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東北大學研發現代高爐最佳鎂鋁比冶煉技術

2019年03月05日 9:28 635次瀏覽 來源:   分類: 鎂資訊

  Al2O3是高爐煉鐵爐渣的重要成分之一,隨著Al2O3含量的不斷升高,爐渣流動性差、脫硫能力下降等問題日漸突顯,對高爐冶煉造成極大危害。針對這一問題,國際上普遍采用的應對方式是在燒結工藝中添加MgO。然而,如何添加,添加多少最合適,卻是一道世界難題。
  東北大學教授沈峰滿團隊根據高爐爐渣中Al2O3含量的不同,研發了分段確定鎂鋁比(MgO/ Al2O3)最佳操作指標的定量方式,掌控了高爐爐渣中鎂鋁的黃金分割點,確立了不同條件下鎂鋁比的適宜值,推進了我國高爐冶煉的精細化。2018年,該成果獲得冶金科學技術一等獎。“該技術總體達到了國際先進水平,特別是對MgO在煉鐵工藝中的作用機理研究方面達到國際領先水平。”中國工程院原副院長干勇評價道。
  運用相圖基本原理
  破解世界難題
  21世紀初,隨著我國進口鐵礦用量的不斷增加,高爐爐渣中Al2O3含量隨之增加,導致爐渣粘度上升、脫硫能力下降,冶金性能變差。針對這種新問題,我國企業普遍采取的應對方式是添加MgO。由于在燒結礦中添加MgO還具有改善燒結礦低溫還原粉化的功效,因此人們普遍認為爐渣鎂鋁比越高越好,使得鎂鋁比處于偏高的不合理范圍,雖然保證了冶煉效果,但也造成了MgO資源浪費、能源浪費和環境污染等一系列問題。如何解決這種浪費,世界上沒有相關資料。
  沈峰滿團隊自2005年起,開始從事高爐煉鐵過程中最佳鎂鋁比冶煉技術的研究工作。團隊從降低生產成本、降低能耗、減少廢棄物與溫室氣體CO2的排放、同時兼顧MgO效益最大化等多視角出發,運用冶金物理化學基礎理論和相圖基本原理,通過實驗室研究與工業試驗相結合的方法,系統地論述了高爐冶煉過程適宜的鎂鋁比問題,為高爐冶煉過程中鎂鋁比問題確立理論依據。
  經過大量研究與實踐,團隊逐步確定了不同條件下的適宜鎂鋁比:當爐渣中Al2O3<14%時,可根據生產要求添加MgO;Al2O3=15%~17%時,適宜鎂鋁比為0.40~0.50;當爐渣中Al2O3>18%時,適宜鎂鋁比為0.45~0.55。這為實現高爐煉鐵工藝低成本、低能耗、低排放的現代高爐綠色冶煉模式的形成,奠定了堅實的基礎。
  沈峰滿表示,現代高爐爐渣適宜鎂鋁比冶煉技術解決了長期以來一直困擾煉鐵界的四個技術問題:一是當前的煉鐵條件下必須添加MgO;二是在確保爐渣流動性的前提下,MgO添加量不是越多越好;三是要對不同Al2O3含量的爐渣采取不同的鎂鋁比,并給出了適宜鎂鋁比定量控制的理論依據;四是要采取適宜的MgO添加方式,使得MgO的正影響最大化、負影響最小化。
  推廣應用產生
  巨大經濟社會效益
  2008年起,該團隊先后與上海梅山鋼鐵股份有限公司、安陽鋼鐵股份有限公司、內蒙古包鋼鋼聯股份有限公司等企業共同開發研究適宜鎂鋁比的冶煉技術。
  采用新冶煉技術,必須承擔失敗的風險。為了減少企業的心理負擔,沈峰滿帶領團隊成員多次深入企業一線,與工人師傅一起工作,現場解決問題。
  經過不懈努力,各個鋼廠捷報頻傳。在梅鋼、安鋼等全國4000m3級以上高爐的實踐應用中,鎂鋁比約為0.42~0.43,居于與寶鋼高爐并列的第一集團;在包鋼的高爐上,鎂鋁比也由0.66降低至0.48,也取得了顯著的效果。
  沈峰滿告訴筆者,適宜鎂鋁比技術對煉鐵行業技術進步已經產生了巨大的影響和推動。僅以梅鋼集團為例,由于采用該項技術,爐渣鎂鋁比已從2013年的年平均0.51降至2017年的年平均0.43,使得年產720萬噸的梅鋼每年獲得經濟效益8100余萬元,同時減少了CO2的排放量,取得了顯著的經濟與社會效益。
  中國是世界第一鋼鐵大國,目前,雖然部分高爐爐渣的鎂鋁比已降低至0.5以下,但仍有許多高爐爐渣鎂鋁比在0.5甚至0.6以上。繼續推廣現代高爐爐渣適宜鎂鋁比冶煉技術,尚存在很大的發展空間和廣闊的應用前景。

責任編輯:淮金

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