東北大學(xué)研發(fā)現(xiàn)代高爐最佳鎂鋁比冶煉技術(shù)

　　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(dòng)性差、脫硫能力下降等問(wèn)題日漸突顯，對(duì)高爐冶煉造成極大危害。針對(duì)這一問(wèn)題，國(guó)際上普遍采用的應(yīng)對(duì)方式是在燒結(jié)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(xué)教授沈峰滿團(tuán)隊(duì)根據(jù)高爐爐渣中Al2O3含量的不同，研發(fā)了分段確定鎂鋁比（MgO/ Al2O3）最佳操作指標(biāo)的定量方式，掌控了高爐爐渣中鎂鋁的黃金分割點(diǎn)，確立了不同條件下鎂鋁比的適宜值，推進(jìn)了我國(guó)高爐冶煉的精細(xì)化。2018年，該成果獲得冶金科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)。“該技術(shù)總體達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，特別是對(duì)MgO在煉鐵工藝中的作用機(jī)理研究方面達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平?！敝袊?guó)工程院原副院長(zhǎng)干勇評(píng)價(jià)道。

　　運(yùn)用相圖基本原理

　　破解世界難題

　　21世紀(jì)初，隨著我國(guó)進(jìn)口鐵礦用量的不斷增加，高爐爐渣中Al2O3含量隨之增加，導(dǎo)致?tīng)t渣粘度上升、脫硫能力下降，冶金性能變差。針對(duì)這種新問(wèn)題，我國(guó)企業(yè)普遍采取的應(yīng)對(duì)方式是添加MgO。由于在燒結(jié)礦中添加MgO還具有改善燒結(jié)礦低溫還原粉化的功效，因此人們普遍認(rèn)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(fèi)、能源浪費(fèi)和環(huán)境污染等一系列問(wèn)題。如何解決這種浪費(fèi)，世界上沒(méi)有相關(guān)資料。

　　沈峰滿團(tuán)隊(duì)自2005年起，開(kāi)始從事高爐煉鐵過(guò)程中最佳鎂鋁比冶煉技術(shù)的研究工作。團(tuán)隊(duì)從降低生產(chǎn)成本、降低能耗、減少?gòu)U棄物與溫室氣體CO2的排放、同時(shí)兼顧MgO效益最大化等多視角出發(fā)，運(yùn)用冶金物理化學(xué)基礎(chǔ)理論和相圖基本原理，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室研究與工業(yè)試驗(yàn)相結(jié)合的方法，系統(tǒng)地論述了高爐冶煉過(guò)程適宜的鎂鋁比問(wèn)題，為高爐冶煉過(guò)程中鎂鋁比問(wèn)題確立理論依據(jù)。

　　經(jīng)過(guò)大量研究與實(shí)踐，團(tuán)隊(duì)逐步確定了不同條件下的適宜鎂鋁比：當(dāng)爐渣中Al2O3<14%時(shí)，可根據(jù)生產(chǎn)要求添加MgO；Al2O3=15%——17%時(shí)，適宜鎂鋁比為0.40——0.50；當(dāng)爐渣中Al2O3>18%時(shí)，適宜鎂鋁比為0.45——0.55。這為實(shí)現(xiàn)高爐煉鐵工藝低成本、低能耗、低排放的現(xiàn)代高爐綠色冶煉模式的形成，奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

　　沈峰滿表示，現(xiàn)代高爐爐渣適宜鎂鋁比冶煉技術(shù)解決了長(zhǎng)期以來(lái)一直困擾煉鐵界的四個(gè)技術(shù)問(wèn)題：一是當(dāng)前的煉鐵條件下必須添加MgO；二是在確保爐渣流動(dòng)性的前提下，MgO添加量不是越多越好；三是要對(duì)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(jù)；四是要采取適宜的MgO添加方式，使得MgO的正影響最大化、負(fù)影響最小化。

　　推廣應(yīng)用產(chǎn)生

　　巨大經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益

　　2008年起，該團(tuán)隊(duì)先后與上海梅山鋼鐵股份有限公司、安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司、內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司等企業(yè)共同開(kāi)發(fā)研究適宜鎂鋁比的冶煉技術(shù)。

　　采用新冶煉技術(shù)，必須承擔(dān)失敗的風(fēng)險(xiǎn)。為了減少企業(yè)的心理負(fù)擔(dān)，沈峰滿帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員多次深入企業(yè)一線，與工人師傅一起工作，現(xiàn)場(chǎng)解決問(wèn)題。

　　經(jīng)過(guò)不懈努力，各個(gè)鋼廠捷報(bào)頻傳。在梅鋼、安鋼等全國(guó)4000m3級(jí)以上高爐的實(shí)踐應(yīng)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(tuán)；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(shù)對(duì)煉鐵行業(yè)技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)產(chǎn)生了巨大的影響和推動(dòng)。僅以梅鋼集團(tuán)為例，由于采用該項(xiàng)技術(shù)，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(chǎn)720萬(wàn)噸的梅鋼每年獲得經(jīng)濟(jì)效益8100余萬(wàn)元，同時(shí)減少了CO2的排放量，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

　　中國(guó)是世界第一鋼鐵大國(guó)，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(xù)推廣現(xiàn)代高爐爐渣適宜鎂鋁比冶煉技術(shù)，尚存在很大的發(fā)展空間和廣闊的應(yīng)用前景。