背景：

如何解决钢铁生产污染物排放问题，并提供高品质的钢铁产品，是我国钢铁工业实现行业转型升级的核心命题。

2004年以来，项目团队依托国家科技支撑计划、自然科学基金的持续支持，提出了“二氧化碳绿色洁净炼钢技术”，先后开展了基础理论探索和工艺技术研究，完成了示范工程建设和推广应用。

主要创新点：

1）将CO2应用于炼钢过程降低烟尘是一项重大科学发现。揭示了炼钢烟尘的产生机理和变化规律，发明了转炉CO₂-O₂混合喷吹炼钢降尘新方法，由后处理转变为前抑制，实现烟尘源头减量9.95%。

2）发明了CO₂控温高效脱磷技术。探明了CO₂应用于炼钢脱磷的热力学规律及动力学机理，改变了炼钢脱磷的控温方式，钢水磷含量降低至0.006%，突破了长期困扰炼钢高效深脱磷的技术瓶颈。

3）发明了CO₂吸附深度稳定脱氮技术（见图1）。揭示了钢液中CO₂-CO的转变吸附脱氮规律，发现CO₂-CO气泡有利于打破表面活性原子的界面阻碍，转炉终点氮稳定低至11ppm，是高品质钢洁净化生产技术的重要创新。

4）发明了CO₂稀释强化控氧技术。证实了CO₂气体的弱氧化稀释作用，掌握了CO₂混合射流可变氧当量与动能密度的特性，发明了CO2稀释强化终点氧调控技术，实现了钢液氧含量的高效稳定控制。

5）开发了CO₂强化底吹安全长寿技术。掌握了底吹CO₂物理降温及化学吸热效应，解决了炼钢底吹大流量搅拌和透气元件长寿间的矛盾，是转炉复吹技术的重大突破。

成果：

本项目为原始创新，共获发明专利授权18件、美国专利授权1件、国际专利申请2项，完成行业标准5部、专著1部，发表学术论文66篇。中国金属学会专家评价委员会认为：项目将CO2作为资源应用于炼钢，是变废为宝、一举两得的炼钢新技术，达国际领先水平。

项目完成工程示范并推广应用后，近三年合计产钢3879.2万吨，实现工业CO2利用31.5万吨，减排共计86.0万吨，烟尘减少10.3万吨，为生态环境治理做出实质性贡献；炼钢脱磷、脱氮、控氧效果明显改善，带来了显著的经济及社会效益，三年新增产值4.24亿元，增收节支3.14亿元。

本项目示范引领作用显著，构建了CO₂炼钢理论体系，开启了钢铁流程CO₂应用的新时代，见图1。全面推广后，我国每年将减少炼钢固体污染物产生1000万吨，温室气体减排2600万吨，成为建设“碳中和”国家的重要助力，为打赢“蓝天、碧水、净土”保卫战提供了重要技术保障，全面彰显了“中国创造”对世界钢铁行业节能减排的突出贡献。

项目获奖情况：2021年冶金科学技术奖特等奖；

主要完成单位：北京科技大学、首钢京唐钢铁联合有限责任公司、甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司、首钢集团有限公司、福建三钢闽光股份有限公司等；

主要完成人：朱荣、朱国森、董凯、张丙龙、阮强、黄标彩、王宏斌、王学义、贺智勇、吕明等。