27年持續攻關 2次獲得國家大獎——記昆明理工大學復雜有色金屬資源清潔利用國家重點實驗室主任王華

發布時間:2020-01-20 22:01:36

2020年01月13日  來源:云南日報

 

周日清晨,昆明理工大學蓮華校區基礎樓5樓的實驗室里,王華正在和團隊成員就近期實驗室的重點工作進行安排部署,2小時后他將坐上動車,返回大理繼續他在大理大學的教學管理工作。除了昆明理工大學復雜有色金屬資源清潔利用國家重點實驗室主任這一身份外,王華還擔任大理大學校長,往返于大理和昆明之間已經是他的常態。

1月10日,王華率領團隊完成的“冶金爐窯強化供熱關鍵技術及應用”這一項目在2019年度國家科學技術獎勵大會上,獲得國家科學技術進步獎二等獎。這是王華團隊繼2012年申報的項目“復雜難處理鎳鈷資源高效利用關鍵技術與應用”,獲國家科學技術進步獎一等獎之后再次獲得的科技大獎。

我國是金屬生產大國,鋼鐵和有色金屬產能分別連續18年和17年全球第一,冶金工業能耗大,占全國能源消費總量的19.13%、工業能耗的28.72%,節能減排任務艱巨。全國冶金爐窯約為14萬臺,種類繁多,是冶金工業生產中的重要用能和加工設備,其耗能約占工序能耗的70%以上,爐窯熱效率和國際先進水平相比仍存在差距。從金屬提煉到產品深加工,冶金爐窯的強化供熱技術水平,決定著金屬產品質量和企業生產效益,是決定金屬材料性能及爐窯節能增效的關鍵。冶金爐窯強化供熱傳統的方式由于缺乏理論支撐,主要是依靠加大富氧/燃料供應量,導致爐體壽命短、金屬直收率低、金屬工件過熱過燒、產品成材率低、產品質量不能滿足高端使用要求等難題。如何攻克冶金爐窯強化供熱技術的關鍵難題,已成為冶金行業轉型升級和高質量綠色發展的技術需求和國家戰略層面的重大課題。

早在上世紀九十年代初,項目團隊在國家八五攻關課題的資助下,針對當時國內剛剛起步的有色金屬富氧熔池熔煉技術遇到的生產工藝難題,便開始了項目研究工作。“攪拌過度或不均勻導致爐渣中有價金屬含量高,噴濺沖刷會導致爐體壽命短,此外,加熱爐爐溫不均勻會導致金屬工件過熱過燒及產品成材率低。”據王華介紹,爐體壽命短及產品成材率低是當前有色冶金爐窯存在的主要問題。為了解決這一技術難題,王華率領校內外產學研創新團隊針對冶金爐窯強化供熱過程不均勻、不精準的關鍵共性科學問題,經過27年的系統研究和持續攻關,取得了一系列基礎理論突破和技術創新。提出了冶金爐窯動量-質量-熱量傳遞過程非線性協同強化的學術思想,先后構建了熔池氣泡攪拌和氧組元定向傳遞的協同調控機制,建立了冶金爐窯全時空最低燃耗強化供熱理論模型,研發了冶金爐窯強化供熱系列技術,實現了用最小的氣泡攪拌動能達到充分傳遞和整體強化、減小噴濺、提高富氧利用率和爐窯設備壽命,冶金爐窯爐體壽命提高42.8%,噴槍壽命提高120%,爐渣中金屬含量降低22.4%,產能提高44.3%、能耗下降26.1%。突破了加熱溫度不均勻、溫度控制不精準導致金屬材料性能不能滿足高端需求、產品成材率低的技術瓶頸,打破了發達國家高端金屬材料熱加工精準均勻加熱的技術壟斷,實現了冶金爐窯節能增效的顯著提高,有力促進了我國冶金行業的科技進步和高質量綠色發展。

目前,該技術成果分別應用于中銅、金川等有色冶煉企業,寶鋼等45%的大中型鋼鐵企業及中信戴卡等113家車輪制造企業。據不完全統計,近3年累計節能18.4萬噸標煤,減排二氧化碳49.6萬噸,取得了顯著的經濟、社會及環保效益。部分技術及設備還應用于我國高鐵軸承等制造企業的高端金屬材料熱處理,保證了高鐵的嚴格性能要求,結束了我國高鐵用軸承、有色金屬大型板材等關鍵零部件和材料依賴進口的歷史。部分技術已出口到美國、德國、日本等21個國家和地區,有力推動了我國冶金爐窯裝備的升級發展與技術進步。(記者 陳怡希)

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