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焦化行业将被颠覆我国煤基氢冶金理论研究获重大进展
来源:山西省煤化工发展促进中心
时间:2019/9/11

焦化行业将被颠覆我国煤基氢冶金理论研究获重大进展

不通过选矿和烧结工艺,甚至不要焦化工艺,30分钟就能把铁矿石在固态下直接还原成金属化率95%左右的铁料吗?日前,酒钢王明华团队把这一设想变成了现实。基于此,王明华团队在煤基氢冶金理论研究方面实现了重大突破。

王明华团队的煤基氢冶金研发成果受到北京科技大学、兰州理工大学、武汉科技大学等多单位的专家、学者高度关注。专家们对王明华团队的研发成果十分惊喜,认为煤基氢冶金这一发现是世界冶金工业的重要事件,煤基氢冶金理论为短流程炼铁提供了理论基础。

根据王明华团队的多次试验数据,与传统的“铁烧焦”工艺相比,煤基氢冶金工艺流程短、监控点少,水循环及水处理设施规模小,烟气排放次数少、数量小,减少能耗50%以上,对实现本质节能和本质环保有重大意义。

目前,酒钢正在建设世界上首套煤基氢冶金中试装置及配套的干磨干选中试装置,预计将于今年10月底建成投运。

王明华是酒钢资源研究团队的技术带头人,在上千次的试验中,他发现在一定的温度、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。在这个发现的基础上,王明华提出了煤基氢冶金理论。

王明华认为,在上述实验过程中,从煤的充分热解中先行得到H2,以H2还原铁氧化物产生的H2O做气化剂气化C再得到H2,这一系列过程则能够产生足够多的H2实现氢冶金过程。同时,煤的充分热解过程则通过目前成熟的铁矿石碳冶金直接还原产业化装置,就可以实现与铁矿石冶金还原过程在热态下的高度集成。

现代以高炉为核心的“铁烧焦”炼铁主流工艺,本质上是典型的碳冶金工艺,即使用的还原剂和燃料是冶金焦炭。而生产焦炭的过程中,为了提高焦油产率,人们追求的是煤的不充分热解,而追求煤的充分热解显得有些荒唐。正是在反常规的追求煤充分热解试验中,王明华团队有了煤基氢冶金的新发现。

王明华团队利用酒钢使用的精矿、原矿,以及含铁除尘灰、有色火法冶金富铁废渣(铜、镍渣)、有色湿法冶金富铁废渣等,进行了氢冶金与碳冶金对比试验,每次都验证了两者之间存在巨大差异,氢冶金试验结果十分喜人。尤为可喜的是,氢冶金技术一举攻克了传统碳冶金在固态下无法解决的铁橄榄石(硅酸铁)还原问题。

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