难造块铁矿资源制备优质炼铁炉料的关键技术

1推荐项目简要情况表拟推荐奖种：科技进步奖拟推荐评审组：金属材料专业项目名称难造块铁矿资源制备优质炼铁炉料的关键技术主要完成单位（前三个）中南大学；武钢集团昆明钢铁股份有限公司；湖南华菱湘潭钢铁有限公司主要完成人（前三名）姜涛；范晓慧；李光辉项目简介：铁矿造块是现代钢铁生产的第一工序。随着我国钢铁工业的快速发展，国内优质铁矿资源短缺日益突出，而进口优质铁矿价格逐年上涨，大部分钢铁企业不得不越来越多地利用难造块铁矿资源（褐铁矿、钒钛磁铁矿、含氟铁矿、镜铁矿、赤/褐混合铁矿、硫酸渣等）组织生产，导致钢铁生产效率低、产品质量下降和能耗上升。开展难造块铁矿资源高效利用的研究，对支撑我国钢铁工业的持续健康发展具有重大战略意义。中南大学自2003年开始，在国家自然科学基金、教育部新世纪优秀人才支持计划、云南省省院省校科技合作重大项目等支持下，联合国内十余家钢铁企业，开展了难造块铁矿资源制备优质炼铁炉料关键技术和生产应用研究，取得如下创新成果：（1）揭示了铁矿颗粒粘结成球的界面作用机制，建立了塑性粘度与膨润土作用效果之间的关系，开发出基于有机钠盐改性剂的膨润土质量调控技术，实现了对膨润土的改性和质量优化，生产出与不同类型铁矿资源相匹配的膨润土产品，解决了难造球铁矿的生球制备问题，工业应用中获得了膨润土配比降至1.2%以下，平均降幅达到50%以上，球团铁品位提高1%以上的显著效果。（2）查明了微细颗粒、熔融相和固相反应在球团固结中的作用机制，开发出强化球团固结的机械预处理技术和系列添加剂，解决了难焙烧铁矿球团所需温度高、时间长、温度区间窄导致的能耗高、生产操控困难等问题。应用于钒钛磁铁矿、赤铁矿、镜铁矿球团生产，焙烧温度降低50-100℃、温度区间扩大30℃；应用于含氟铁矿球团生产，焙烧温度区间扩大150℃，生产效率提高10%以上。（3）建立了快速评价铁矿石成矿性能的铁酸钙生成曲线法，揭示了含铁原料基本物化性能与制粒、成矿性能的关系，提出了基于调控粘附粉含量、成分、比表面积和核颗粒矿物组成的配矿标准，开发出优化配矿综合技术经济系统，解决了多品种、难造块铁矿资源快速优化配矿的难题。工业生产采用该技术后，使褐铁矿、镜铁矿、硫酸渣配比分别增加20%、10%和8%以上，烧结原料成本降低了25元/t以上。（4）揭示了烧结料层蓄热和与之相匹配的合理燃料分布规律，查明了不同颗粒在气流场和磁场中的运动行为，设计制造了气流/磁场组合布料装置，开发出基于气流/磁场偏析布料的均热烧结新技术，解决了燃料在料层中合理偏析的难题，实现了烧结生产中料层蓄热量的高效利用，降低固体燃耗7%以上。工业应用后，每吨烧结矿固体燃耗降低2.18kg。本项目解决了难造块铁矿资源制备炼铁炉料存在的技术难题。关键技术自2005年起先后应用于昆钢、湘钢、攀钢、鞍钢、太钢、涟钢、包钢、宝钢等13家钢铁企业，应用总规模超过1.3亿吨烧结矿/年和2800万吨球团矿/年，占近几年来新增产量的50%以上，近三年直接经济效益达21.37亿元。本项目对解决我国钢铁生产由于优质炼铁原料短缺、大量使用难造块资源带来的一系列问题起到了关键作用，显著提升了炼铁炉料制备的科学技术水平，推动了钢铁生产的技术进步，为近十年我国钢铁工业的快速发展做出了重大贡献。本项目获部省级一等奖1项、二等奖3项；申请国家发明专利28项，已授权10项；发表相关学术论文39篇，培养博士6人、硕士18人。