教育部第二批“新工科”课程《钢铁科学与技术前沿》第二讲:氢冶金及低碳炼铁初探——探本溯源,启迪智慧

发布日期: 2021/04/14  投稿: 高珊    部门: 材料科学与工程学院   浏览次数:    返回

4月12日,由中国金属学会和上海大学联合开设的教育部第二批“新工科”课程——《钢铁科学与技术前沿》第二课开课,其主题为“氢冶金及低碳炼铁初探——探本溯源,启迪智慧”,由我国炼铁领域知名专家、中国金属学会炼铁分会主任委员,德国亚琛工业大学博士、北京科技大学原校长杨天钧教授主讲。


 

杨教授首先阐释本次主题的含义,即氢冶金主要是指在铁矿石还原过程当中氢的作用和行为,低碳炼铁是指冶炼过程尽可能使用还原性好的炉料,以降低高炉燃料比和焦比,从而达到减少CO2排放的目的,实现高炉低碳化冶金。杨教授将本次课程分为四个部分——冶铁技术的溯源与挑战、专业炼铁学基础、低碳高炉炼铁的进展和典型非高炉工艺举隅。

 

 

杨教授指出从2013年以来我国冶金行业就进入了绿色发展阶段,中国典型高炉炼铁指标均处在世界领先水平。现在正是高速增长阶段向高质量发展阶段转变,中国在绿色炼铁新工艺,特别是熔融还原和直接还原方面也迈出了新的步伐,如果全球温度下降目标为2℃,全球CO2排放量在2050年需要实现较大降幅,到2070年达到“净零”排放;目标为1.5℃,全球CO2排放量到2030年要实现较大幅度降低,到2050年左右达到“净零”排放,为实现此目标,需要转变思路,将“碳中和”以及“净零”排放技术看作钢铁行业转型升级的必由之路,提高自身产品竞争力和品牌影响力,杨教授重点强调,“清洁生产,绿色生产一定会成为未来的主流”;承接溯源与挑战,当然离不开理论知识的探究,因此杨教授深入讲解了专业炼铁学基础,同时教导学生们:“要深入读经典,要领会经典的实质内容”。杨教授指出碳还原相比于氢还原,“碳冶金”中CO2、NOx和SO2排放本质上不可避免,仍然较高,而“氢冶金“有望实现“零排放”。高炉富氢的优点,减少纯铁碳耗,提高还原速度和生产率,改善炉料透气性,提高铁水纯净度,有助于造渣过程和操作等,当然高炉富氢还存在一些待解决的问题,目前具有发展潜力的氢还原工艺包括氢基直接还原工艺、氢基熔融还原工艺以及氢等离子还原工艺,它们能够从源头上减少炼铁系统CO2的高排放问题,从反应可行性以及反应速率上达到低碳高效炼铁的效果。

 

 

 

杨教授进一步讲述低碳高炉炼铁的进展,介绍了氧气高炉与炉顶煤气循环以及韩国POSCO,日本COURSE 50,德国Dillingen,国内宝武集团的富氢高炉的探索与实践,指出高炉低碳炼铁的出路有三点,一是降低过程耗能,二是提高煤气化学能利用,其中包括提高煤气利用率和炉顶煤气循环,三是氢基低碳炼铁。目前八钢氧气高炉工业试验已经实现第一阶段,即突破传统高炉的富氧极限,实现35%高富氧冶炼目标,未来的目标是实现煤气循环耦合富氢的高炉低碳冶炼。

在最后一节,杨教授就非高炉工艺做了总结,山东墨龙Hlsmelt在2008-2017年建成山东墨龙第一座商业化工厂及技术国产化,并在工艺流程、核心设备、资源利用和操作技术方面实现了创新;山西中晋CSDRI工艺,突破了焦炉煤气改质的关键技术,取得了20多项原始技术创新,2020年12月20号,中晋30万吨/年氢基还原铁项目开始热试;河钢Energiron工艺利用世界最先进的制氢和氢还原技术,联手中钢国际、中冶京诚、北京科技大学共同研发、建设全球首例氢冶金示范工程;建龙集团内蒙古赛思普(CISP)工艺,采用氢基熔融还原炼铁新工艺,极大降低排放,环保优势显著。

最后,杨教授结合自身几十年在炼铁业辛勤工作的经验,鼓励广大师生要继承并开创多元化炼铁工艺,才能使国家在时代与挑战中处于领先地位,指出未来钢铁行业,高炉作为传统炼铁工艺,仍然是未来几十年炼铁工业的核心,高炉低碳炼铁技术的迅速发展将推动高炉为生态文明建设做出贡献,同时氢冶金在未来钢铁行业发展中具有重要意义,

本次授课以线上和线下结合的方式,受到热烈的追捧,客户端人数达到九百多,许多企业组织会场学习,河北发改委主任也观看了本次网课,同时在现场的上海大学材料学院师生们也在全神贯注听课,实际听课人数超过1000人。讲课结束后,杨教授对徐匡迪院士和殷瑞钰院士、各教授专家、宝武等集团的支持和帮助表示感谢,同时感谢上海大学和中国金属学会组织了本次课程。上海大学材料学院董瀚院长对杨教授的授课表示衷心的感谢,同时总结了本次课程,课程在全场师生热烈的掌声中落下帷幕。(撰稿、摄影:陈龙)