张文海教授和他的团队上个月在《有色金属》上发表的一篇论文中详细介绍了闪速炼铁法,与传统高炉所需的五到六个小时相比,闪速炼铁法仅需三到六秒即可完成炼铁过程。这意味着速度提高了 3600 倍或更多。据《南华早报》报道,研究人员称这种新方法在处理中国大量的中低品位铁矿石时表现出色。
中国目前依赖高品位铁矿石,并花费巨资从澳大利亚、巴西和非洲进口。张和他的同事认为,新技术可以将中国钢铁工业的能源利用效率提高三分之一以上。此外,通过完全消除对煤炭的需求,它将帮助钢铁行业实现二氧化碳近零排放的目标。
依赖高炉阻碍目标实现
中国的钢铁产能已超过世界其他国家的总和,在高铁、造船和汽车制造等关键行业具有显著优势。然而,中国对高炉冶炼工艺的依赖消耗了大量从煤炭中提炼的焦炭,这对实现中国雄心勃勃的碳减排目标构成了巨大挑战。
闪速炼铁的主要技术障碍之一是矿石喷枪,它必须将铁矿石有效地分散在高温、高还原性、比表面积大的空间,以启动必要的化学反应。张的团队已经开发出一种涡流喷枪,每小时可喷射 450 吨铁矿石颗粒。一个配备了三个这种喷枪的反应器每年可生产 711 万吨铁。论文称,这种喷枪 “已经投入商业生产”。
虽然将这一工艺应用于炼铁的概念源自美国,但张的团队开发出了能够直接生产液态铁的闪速熔炼技术。他们于 2013 年获得了专利,并在接下来的十年中不断完善这一方法。“实验室和中试试验证实了这一工艺的可行性。政府统计数据显示,在中国经过中试的新技术成功率超过 80%。
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