2024.12.28
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作者 | 第一财经 林春挺
“生产率提升3600倍，国内炼铁技术大突破……将改变世界钢铁行业局面。”近日，类似言论在网上广为传播。这源于中国工程院院士张文海领导的研究团队最近发表的一篇论文。
2024年11月，张文海及其团队成员在期刊《有色金属（冶炼部分）》上发表题为《闪速炼铁技术研究进展》的论文，详细阐述了团队提出的闪速炼铁工艺。论文指出，与传统高炉炼铁相比，闪速炼铁工艺将炼铁过程从5～6小时缩短至3～6秒。但这一表述被部分人士误解为整个炼铁生产效率提高了3600倍。对此，包括张文海研究团队成员在内的业内人士向第一财经记者解释，所谓3～6秒内完成炼铁过程，指的是炼铁过程中的反应环节，而非整个炼铁生产流程。
钢铁工业作为国民经济的重要支撑产业，目前超过90%的铁是通过高炉冶炼工艺生产的。这一工艺因其技术成熟度高、能源利用效率高、易于实现规模化生产以及高效率而备受青睐。但钢铁工业的碳排放量占全球碳排放总量的5%至6%，而高炉炼铁过程中的碳排放更是占据其中的约70%。因此，降低炼铁工艺的碳排放量，成为了实现整个钢铁工业碳减排的关键所在。目前，国内外研究团队及相关企业都在探索新的技术和工艺。
根据上述论文，闪速炼铁工艺的提出，灵感来自于闪速冶炼。闪速冶炼是有色行业中的一种成熟高效的冶炼工艺，且中国的闪速冶炼工艺处于国际领先地位。该工艺无烧结、球团、焦化等高污染的原料预处理工序，具有适用性强、高效、节能、流程短、投资少、易于规模化、可实现零碳排放等显著优点。基于此，张文海团队立足“钢铁－有色－氢还原”的多学科交叉，提出闪速炼铁新工艺。
闪速炼铁工艺直接利用铁矿砂，通过炉顶喷嘴将其喷入闪速炉还原塔内，形成极大比表面积状态，并在高温高还原度的塔内空间中实现“爆炸式”化学动力学条件。这种条件下，炼铁反应在极短时间内即可完成，大大缩短了传统高炉炼铁的时间。
此外，论文还称，团队提出的闪速炼铁技术，前期已完成的实验室及中试试验研究证明了其工艺可行性。同时，通过产业化关键技术及100万吨钢规模经济技术指标分析，该技术还具有诸多显著优势，包括高效处理低品位复杂矿、取消原料预处理工段、实现零碳排放、易于规模化以及一步炼钢等。在能耗方面，闪速炼铁工艺的综合能耗指标优于现有高炉炼铁工艺，前者能耗仅为后者的1/3。
论文称，闪速炼铁技术的“目标是实现低能耗、低投资、规模化的近零碳炼铁”，张文海研究团队成员进一步指出，该技术的核心在于“节能低碳”，而实现这一目标需要经历艰辛的研发过程。
尽管闪速炼铁技术具有诸多优势，但对于何时才能实现工业化，张文海研究团队中的两名成员均向第一财经记者表示，目前还没有具体的时间表。其中一名成员解释道：论文中提及的“前期已完成中试试验”，是介于实验室和工业化之间的试验，并非外界所认为的工业化中试试验。“下一步还有一个工业化（中试）试验的推进和完成，只有这个工业化（中试）试验彻底成功了，才算是整个项目的彻底成功。”
在记者询问该闪速炼铁技术目前面临的最大困难是什么时，一名受访成员表示具体细节不便透露，团队还需要一定时间将该技术继续往前推进。至于该技术实现工业化后是否会对全球钢铁行业格局产生重大影响，该成员表示，目前阶段还不便对此进行评价。
有钢铁行业业内人士向记者介绍，一种新的炼铁技术的产生，一般要经过这样几个阶段：实验室研究与开发（包括原理研究与验证和小试与中试），工业化中试试验，工业化生产准备（即工厂试运），以及工业化生产。其中，工业化中试试验被认为打通实现工业化生产的“最后一公里”。有统计表明，科技成果经过中试验证，产业化成功率可达80%。
目前，不少国家都有团队从事闪速炼铁的探索与研发。其中，美国犹他大学率先针对闪速炼铁/炼钢课题中的悬浮冶炼部分进行了多类型的实验室规模的试验，其研究成果已陆续发表。犹他大学得出的闪速炼铁空间悬浮冶炼的结论是：在预定工况条件下，3～5秒铁精矿还原90%以上，即铁精矿在空间快速还原成铁。
“但目前该技术（闪速炼铁）在世界上还没有应用在工业化生产当中。”一名业内人士对记者说。
