酒钢煤基氢冶金中试取得多项成果

4月7日，《中国冶金报》记者从酒钢氢冶金中试基地获悉，全球首轮煤基氢冶金中试经过20余次试验取得多项成果——“煤基氢冶金技术”“还原气氛下的冶金热造块技术”“自热平衡技术”等多项原创技术得到工业验证；煤基氢冶金主工艺流程完全打通，相关工艺包均已形成。

“煤基氢冶金理论”是酒钢王明华团队历经8年上千次试验后提出的。该理论认为，在一定的温度、空间和时间条件下，由铁矿石和高挥发分原煤均匀混合组成的混合物中，一定会发生以铁氧化物中的氧元素、煤中的碳元素及氢元素联合主导的氢冶金过程；而且，氧元素、碳元素及氢元素缺一不可。依据该理论，王明华团队形成了全球首创的煤基氢冶金技术，获得授权专利83项，其中发明专利42项。

王明华团队组建至今，累计投入技术研发费用上亿元。为了检验煤基氢冶金技术，酒钢建成φ2.8米×48米回转窑中试线，具备多种物料煤基氢冶金和浅度氢冶金磁化焙烧等中试功能。

“2020年5月初，我们开始进入中试线热调，受疫情等影响，到了当年11月份才开始真正意义上的中试试验。”酒钢集团氢冶金研究院副院长雷鹏飞向《中国冶金报》记者介绍了中试过程，“中试线项目与传统工程项目区别很大，难点是找工艺包。在研发新的工艺包之前，我们经历了长达半年之久的人与装置、装置与工艺、中试工艺与小试工艺的‘3个磨合’。‘磨合’锻炼了队伍，为后面繁重中试的顺利进行奠定了基础。”

在一年半时间里，经过20余次煤基氢冶金及浅度氢冶金工业试验，王明华团队的“煤基氢冶金理论”“还原气氛下的冶金热造块技术”“自热平衡技术”“回转窑防结圈技术”“无氧干式冷却技术”等重大原创，在中试过程中得到充分的工业验证，试验产出的金属化物料金属化率稳定达到85%以上，最终形成了由煤基氢冶金理论体系、回转窑装置、工艺和操作方法等构成的浅度氢冶金磁化焙烧和煤基氢冶金基础性工艺包，上述成果也成为支撑酒钢资源战略、低碳低成本战略的两大战略利器。

随着煤基氢冶金技术基础性工艺包的形成，技术人员完成了瓦斯灰煤基氢冶金中试，取得稳定金属化率85.97%、脱锌率95.21%、磁选金属回收率89.80%的良好效果，形成了高炉瓦斯灰煤基氢冶金技术中试工艺包。随后，他们又进行了不锈钢除尘灰煤基氢冶金技术中试，取得不锈钢除尘灰所有产出物料完全无害化处理的优异效果，铁、铬、镍等有价元素的氧化物均得到转化，形成了不锈钢除尘灰无害化、资源化中试工艺包。近期，他们又完成了氧化球团回转窑煤基氢冶金中试，在料温950摄氏度和在窑时间150分钟左右的条件下，取得金属化球团金属化率86.17%的稳定效果，达到煤基氢冶金绿色短流程制钢初级工艺的预期目标，为行业提供了钢铁制造从长流程碳冶金工艺向绿色短流程氢冶金工艺平稳过渡的“酒钢方案”。

在前期中试基础上，王明华团队还开展了钒钛磁铁矿、红土镍矿富铁废渣、铜（镍）渣等物料的煤基氢冶金基础性试验，取得了钒钛磁铁矿等物料金属化率95%左右的显著成效，成功解决了传统碳冶金在固态下无法快速还原钒钛磁铁矿、铁橄榄石（硅酸铁）的问题。

中试过程中，王明华团队反复进行了煤基氢冶金绿色短流程制钢新工艺探索。经过煤基氢冶金金属料的干选、熔分等实验室试验研究，得到了纯度极高的“半钢”产品，原料中Si、Ca、Mg、Al、C、P、S等杂质的绝大部分可外排至干选渣或熔融渣中。试验结果表明，将煤基氢冶金、干选和熔分等技术组合处理铁矿，进而构建一种新的、以煤基氢冶金技术为基础的短流程制钢新工艺是可行的。王明华表示：“新工艺能够革新以高炉为代表的长流程钢铁冶金工艺，消除焦化、焙烧、浮选、烧结、高炉等高污染、高能耗工序，减小部分动力系统、能源系统的规模；可大幅度降低二氧化碳和固废排放，充分利用特性废渣生产建材；能够实现绿色、短流程、低成本制钢。”

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