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东北大学研发现代高炉最佳镁铝比冶炼技术

Al2O3是高炉炼铁炉渣的重要成分之一，随着Al2O3含量的不断升高，炉渣流动性差、脱硫能力下降等问题日渐突显，对高炉冶炼造成极大危害。针对这一问题，国际上普遍采用的应对方式是在烧结工艺中添加MgO。然而，如何添加，添加多少最合适，却是一道世界难题。

东北大学教授沈峰满团队根据高炉炉渣中Al2O3含量的不同，研发了分段确定镁铝比（MgO/ Al2O3）最佳操作指标的定量方式，掌控了高炉炉渣中镁铝的黄金分割点，确立了不同条件下镁铝比的适宜值，推进了我国高炉冶炼的精细化。2018年，该成果获得冶金科学技术一等奖。“该技术总体达到了国际先进水平，特别是对MgO在炼铁工艺中的作用机理研究方面达到国际领先水平。”中国工程院原副院长干勇评价道。

运用相图基本原理

破解世界难题

21世纪初，随着我国进口铁矿用量的不断增加，高炉炉渣中Al2O3含量随之增加，导致炉渣粘度上升、脱硫能力下降，冶金性能变卡套球阀差。针对这种新问题，我国企业普遍采取的应对方式是添加MgO。由于在烧结矿中添加MgO还具有改善烧结矿低温还原粉化的功效，因此人们普遍认为炉渣镁铝比越高越好，使得镁铝比处于偏高的不合理范围，虽然保证了冶炼效果，但也造成了MgO资源浪费、能源浪费和环境污染等一系列问题。如何解决这种浪费，世界上没有相关资料。

沈峰满团队自2005年起，开始从事高炉炼铁过程中最佳镁铝比冶炼技术的研究工作。团队从降低生产成本、降低能耗、减少废弃物与温室清洗泵气体CO2的排放、同时兼顾MgO效益最大滑杆化等多视角出发，运用冶金物理化学基础理论和相图基本原理，通过实验室研究与工业试验相结合的方法，系统地论述了高炉冶炼过程适宜的镁铝比问题，为高炉冶炼过程中镁铝比问题确立理论依据。

经过大量研究与实践，团队逐步确定了不同条件下的适宜镁铝比：当炉渣自济南新时期试金仪器有限公司建厂30年来生产实验机销售全国各地中Al2O3 14%时，可根据生产要求添加MgO；Al2O3=15%——17%时，适宜镁铝比为0.40——0.50；当炉渣中Al2O3 18%时，适宜镁铝比为0.45——0.55。这为实现高炉炼铁工艺低成本、低能耗、低排放的现代高炉绿色冶炼模式的形成，奠定了坚实的基础。

沈峰满表示，现代高炉炉渣适宜镁铝比冶炼技术解决了长期以来一直困扰炼铁界的四个技术问题：一是当前的炼从而停止试样的拉伸、剪切实验和抗压实验铁条件下必须添加MgO；二是在确保炉渣流动性的电动葫芦前提下，MgO添加量不是越多越好；三是要对不同Al2O3含量的炉渣采取不同的镁铝比，并给出了适宜镁铝比定量控制的理论依据；四是要采取适宜的MgO添加方式，使得MgO在芝加哥举行的全球塑料峰会上的正影响最大化、负影响最小化。

推广应用产生

巨大经济社会效益

2008年起，该团队先后与上海梅山钢铁股份有限公司、安阳钢铁股份有限公司、内蒙古包钢钢联股份有限公司等企业共同开发研究适宜镁铝比的冶炼技术。

采用新冶炼技术，必须承担失败的风险。为了减少企业的心理负担，沈峰满带领团队成员多次深入企业一线，与工人师傅一起工作，现场解决问题。

经过不懈努力，各个钢厂捷报频传。在梅钢、安钢等全国4000m3级以上高炉的实践应用中，镁铝比约为0.42——0.43，居于与宝钢高炉并列的第一集团；在包钢的高炉上，镁铝比也由0.66降低至0.48，也取得了显着的效果。

沈峰满告诉笔者，适宜镁铝比技术对炼铁行业技术进步已经产生了巨大的影响和推动。仅以梅钢集团为例，由于采用该项技术，炉渣镁铝比已从2013年的年平均0.51降至2017年的年平均0.43，使得年产720万吨的梅钢每年获得经济效益8100余万元，同时减少了CO2的排放量，取得了显着的经济与社会效益。

中国是世界第一钢铁大国，目前，虽然部分高炉炉渣的镁铝比已降低至0.5以下，但仍有许多高炉炉渣镁铝比在0.5甚至0.6以上。继续推广现代高炉炉渣适宜镁铝比冶炼技术，尚存在很大的发展空间和广阔的应用前景。