱硫渣用于石膏墙体、混凝土掺合料、路基材料、钢渣固二氧化碳等的技术。开发高值、高效利用烧结厂脱硫渣(半干法、湿法)的有效途径
4、研究周期
2016-2019年
课题4：脱硫渣的高效利用技术开发
1、选题理由
我国钢渣有效利用率仅10%左右，与国际上的钢渣利用水平差距很大（美国的钢渣利用率已超过98%，其中用于道路工程达70%左右，日本、法国的钢渣利用率达到100%），大部分钢渣作为废物抛弃。目前我国积存的钢渣已有l亿t以上，这些钢渣基本上都是经过简单处理后拉到堆场堆放，形成二次污染。大量钢渣的弃置堆积占用越来越多的土地、污染环境、造成资源的浪费，影响钢铁工业以及整个国民经济的可持续发展。我国主要把钢渣用于水泥工业、道路铺材、钢铁再利用等低层次领域中，开展钢渣高值化利用，拓宽钢渣利用领域，提升钢渣利用水平可主要可从如下方面开展。
钢渣中含有10%左右的金属铁，还含有氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化锰等钢铁生产的有用成分，所以在钢铁企业内部实现对钢渣的再利用潜力巨大，可以从以下几个方面入手。回收废钢，通过破碎-磁选-筛分工艺可以回收其中的金属铁，一般钢渣破碎的粒度越细，回收的金属Fe越多。将钢渣破碎到直径75毫米到25毫米，回收的金属Fe量可达15%。作高炉熔剂，不仅可以回收利用渣中大量的金属铁，减少了烧结矿和石灰石用量，而且可使高炉的脱硫能力提高3%~4%。作烧结熔剂，烧结矿中配加钢渣代替熔剂，不仅可回收钢渣中的残钢、氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化锰等有益成分，而且可以提高烧结矿的产量。烧结矿中适量配入钢渣后，能使结块率提高，粉化率降低，成品率增加。作炼钢添加料，转炉炼钢使用含磷较低的高碱度返回钢渣并配合使用白云石，可以使炼钢成渣早，减少初期渣对炉衬的侵蚀，有利于提高炉龄，降低耐火材料消耗，同时可替代部分萤石。
以钢渣为原料生产固硫剂或用于大气固碳，可以有效缓解空气污染及温室效益。如以钢渣为原料的燃煤固硫剂，利用钢渣中的钙基成分，将钢渣加工制成钢渣添加剂，然后与钙基固硫剂混合而制成燃煤固硫剂，具有固硫效率稳定，在高温时，仍能保持较高的固硫效率，使燃烟烟气中的SO2排放浓度达到国家规定的排放标准。同时它还具有成本低，加工工艺简单等优点，具有显著的环境效益和经济效益。以钢渣固碳可通过调节外加剂、pH值、以及水化时间实现钢渣碳酸化，提高钢渣碳酸化反应效率，碳酸化产物用于制备碳酸化钢渣微粉砖。大规模的钢渣碳酸化，不仅减少工业废气中CO2的含量，从而减轻温室效应，而且可解决钢渣的污染，变废为宝，开发了新型建材。
钢渣中含有较高的硅、钙以及各种微量元素，有些还含有磷，可根据不同元素的含量作不同的应用，为农作物提供所需要的营养元素。钢渣含有一定数量的极细颗粒，是农业上理想的土壤改良剂，并可用作肥料。钢渣中的钙在很长的时期内缓慢中和改良土壤，对有些农作物特别有利。硅作为作物生长的必需元素，对于禾本科作物，特别是对水稻生长发育的积极影响已成共识，当土壤中的水浸态硅含量低，施用钢渣硅肥肥效显著。利用钢渣可改良重金属污染土壤，大部分钢渣施加处理对降低地下部重金属浓度也有显著效果，实验结果显示，钢渣改良的处理，不仅提高了水稻产量，稻米中的重金属浓度也得到了大幅降低，并达到了国家食品安全标准。
保温岩棉一般是以天然岩石及矿物等为原料制成的蓬松状短细纤维，广泛用于冶金、机械、建材、石油、化工工业，用作耐烧蚀、耐高温隔热材料，建筑和设备的吸声材料等。以钢渣为原料制备保温岩棉，可充分利用钢渣显热，实现一步法生产保温岩棉，与传统的喷吹法矿棉或冲天炉矿棉相比，均有无可比拟的优越。
钢渣多孔、比表面积大，经粉碎后可进一步增大比表面积，表面有活性基团，对金属离子有一定吸附作用，对金属离子去除非常有利。钢渣的吸附作用分为物理吸附和化学吸附，物理吸附由钢渣的多孔性和比表面积决定，比表面积越大，吸附效果越好，化学吸附作用包括静电吸附，表面配合作用，阳离子交换。
2、研究内容
（1）开展以冶金渣生产污水处理絮凝剂的研究
