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酒鋼煤基氫冶金中試取得多項(xiàng)成果

2022-04-28 10:07:00

中國冶金報(bào) 中國鋼鐵新聞網(wǎng)
記者 王漢杰 報(bào)道
 
  4月7日,《中國冶金報(bào)》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(yàn)取得多項(xiàng)成果——“煤基氫冶金技術(shù)”“還原氣氛下的冶金熱造塊技術(shù)”“自熱平衡技術(shù)”等多項(xiàng)原創(chuàng)技術(shù)得到工業(yè)驗(yàn)證;煤基氫冶金主工藝流程完全打通,相關(guān)工藝包均已形成。
  “煤基氫冶金理論”是酒鋼王明華團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)8年上千次試驗(yàn)后提出的。該理論認(rèn)為,在一定的溫度、空間和時(shí)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(huì)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(dǎo)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(tuán)隊(duì)形成了全球首創(chuàng)的煤基氫冶金技術(shù),獲得授權(quán)專利83項(xiàng),其中發(fā)明專利42項(xiàng)。
  王明華團(tuán)隊(duì)組建至今,累計(jì)投入技術(shù)研發(fā)費(fèi)用上億元。為了檢驗(yàn)煤基氫冶金技術(shù),酒鋼建成φ2.8米×48米回轉(zhuǎn)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(jìn)入中試線熱調(diào),受疫情等影響,到了當(dāng)年11月份才開始真正意義上的中試試驗(yàn)?!本其摷瘓F(tuán)氫冶金研究院副院長雷鵬飛向《中國冶金報(bào)》記者介紹了中試過程,“中試線項(xiàng)目與傳統(tǒng)工程項(xiàng)目區(qū)別很大,難點(diǎn)是找工藝包。在研發(fā)新的工藝包之前,我們經(jīng)歷了長達(dá)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(gè)磨合’?!ズ稀憻捔岁?duì)伍,為后面繁重中試的順利進(jìn)行奠定了基礎(chǔ)。”
  在一年半時(shí)間里,經(jīng)過20余次煤基氫冶金及淺度氫冶金工業(yè)試驗(yàn),王明華團(tuán)隊(duì)的“煤基氫冶金理論”“還原氣氛下的冶金熱造塊技術(shù)”“自熱平衡技術(shù)”“回轉(zhuǎn)窯防結(jié)圈技術(shù)”“無氧干式冷卻技術(shù)”等重大原創(chuàng),在中試過程中得到充分的工業(yè)驗(yàn)證,試驗(yàn)產(chǎn)出的金屬化物料金屬化率穩(wěn)定達(dá)到85%以上,最終形成了由煤基氫冶金理論體系、回轉(zhuǎn)窯裝置、工藝和操作方法等構(gòu)成的淺度氫冶金磁化焙燒和煤基氫冶金基礎(chǔ)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(shù)基礎(chǔ)性工藝包的形成,技術(shù)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(shù)中試工藝包。隨后,他們又進(jìn)行了不銹鋼除塵灰煤基氫冶金技術(shù)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(jià)元素的氧化物均得到轉(zhuǎn)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(tuán)回轉(zhuǎn)窯煤基氫冶金中試,在料溫950攝氏度和在窯時(shí)間150分鐘左右的條件下,取得金屬化球團(tuán)金屬化率86.17%的穩(wěn)定效果,達(dá)到煤基氫冶金綠色短流程制鋼初級工藝的預(yù)期目標(biāo),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(chǔ)上,王明華團(tuán)隊(duì)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(chǔ)性試驗(yàn),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(tuán)隊(duì)反復(fù)進(jìn)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(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)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(zhì)的絕大部分可外排至干選渣或熔融渣中。試驗(yàn)結(jié)果表明,將煤基氫冶金、干選和熔分等技術(shù)組合處理鐵礦,進(jìn)而構(gòu)建一種新的、以煤基氫冶金技術(shù)為基礎(chǔ)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(jié)、高爐等高污染、高能耗工序,減小部分動(dòng)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?qū)崿F(xiàn)綠色、短流程、低成本制鋼。”

來源:中國冶金報(bào)-中國鋼鐵新聞網(wǎng)

編輯:張雨恬

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