绿色化工艺技术

面对全球气候变暖和环境问题，迫切需要钢铁工业采取更加节能环保的绿色化生产工艺。近年来，全球钢铁工业不断努力开发和改进节能环保、循环利用技术。向绿色化发展是未来钢铁工艺技术发展的一大趋势。

高炉在钢铁各个工序中能耗是最大的，因此，目前全球一些科研机构正围绕高炉工序进行各种技术开发。美国能源部在开发向高炉直接吹入氧气的技术，相较传统高炉，生产率可提高15%，目前该技术尚处在中试阶段。高炉的热回收系统回收250℃的高炉煤气，吹入热风炉内，用于预热助燃空气。尽管效果因高炉规模而异，但该技术降低了燃料成本，提高了燃效。此外，采用等离子的等离子炉正广泛用于化工和金属工业，采用等离子炉能降低铁水损耗，这项技术最早由欧洲有关机构开发，已经完成有效性测试。

钢铁工艺绿色化发展还要注重循环利用，回收废弃物，如炉渣、粉尘以及钢铁生产过程中产生的其他氧化物。美国能源部和麻省理工学院正共同研究提高炉渣中铁回收率的方法。日本JFE钢铁公司主要将钢铁炉渣制作成海礁。除了从炉渣中分离铁分以外，还从转底炉粉尘中分离铁和锌，美国能源部和AIST还在联手开发新技术，用以减少钢铁工序产生的氧化废物，同时提高铁的循环利用率。

用于替代传统高炉的新型炼铁技术也正在开发和实践中，包括：FINEX、COREX、ITmk3等，这些工艺采用铁矿粉或煤粉，目标是减少能耗的同时降低SOx和NOx等有害物质排放。考虑气候问题，钢铁工业不但要采用节能和循环利用技术，以及新型替代性技术，还必须减少二氧化碳排放。短期来看，二氧化碳捕集技术可用于每个工序减少二氧化碳排放，但从长远来看，开发氢还原炼铁工艺这种无碳技术是发展的大趋势。

智能化工艺技术

当前，钢铁工业另一大发展趋势就是利用工业4.0，实现智能化。工业4.0是指第四次工业革命。第一次工业革命是以十八世纪蒸汽机的出现为特征，第二次工业革命是十九世纪以大批量生产为特征，第三次工业革命是二十世纪70年代以工厂自动化为特征。第四次工业革命的重要特征就是运用先进的ICT技术（信息与通讯技术），包括大数据和人工智能，实现制造的数字化。传统的工业革命产生了社会剧变，而第四次工业革命产生的是渐进的演变。未来ICT技术的发展将钢铁厂转变成智能工厂。智能钢铁厂利用物联网（智能传感）收集现场数据，根据大数据（智能分析）分析并预测生产工序的状态，采用人工智能优化生产，实现全工序的自动化控制。

钢铁工业的智能化在三大领域最为有效：先进工厂自动化，智能制造系统，以及专门技术内在化。先进工厂自动化是指无线测定和监控，包括传感器温度测定，机器人清理，采用位置识别传感器和软件的自动起重机等。智能制造系统采用大数据，可以预测潜在的生产缺陷以及设备故障，利用人工智能安排高效生产，借助物联网进行钢铁厂的设备和系统整合，目前不同分厂的制造体系是相对独立操作的。专门技术内在化是通过手册的形式将隐性知识转化为显性知识，通过营造智能化工作场所改进工作方式。

智能工厂有望带来诸多益处：减少产品不合格率和决策时间，降低库存，加强设备维护，降低故障率，对故障更快响应。这些积极作用有助于降低生产成本。

钢铁工业智能工厂的概念将从自动化升级为智能化。智能工厂将在企业层次整合每个智能工序，以此提高生产效率，运用智能解决方案开发新型盈利模式，为客户创造价值。

钢铁工业在过去20年间已经实现了量的增长，未来则是质的增长。钢铁工艺技术要在绿色化和智能化方面不断创新，同时与下游行业加强合作，构建稳固的钢铁生态体系，开展开放式创新，确保未来的竞争优势。