中南大学开展的前期研究工作中，形成了以冶金渣制备净水剂的专利技术，并开展了工业扩大化生产试制。在涟源钢铁厂现场开展了轧钢厂污水净化处理试验，结果显示：轧钢厂污水经中南大学试制的净水剂处理，浊度可在5分钟内从10%下降到0.3%左右，完全达到工业尾水排放标准要求，产品的性能优于国家标准要求。
（2）进行钢渣净化钢铁厂废水的技术开发
开展钢渣净化钢铁厂废水或重金属废水，实现以废治废。钢渣主要可净化的废水包括：烧结厂废水，悬浮物含量高，冷却水水温高；炼铁厂废水，水温较高，悬浮物浓度大，可高达1000~3000毫克/升；炼钢废水，含有大量氧化铁和少量润滑油脂；轧钢厂废水，主要污染物有油（包括乳化液）、酸碱、和铬离子等。本研究主要利用钢渣中含有的碱性氧化物以及其大的比表面积，通过化学反应和吸附作用处理废水中的污染物。钢渣的密度大，在水中的沉降速度快，固液分离处理周期短，可作为废水处理的滤料和吸附剂，另外其含有相当数量的铁和硅元素，在一定条件下进行处理可以聚合成为很好的絮凝材料，因此钢渣是优良的废水处理的絮凝剂原料。
通过与优势研究单位合作，开展钢渣处理钢铁厂的废水技术开发并实施，将大大提高钢渣的利用效率，同时可以大幅降低钢铁企业废水的重复利用率，尾水排放达到排放标准要求。利用钢渣处理生产废水的技术将为企业节约水处理剂、钢渣运输处理成本等600万元以上。
3、研究目标
利用已有技术基础，通过与优势研究单位合作，开展钢渣处理钢铁厂的废水技术开发并实施，大力提高钢渣的利用效率，同时可以大幅降低钢铁企业废水，尾水排放达到排放标准要求。利用钢渣处理生产废水的技术将为企业节约水处理剂、钢渣运输处理成本。
4、研究周期
2016-2019年
课题5：烧结过程NOx排放影响因素及减量排放研究
1、选题理由
NOx作为重要前体物引发O3和PM2.5等大气二次污染频频发生。中科院最新研究表明，京津冀等地持续强雾霾中就含有大量含氮有机颗粒物，对人体危害极大，这也是上世纪洛杉矶、伦敦等地严重污染事件的元凶。根据2012 年公布的《2011中国环境状况公报》,全国氮氧化物排放总量为2404万吨，其中钢铁行业占10%左右,而烧结工序是主要来源之一,占钢铁行业NOx排放总量的50%左右。目前我国冶金行业只有在排放超标的情况下才应用NOx控制技术,在二氧化硫排放得到有效控制后,国家对氮氧化物的治理成为新的重点：“十二五”提出加快冶金行业氮氧化物控制技术的研发和产业化进程,推进烟气脱硝示范工程建设。我国新颁布的《钢铁工业大气污染物排放标准—烧结(球团)》对氮氧化物和二噁英的排放限制也已做出明确规定，目前国内钢铁企业烧结烟气中NOx 浓度一般在400～600mg/m3变化，而新标准规定对现有企业的排放限值规定为300mg/m3（以NO2计）。因此，加强烧结烟气脱硝势在必行。
目前我国已建或拟建脱硝工程几乎均以购买欧美和日本技术使用权为主，但引进技术均存在使用费高、投入大、建设周期长、核心技术难以掌握、可升级性差等突出问题，因此，急需从原理上取得突破，形成具有自主知识产权且经济有效的脱硝技术，是我国钢铁行业减排和可持续发展所面临的重要挑战。
目前对NOx 排放的控制主要从以下3方面进行:原燃料控制、烧结过程脱硝技术和烧结烟气脱硝技术。国外如日本、美国等发达国家从20世纪80年代开始就已经对烧结过程NOx控制开展了相关研究。而国内因之前重视不够,对烧结烟气脱硝技术的研究目前还尚处在起步阶段。
2、研究内容
拟开展如下研究内容：
1）烧结过程NOx的来源分析：分析不同类型燃料（无烟煤、焦粉）中氮含量的分布，研究单一燃料燃烧及混燃时硫、氮氧化物生成特性，选择适宜的燃料类型和搭配比例；
2）烧结过程NOx的生成的影响因素：包括燃料粒度对NOx生成特性的影响、料层温度对NOx生成特性的影响、氧含量对NOx生成特性的影响、金属氧化物成分对NOx生成特性的影响；
3）烧结过程NOx的排放行为：包括点火工艺参数的影响，以及实际配矿烧结时烧结工艺参数的影响；
4）燃料预处理对烧结指标的影响及对烧结过程NOx的生成和排放行为的影响，重点研究燃料预处理后对氮氧化物转化效率的影响及相应影响机制；
5）烧结过程NOx减量排放的工艺优化和相应技术措施的开发。
3、研究目标
针对宝钢的原燃料条件，拟对烧结过程NOx的来源系统分析，研究烧结过程NOx的生成与排放行为，尤其系统研究不同影响因素对NOx的生成影响以及对NOx生成的抑制机制，最终提出利用烧结自身特点在过程实现NOx减量排放的技术措施。