应用情况与取得的经济、社会效益：本项目开发的粘结剂质量调控技术、强化球团固结的添加剂技术、烧结优化配矿技术、均热烧结节能技术等关键技术自2005年起在我国昆钢、湘钢、鞍钢、太钢、攀钢、包钢、宝钢等13家企业获得应用，技术应用的总规模超过1.3亿吨烧结矿/年和2800万吨球团矿/年，近三年直接经济效益达21.37亿元。具体应用情况如下：昆钢、鞍钢、太钢等球团厂采用膨润土质量调控和添加剂强化球团固结技术后，膨润土配比由2.5%以上2降至1.2%以下，焙烧温度降低30~60℃、温度区间扩大30℃，球团矿铁品位提高1%以上。攀钢球团厂应用膨润土质量调控、机械预处理和添加剂强化球团矿焙烧固结等关键技术后，膨润土配比由3%以上降至1.2%，焙烧温度降低30~50℃、焙烧温度区间扩大30℃、利用系数提高10%左右，攀钢解决了钒钛磁铁矿资源制备氧化球团的技术难题，为我国钒钛磁铁矿高炉冶炼提供了优质炉料。包钢球团厂应用膨润土质量调控、机械预处理和添加剂强化球团矿焙烧固结等关键技术后，膨润土配比由3%以上降至1.2%，焙烧温度区间扩大150℃。南钢、湘钢和涟钢竖炉氧化球团生产工艺应用膨润土质量调控技术，膨润土用量由2.5%以上降至1.2%左右，竖炉利用系数提高8%以上。宝钢烧结厂应用烧结优化配矿技术和均热烧结节能技术后，褐铁矿配比由20%提高到了40%，镜铁矿配比增加了10%，固体燃耗降低2.18kg。昆钢、涟钢、湘钢和衡钢烧结厂采用烧结优化配矿技术后，实现了复杂铁矿资源条件下烧结工艺的整体优化和高炉炉料结构的稳定，褐铁矿、硫酸渣等配比分别提高8%以上。辽宁省建平慧营化工有限公司应用膨润土质量调控技术生产膨润土产品，显著提高了膨润土粘结剂对不同种类、不同性质铁精矿的适应性。所生产的膨润土产品长期供应给鞍钢、太钢、本钢等多家球团生产企业。本项目在各单位应用的基本情况及取得的经济效益如下表所示：应用单位名称应用技术应用的起止时间应用单位联系人/电话武钢集团昆明钢铁股份公司膨润土质量调控技术、添加剂强化球团矿焙烧固结技术、烧结优化配矿技术2005.01至今杨雪峰13769138246湖南华菱湘潭钢铁有限公司膨润土质调控技术、烧结优化配矿技术2007.07至今周云花13975287558鞍钢集团矿业公司膨润土质量调控技术、添加剂强化球团矿焙烧固结技术2005.07至今姚强15641222577太原钢铁（集团）有限公司矿业分公司膨润土质量调控技术、机械预处理和添加剂强化球团矿焙烧固结技术2007.06至今赵国栋13133341854攀枝花钢城集团有限公司球团厂膨润土质量调控、机械预处理和添加剂强化球团矿焙烧固结技术2007.01至今覃金平13808418238包头钢铁（集团）有限责任公司膨润土质量调控、添加剂强化球团焙烧固结技术2006.01至今邬虎林13847271212上海宝山钢铁股份有限公司烧结优化配矿技术、均热烧结技术2005.06至今毛晓明13621636939湖南华菱涟源钢铁有限公司膨润土质量调控技术、烧结优化配矿技术2005.07至今胡友明13973819028建平慧营化工有限公司膨润土质量调控技术2005.03至今刘天会13308498463南京钢铁有限公司膨润土质量调控技术、烧结优化配矿技术2007.04至今丛培武13951976264取得了如下社会效益：（1）解决了难造块铁矿资源制备炼铁炉料存在的技术难题，实现了难造块含铁资源的大规模高效利用，为近十年我国钢铁工业的快速发展提供了原料技术支撑，确保了钢铁工业持续健康发展。（2）有效降低造块能耗，减少温室气体排放，有利于实现钢铁生产低碳化。（3）在我国西部地区攀钢、昆钢、包钢等的应用，有力推动了区域经济发展和科技进步。（4）培养博士、硕士24人，为钢铁企业培训技术骨干120余名。