近日，北京氫冶科技有限公司于今年年初啟動的阿爾及利亞高磷鐵礦中試已順利完成首爐試驗，試驗前序階段應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，經過熔分脫磷后獲得最終產品為鋼錠，其各項指標均符合國際通用標準。后續將在此基礎上對工藝及氫冶金設備進行進一步優化，為工業化應用奠定堅實基礎，并為即將建設實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依據。

 

1 “氫還原”真相

 

近年來，全球每年利用氫基豎爐生產的直接還原鐵的產量超過1億噸，但是在鋼鐵制造大國中國，我們的煉鐵以高爐技術為主，采用焦炭（C）為還原劑的碳冶金方式，為什么是這個現狀？一方面受制于技術。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)為原料的煉鐵應用，但是中國一直沒有掌握氫基豎爐技術；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；第三個原因：經濟性，現有的歐美主流氫基豎爐技術，由于運營成本高昂，在中國應用相比高爐處于成本劣勢。

 

因為時代綠色發展的要求，對于碳排放大戶的鋼鐵行業來說，氫冶金已經成為必由之路。伴隨國內頁巖氣、煤層氣資源的發現及焦爐煤氣的拓展利用，中國發展氫冶金具備了一定的原料基礎。但是，技術依然是橫梗在中國氫冶金路上的攔路虎。

 

2 顛覆式創新

 

氫基豎爐系統的建造是一個牽涉到冶金、機械、材料、物理、化學、信息、自動化控制等多個學科的綜合工程，中國企業從沒有過經驗：900度以上高溫，同時200KPa以上壓力連續作業狀態，產品為固態的復雜冶金系統。技術難點包括但不僅限于：還原氣體的加熱及裂解、鐵礦石在高溫還原時可能的結團、高溫下的密封、尾氣處理及循環等等。

 

北京氫冶科技經過多年的自主艱苦研發，在解決上述問題的同時，全球首創“模塊化，裝配式”氫基豎爐系統，所有的部件都是在工廠里標準化生產，并且模塊化的設計方便采用公路普通運輸，可在現場快速完成安裝及調試。在公司專有的“希蒙特爾HYMTL自循環熱平衡”技術加持下，模塊化設計的氫基豎爐系統實現了如下比較優勢：

 

（1）工期

 

由于采用定型設計，在工廠做標準化生產，可以將生產周期縮短至3個月；現場安裝及調試周期可以縮短至2個月。

 

（2）成本

 

制造成本：相比傳統的歐美技術路徑的非標準化設計、生產以及大量的現場制作，系統的硬件成本可以減少50%。

 

安裝成本：“模塊化、裝配式”設計的氫基豎爐系統，不超過40米的高度，普通輪胎吊車即可完成吊裝。相比歐美技術的動則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。

 

運營成本：由于優化創新了工藝流程，應用公司特有的“希蒙特爾HYMTL自循環熱平衡”技術，氫基豎爐系統每噸直接還原鐵的生產運營成本相比歐美技術路徑的氫基豎爐系統可降低100元以上。

 

（3）系統的獨立性

 

歐美技術路徑的氫基豎爐系統，如果采用焦爐煤氣為原料氣，由于混合氣里含6%左右的氮氣（N2）成分，尾氣不能循環，需要配套其他消納途徑，導致生產一噸直接還原鐵所需的新鮮焦爐煤氣1500立方米，且系統不能獨立存在。

 

相比較，北京氫冶科技的氫基豎爐系統由于應用專有“希蒙特爾HYMTL自循環熱平衡”技術，生產一噸直接還原鐵只需600立方米焦爐煤氣，無需配套換熱單元可獨立存在。

 

3 她從哪里來

 

源自需求，中國創造。

 

北京氫冶科技及創始團隊從2019年開始為阿爾及利亞西部35億噸高磷鐵礦開發提供技術支持和解決方案，過程中首先需要解決高磷鐵礦應用“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裝置來配合完成的困境下，氫冶科技及創始團隊以不計代價的決心，經過4年的艱辛研發終于取得巨大突破，不僅解決了高磷鐵礦應用“氫還原+熔分脫磷”工藝的中試問題，也創新性開發了獨有技術體系的氫基豎爐系統。

 

氫冶金工業裝置的研發，考慮到歐美技術系統其初始建造及運維成本高昂，且容易受制于外方，將來系統更新和配件更換都會面臨巨大的困難。北京氫冶科技早年即開啟自主創新之路，以降低建造和運營成本為目的，實現氫基豎爐百分之百國產替代，以焦爐煤氣或天然氣為原料氣，所有配套供應鏈都在中國，技術也牢牢掌握在了自己手里。

 

創新，過程雖然艱辛，但能為全球200億噸“沉睡”的高磷鐵礦開發，以及中國氫冶金發展拿出完整有效的方案，這本身就值得欣慰和自豪。

本網轉載自其它媒體的文章及圖片，目的在于弘揚石油化工精神，傳遞更多石油化工信息，宣傳國家石油化工政策，推廣石油化工企業品牌和產品，并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責，在此我們謹向原作者和原媒體致以崇高敬意。如果您認為本站文章及圖片侵犯了您的版權，請與我們聯系，我們將第一時間刪除。