近日，北京氫冶科技有限公司于今年年初啟動(dòng)的阿爾及利亞高磷鐵礦中試已順利完成首爐試驗(yàn)，試驗(yàn)前序階段應(yīng)用了該公司自研的氫冶金成套裝備以獲得低碳直接還原鐵，經(jīng)過熔分脫磷后獲得最終產(chǎn)品為鋼錠，其各項(xiàng)指標(biāo)均符合國際通用標(biāo)準(zhǔn)。后續(xù)將在此基礎(chǔ)上對工藝及氫冶金設(shè)備進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，為工業(yè)化應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，并為即將建設(shè)實(shí)施的阿爾及利亞貝沙爾（Bechar）第一期100萬噸鋼鐵廠提供重要技術(shù)依據(jù)。
近年來，全球每年利用氫基豎爐生產(chǎn)的直接還原鐵的產(chǎn)量超過1億噸，但是在鋼鐵制造大國中國，我們的煉鐵以高爐技術(shù)為主，采用焦炭（C）為還原劑的碳冶金方式，為什么是這個(gè)現(xiàn)狀？一方面受制于技術(shù)。雖然國外從60年代米德萊克斯（MIDREX）開始了豎爐直接法，以天然氣（CH4，高溫裂解為H2為主要成分的混合氣)為原料的煉鐵應(yīng)用，但是中國一直沒有掌握氫基豎爐技術(shù)；另一方面是受制于自然條件，中國是貧氣富煤的國家，天然氣欠缺；第三個(gè)原因：經(jīng)濟(jì)性，現(xiàn)有的歐美主流氫基豎爐技術(shù)，由于運(yùn)營成本高昂，在中國應(yīng)用相比高爐處于成本劣勢。
因?yàn)闀r(shí)代綠色發(fā)展的要求，對于碳排放大戶的鋼鐵行業(yè)來說，氫冶金已經(jīng)成為必由之路。伴隨國內(nèi)頁巖氣、煤層氣資源的發(fā)現(xiàn)及焦?fàn)t煤氣的拓展利用，中國發(fā)展氫冶金具備了一定的原料基礎(chǔ)。但是，技術(shù)依然是橫梗在中國氫冶金路上的攔路虎。
氫基豎爐系統(tǒng)的建造是一個(gè)牽涉到冶金、機(jī)械、材料、物理、化學(xué)、信息、自動(dòng)化控制等多個(gè)學(xué)科的綜合工程，中國企業(yè)從沒有過經(jīng)驗(yàn)：900度以上高溫，同時(shí)200KPa以上壓力連續(xù)作業(yè)狀態(tài)，產(chǎn)品為固態(tài)的復(fù)雜冶金系統(tǒng)。技術(shù)難點(diǎn)包括但不僅限于：還原氣體的加熱及裂解、鐵礦石在高溫還原時(shí)可能的結(jié)團(tuán)、高溫下的密封、尾氣處理及循環(huán)等等。
北京氫冶科技經(jīng)過多年的自主艱苦研發(fā)，在解決上述問題的同時(shí)，全球首創(chuàng)“模塊化，裝配式”氫基豎爐系統(tǒng)，所有的部件都是在工廠里標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，并且模塊化的設(shè)計(jì)方便采用公路普通運(yùn)輸，可在現(xiàn)場快速完成安裝及調(diào)試。在公司專有的“希蒙特爾HYMTL自循環(huán)熱平衡”技術(shù)加持下，模塊化設(shè)計(jì)的氫基豎爐系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了如下比較優(yōu)勢：
由于采用定型設(shè)計(jì)，在工廠做標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，可以將生產(chǎn)周期縮短至3個(gè)月；現(xiàn)場安裝及調(diào)試周期可以縮短至2個(gè)月。
制造成本：相比傳統(tǒng)的歐美技術(shù)路徑的非標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)以及大量的現(xiàn)場制作，系統(tǒng)的硬件成本可以減少50%。
安裝成本：“模塊化、裝配式”設(shè)計(jì)的氫基豎爐系統(tǒng)，不超過40米的高度，普通輪胎吊車即可完成吊裝。相比歐美技術(shù)的動(dòng)則80米以上的豎爐高度，上百噸的大部件特殊吊裝，其安裝成本也可以降低50%以上。
運(yùn)營成本：由于優(yōu)化創(chuàng)新了工藝流程，應(yīng)用公司特有的“希蒙特爾HYMTL自循環(huán)熱平衡”技術(shù)，氫基豎爐系統(tǒng)每噸直接還原鐵的生產(chǎn)運(yùn)營成本相比歐美技術(shù)路徑的氫基豎爐系統(tǒng)可降低100元以上。
歐美技術(shù)路徑的氫基豎爐系統(tǒng)，如果采用焦?fàn)t煤氣為原料氣，由于混合氣里含6%左右的氮?dú)猓∟2）成分，尾氣不能循環(huán)，需要配套其他消納途徑，導(dǎo)致生產(chǎn)一噸直接還原鐵所需的新鮮焦?fàn)t煤氣1500立方米，且系統(tǒng)不能獨(dú)立存在。
相比較，北京氫冶科技的氫基豎爐系統(tǒng)由于應(yīng)用專有“希蒙特爾HYMTL自循環(huán)熱平衡”技術(shù)，生產(chǎn)一噸直接還原鐵只需600立方米焦?fàn)t煤氣，無需配套換熱單元可獨(dú)立存在。
北京氫冶科技及創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)從2019年開始為阿爾及利亞西部35億噸高磷鐵礦開發(fā)提供技術(shù)支持和解決方案，過程中首先需要解決高磷鐵礦應(yīng)用“氫還原+熔分脫磷”工藝的中試，500噸鐵礦石的“氫還原”，在全球搜尋都找不到氫基豎爐生產(chǎn)裝置來配合完成的困境下，氫冶科技及創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)以不計(jì)代價(jià)的決心，經(jīng)過4年的艱辛研發(fā)終于取得巨大突破，不僅解決了高磷鐵礦應(yīng)用“氫還原+熔分脫磷”工藝的中試問題，也創(chuàng)新性開發(fā)了獨(dú)有技術(shù)體系的氫基豎爐系統(tǒng)。
氫冶金工業(yè)裝置的研發(fā)，考慮到歐美技術(shù)系統(tǒng)其初始建造及運(yùn)維成本高昂，且容易受制于外方，將來系統(tǒng)更新和配件更換都會(huì)面臨巨大的困難。北京氫冶科技早年即開啟自主創(chuàng)新之路，以降低建造和運(yùn)營成本為目的，實(shí)現(xiàn)氫基豎爐百分之百國產(chǎn)替代，以焦?fàn)t煤氣或天然氣為原料氣，所有配套供應(yīng)鏈都在中國，技術(shù)也牢牢掌握在了自己手里。
創(chuàng)新，過程雖然艱辛，但能為全球200億噸“沉睡”的高磷鐵礦開發(fā)，以及中國氫冶金發(fā)展拿出完整有效的方案，這本身就值得欣慰和自豪。
責(zé)任編輯： 江曉蓓
標(biāo)簽：國產(chǎn)氫基
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