加快经济社会发展全面绿色转型,建设美丽中国。

 ——摘自《中国共产党第二十届中央委员会第四次全体会议公报》

 2024年9月27日,当第一块直径180毫米、高150毫米的圆柱形还原铁压块从生产线下线,从事炼铁生产近30年的我感到十分欣慰,这是我第一次见到这种形态的还原铁产品。

 传统高炉炼铁是将烧结矿、球团矿和焦炭投入高炉中,通过高温还原反应,冶炼出1500摄氏度高温的铁水,累计各工序平均吨铁二氧化碳排放量接近2吨。而这条生产线,是鞍钢集团建设的全球首套万吨级绿电绿氢流化床氢冶金中试线,通过鲅鱼圈厂区风电机组产生的绿电,进行电解水制氢,再用氢气还原铁矿颗粒,最后压制成铁饼输送给炼钢生产线,可实现吨铁二氧化碳的近零排放。

 2022年9月,鞍钢集团联合中国科学院过程工程研究所、大连化学物理研究所和上海大学等单位启动了万吨级绿电绿氢流化床氢冶金中试线建设。由于项目从未有过先例,因此从设备的设计安装到工艺的操作规程,都需要自己摸索。我们首先解决了提升原料反应性能问题。为了制备出毫米级的球状颗粒,我们开发了铁矿粉造粒改性技术,又历时半个多月,摸索出球状颗粒稳定生产的操作工艺和参数,将含水量精度控制在0.1%以内。

 保持还原装置的连续稳定运行,是另一个需要攻克的难题。由于铁矿颗粒是从低压流向高压,在还原系统中容易发生局部堵塞,经常需要停炉清料。为了保护装置不因长时间停炉受损,24小时抢修是常态,有时需要靠人工爬到80米高的设备上进行疏通。通过我们的摸索和努力,我们采取控制压力梯度、增设松动风等措施,实现了还原系统的顺畅运行。

 在制氢工段、造粒工段和还原工段联动试车过程中,我们也曾遇到了诸多问题。比如氢气无法供应、造粒工段计量设备故障、还原工段料车运行不正常等。随着一个一个难题被攻克,系统一遍一遍优化,我们实现了全工序连续稳定运行,目前已累计生产还原铁150余吨。产出的直接还原铁产品杂质含量低,金属化率达到95%以上,能满足汽车钢、电工钢等高端材料需求。

 中试线的探索只是新技术产业化过程中的一小步,却是我们以创新驱动产业绿色转型的坚定一步。“十四五”时期,鞍钢股份鲅鱼圈钢铁分公司以创新为引领,投用135兆瓦超临界煤气发电机组,能源利用效率提升18%;打造“无人行车+数字孪生”智能库区,实现高效低碳运输和生产……展望“十五五”,我们将继续积极推进流化床氢冶金技术50万吨级工业化方案研究,进一步提高技术的经济性,为钢铁产业绿色转型作贡献。

 (作者为鞍钢股份鲅鱼圈钢铁分公司炼铁部副部长,本报记者胡婧怡采访整理)

 延伸阅读

 从“碳冶金”向“氢冶金”转变

 钢铁行业作为碳排放大户,碳排放量占全国总量的15%,是我国实现碳达峰碳中和的关键战场。传统高炉长流程炼铁依赖焦炭、煤等化石燃料,污染物和碳排放量较高。从“碳冶金”向“氢冶金”转变,被认为是当前钢铁行业绿色转型的重要方向之一,未来发展潜力巨大。

 鞍钢集团开发建设的全球首套万吨级绿电绿氢流化床氢冶金中试线,突破了电解水催化剂、氢还原炼铁等关键核心技术,实现了关键设备100%国产化,并形成了具有完全自主知识产权的成套技术工艺,摆脱了该领域对国外技术的依赖。“十四五”时期,鞍钢集团协同推进降碳减污扩绿增长,实施超低排放改造1100余项,100%的粗钢产能完成全流程或部分超低排放改造公示,主要污染物排放量、吨钢综合能耗持续降低。未来,鞍钢集团将持续以科技创新推动绿色转型,为提升我国在低碳冶金领域的国际话语权和国际竞争力提供重要支撑。

 (本报记者胡婧怡整理)