4、研究周期
2014-2016年
课题6：低温烧结烟气同步脱硫脱硝研究
1、选题理由
钢铁行业烧结过程是一个高温燃烧条件下的复杂物理、化学过程,在高温烧结过程中产生SO2、NOx 、HCl、HF、CO2、CO、二噁英等多种污染物和粉尘的废气。烧结烟气中的NOx主要是由烧结固体燃料及含铁原料中的氮和空气中的氧在高温烧结时产生的。即烧结过程NOx来源主要有两部分，一是烧结点火阶段，二是固体燃料燃烧和高温反应过程。己有研究结果表明，烧结过程产生的NOx主要为燃料型NOx，热力型NOx和快速型NOx生成量很少，生成的NOx 90%以上为NO，只有微量的NO2存在。而燃料型NOx的生成受到燃料N含量及氮的存在形态、燃料粒度、空气中氧含量、烧结混合料中物质成分等的影响。煤焦中的氮一般存在于毗咯、吡啶、氮四等官能团中，不同煤种得到的煤焦，官能团的形式以及含量会有一定的变化，因而产生的NOx量也将会有所不同。另外，点火工艺参数和烧结工艺(焦粉用量、烧结混合料水分、烧结碱度和烧结料层高度等)对燃烧过程NOx的排放有重要的影响，但与烧结过程的SO2排放具有显著峰值特征相比，烧结过程NOx的排放浓度始终保持在一个稳定的较高浓度水平。
由于钢铁工业产能的迅速扩大，加剧了资源的短缺，优质的低硫、低氮原燃料往往受到客观因素的限制,不可能完全实现选用低氮原燃料,而烧结过程又要以保证烧结矿质量为第一目标。因此，受原燃料资源供应和经济条件的限制，该措施对绝大多数钢铁企业很不现实，难以实现。利用烧结过程特点减少NOx的生成，达到减少NOx排放的目的，国内一直在尝试推进其工业化进程。但国内外实践表明：要想达到NOx排放目标，烟气在排入大气之前，还必须通过烟气脱硝技术将其中的NOx进一步脱除。
但由于烧结烟气自身特点,烧结机头、尾烟气混合后,温度一般在100～200℃,达不到SCR烟气脱硝反应所需要的350 ℃左右的温度,更达不到SNCR法所需的900～1100 ℃反应温度。所以，低温烧结烟气脱硝方法研发是烟气脱硝领域里的重要课题。
传统的烟气脱硫脱硝工艺是在脱硫装置后面或除尘器前面加装一套脱硝装置，从而实现联合脱硫脱硝。由于烧结烟气中SO2和NOx的浓度都不高，但总量却非常大，若分别安装脱硫、脱硝装置，不但占地面积大，而且投资、运行费用高,因此,越来越多研究者开始聚焦于能够在同一温度区间同一设备对NOx和SO2同时脱除的技术，尤其低温同时脱硫脱硝的技术。
2、研究内容
针对烧结烟气氧化强化湿式氨法或钙法同时脱硫脱硝存在氧化剂消耗量大、碱性体系易分解、NO转化率需要进一步提高等问题，开展理论与方法的研究：
（1）烧结烟气湿式氨法或钙法脱硫过程中NOx的吸收反应热力学与动力学及传质机理；
（2）高锰酸钾催化氧化并协同氧化剂强化烧结烟气的氧化机理与规律；
（3）氧化与吸收过程硫、氮氧化物两气交互影响研究
在氧化氮氧化合物的同时，也会氧化SO2，采用强化氧化剂氧化烧结烟气技术时，SO2在氧化过程和吸收液吸收过程中的反应机理尚不明确，而且氧化剂同时氧化两种污染物的效率也需进一步明确，最终为实现低氧化剂/NO摩尔比提供理论支撑。
（4）研究吸收液与氮氧化物氧化产物及SO2之间的吸收反应特性，分析吸收产物的变化和吸收反应途径，揭示液相共吸收同步脱硫脱硝反应机制
（5）烧结烟气催化氧化低温同步脱硫脱硝工艺制度优化
l考查烧结烟气催化氧化对湿式氨法或钙法脱硫制度的影响，研究吸收液pH，液气比，吸收液成分及浓度、烟气流量，烟气温度、烟气含氧量和SO2浓度、残余氧化剂浓度等对NOx吸收速率和氨法脱硫脱硝效率的影响，确定适宜的同时脱硫脱硝工艺制度。
l考查氧化剂组合，烟气量，烟气温度和烧结烟气、烟尘组分对脱硫脱硝效果的影响。
3、研究目标
针对宝钢烧结烟气特点，确定适宜的NO氧化效率和氧化工艺制度，实现氧化剂和吸收剂消耗的最小化，开发适合宝钢烧结烟气的同步脱硫脱硝技术原型，或在宝钢现有烧结烟气脱硫基础上强化同步脱硫脱硝效率，进一步奠定宝钢在烧结行业的领头地位，将具有十分重要的意义。
4、研究周期
2015-2017年
联系人：
中南大学:科研部技术转移办88836104、cqf@csu.edu.cn
