中國冶金報 中國鋼鐵新聞網(wǎng)
記者 王漢杰 報道
4月7日，《中國冶金報》記者從酒鋼氫冶金中試基地獲悉，全球首輪煤基氫冶金中試經(jīng)過20余次試驗取得多項成果——“煤基氫冶金技術”“還原氣氛下的冶金熱造塊技術”“自熱平衡技術”等多項原創(chuàng)技術得到工業(yè)驗證；煤基氫冶金主工藝流程完全打通，相關工藝包均已形成。
“煤基氫冶金理論”是酒鋼王明華團隊歷經(jīng)8年上千次試驗后提出的。該理論認為，在一定的溫度、空間和時間條件下，由鐵礦石和高揮發(fā)分原煤均勻混合組成的混合物中，一定會發(fā)生以鐵氧化物中的氧元素、煤中的碳元素及氫元素聯(lián)合主導的氫冶金過程；而且，氧元素、碳元素及氫元素缺一不可。依據(jù)該理論，王明華團隊形成了全球首創(chuàng)的煤基氫冶金技術，獲得授權專利83項，其中發(fā)明專利42項。
王明華團隊組建至今，累計投入技術研發(fā)費用上億元。為了檢驗煤基氫冶金技術，酒鋼建成φ2.8米×48米回轉窯中試線，具備多種物料煤基氫冶金和淺度氫冶金磁化焙燒等中試功能。
“2020年5月初，我們開始進入中試線熱調，受疫情等影響，到了當年11月份才開始真正意義上的中試試驗。”酒鋼集團氫冶金研究院副院長雷鵬飛向《中國冶金報》記者介紹了中試過程，“中試線項目與傳統(tǒng)工程項目區(qū)別很大，難點是找工藝包。在研發(fā)新的工藝包之前，我們經(jīng)歷了長達半年之久的人與裝置、裝置與工藝、中試工藝與小試工藝的‘3個磨合’。‘磨合’鍛煉了隊伍，為后面繁重中試的順利進行奠定了基礎。”
在一年半時間里，經(jīng)過20余次煤基氫冶金及淺度氫冶金工業(yè)試驗，王明華團隊的“煤基氫冶金理論”“還原氣氛下的冶金熱造塊技術”“自熱平衡技術”“回轉窯防結圈技術”“無氧干式冷卻技術”等重大原創(chuàng)，在中試過程中得到充分的工業(yè)驗證，試驗產(chǎn)出的金屬化物料金屬化率穩(wěn)定達到85%以上，最終形成了由煤基氫冶金理論體系、回轉窯裝置、工藝和操作方法等構成的淺度氫冶金磁化焙燒和煤基氫冶金基礎性工藝包，上述成果也成為支撐酒鋼資源戰(zhàn)略、低碳低成本戰(zhàn)略的兩大戰(zhàn)略利器。
隨著煤基氫冶金技術基礎性工藝包的形成，技術人員完成了瓦斯灰煤基氫冶金中試，取得穩(wěn)定金屬化率85.97%、脫鋅率95.21%、磁選金屬回收率89.80%的良好效果，形成了高爐瓦斯灰煤基氫冶金技術中試工藝包。隨后，他們又進行了不銹鋼除塵灰煤基氫冶金技術中試，取得不銹鋼除塵灰所有產(chǎn)出物料完全無害化處理的優(yōu)異效果，鐵、鉻、鎳等有價元素的氧化物均得到轉化，形成了不銹鋼除塵灰無害化、資源化中試工藝包。近期，他們又完成了氧化球團回轉窯煤基氫冶金中試，在料溫950攝氏度和在窯時間150分鐘左右的條件下，取得金屬化球團金屬化率86.17%的穩(wěn)定效果，達到煤基氫冶金綠色短流程制鋼初級工藝的預期目標，為行業(yè)提供了鋼鐵制造從長流程碳冶金工藝向綠色短流程氫冶金工藝平穩(wěn)過渡的“酒鋼方案”。
在前期中試基礎上，王明華團隊還開展了釩鈦磁鐵礦、紅土鎳礦富鐵廢渣、銅（鎳）渣等物料的煤基氫冶金基礎性試驗，取得了釩鈦磁鐵礦等物料金屬化率95%左右的顯著成效，成功解決了傳統(tǒng)碳冶金在固態(tài)下無法快速還原釩鈦磁鐵礦、鐵橄欖石（硅酸鐵）的問題。
中試過程中，王明華團隊反復進行了煤基氫冶金綠色短流程制鋼新工藝探索。經(jīng)過煤基氫冶金金屬料的干選、熔分等實驗室試驗研究，得到了純度極高的“半鋼”產(chǎn)品，原料中Si、Ca、Mg、Al、C、P、S等雜質的絕大部分可外排至干選渣或熔融渣中。試驗結果表明，將煤基氫冶金、干選和熔分等技術組合處理鐵礦，進而構建一種新的、以煤基氫冶金技術為基礎的短流程制鋼新工藝是可行的。王明華表示：“新工藝能夠革新以高爐為代表的長流程鋼鐵冶金工藝，消除焦化、焙燒、浮選、燒結、高爐等高污染、高能耗工序，減小部分動力系統(tǒng)、能源系統(tǒng)的規(guī)模；可大幅度降低二氧化碳和固廢排放，充分利用特性廢渣生產(chǎn)建材；能夠實現(xiàn)綠色、短流程、低成本制鋼。”
