冶金生产过程排放的煤气,包括焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气、电炉及铁合金炉的烟气等。这些煤气或烟气的温度较高,含有大量的物理热和化学热,是一种良好的能源。同时,冶金炉煤气中,含有的碳、氢化合物的比例很高,如利用得当是很好的化工资源。因此,应大力加强煤气利用的研究。
　　目前,冶金炉煤气主要用作冶金厂内部的燃料,比如用于热风炉的换热、加热炉内对钢锭的加热等。一般说来,冶金生产所产生的煤气量远大于冶金企业所使用的煤气量。富余的部分目前还没有很好地利用。要使冶金炉煤气得到充分利用,必须要有良好的除尘设施和煤气中气态污染物的处理设施。煤气中的粉尘含量和硫化物等的含量必须小于所规定的标准(因为粉尘对管道和设备具有磨损和腐蚀作用;硫化物等在钢锭加热时对钢锭的表面质量产生有害影响,并在煤气制取化工产品时对催化剂具有很大的毒害作用)。国内目前的现状是由于环保设施不过关、煤气储存设备的容量不足、利用途径不多和利用量不足等原因,煤气的回收率与国外先进水平相比有很大差距。相比之下,转炉煤气回收利用的难度更大。1995年,我国高炉煤气的回收率仅为86 %;转炉煤气的回收率为47 m3/t[2],宝钢、武钢转炉煤气回收的水平较高,而攀钢、重钢等大型企业和许多中小型企业则没有回收。据统计,国内41家15 t以上转炉的厂家中,回收煤气的仅有16家。因此,加强转炉煤气回收及其利用的研究刻不容缓。
　　煤气余热利用的研究。从节能的角度出发,煤气的物理热应通过余热锅炉和烟气管道的冷却充分地回收和利用,或将煤气的余热和余压用于发电而回收能源。煤气经过一定的处理和转换用作城市的供热和取暖技术的研究。由于安全的原因,煤气应进行一定的处理和转换用于供热和取暖。煤气用作制取高附加值化工产品的研究。焦炉煤气中含有CH4的比例较高,可采取近似天然气的工艺制取合成氨,目前国内有少数厂家(如攀钢等)生产。高炉煤气中由于含有的CO比例不高(15 %~25 %),而含有的N2量很高(55 %~60 %),制取化工产品从经济的角度来说难度较大。转炉煤气含有CO的量很高(依据煤气收集方式的不同达60 %~90 %),从理论上来说是一种很好的化工资源。转炉煤气可以用作制取合成氨、尿素、甲醇等产品。其基本原理是使CO产生变换反应CO+H2O=H2+CO2。
　　这一反应是一可逆反应,使用催化剂控制反应的平衡转化率。当制作合成氨时,要求反应进行彻底,在合成塔内经脱硫和脱CO2后与制氧机的副产品N2在催化作用下合成氨。NH3与脱下的CO2合成尿素(CO(NH2)2)。控制上述反应的平衡转化率使其部分转化为H2,再经脱硫和脱CO2后,将CO和H2的混合气体合成甲醇。据理论估算并考虑到生产效率问题,年产100万t的转炉炼钢产生的煤气可合成氨约5万t,并可生产约10万t的CO2。若年产600万t钢的企业,其煤气可合成氨30万t左右,相当于国家的一个大型或特大型氨厂的产量,并且炼钢工艺和此合成氨工艺产生的N2和CO2的量对尿素合成所需的量来讲是足够的。因此,用转炉煤气制造尿素有较好的技术经济优越性。
　　此外,利用冶金炉煤气中的CO还可制作碳黑、草酸等许多其他化工制品。对于电炉烟气的利用,国际上很重视。90年代以来,相继开发出了双炉壳电炉、手指式竖炉电炉、炉料连续预热电炉(Consteel Furnace)等多种方法对电炉烟气的物理热和化学热进行利用。我国新建和即将投产的一些电炉如宝钢、安阳钢铁公司、沙钢、珠钢和贵阳钢厂等单位具有电炉烟气预热废钢的功能。目前的当务之急是将国内已生产多年的电炉的烟气利用起来。据国外文献报道,对超高功率电炉,废钢在密闭容器内预热,预热后的温度可达到300~500℃,烟气中含有很高氧化铁的粉尘将大部分被废钢过滤而进入电炉内当作原料使用,冶炼时间缩短8 min,耐火材料消耗下降17 %,节电50kW·h/t[5]。因此,电炉烟气预热废钢的方法对环境保护、节能降耗、提高电炉工艺的竞争力均有重要意义。
　　电炉烟气中的粉尘含有较高的锌、铁和其他氧化物等物质,粒度细,是一种有毒有害物质。目前世界上对电炉粉尘利用的研究很重视。除废钢预热技术可明显降低电炉粉尘的排放外,德国德马克公司开发了转底炉—埋弧电炉、瑞典Mefos开发了空心电极直流电弧炉、德国鲁奇公司开发了回转窑及循环流化床处理含锌粉尘技术。也可将电炉粉尘和碳粉喷吹到高炉或其他熔融炉中代替一部分原燃料,降低液态金属的成本。还应探讨电炉粉尘制作高附加值氧化铁红等的技术。同样,利用铁合金炉的烟气,可在竖炉或回转窑内对铁合金生产所用原料进行预热。