27年持续攻关 2次获得国家大奖——记昆明理工大学复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室主任王华

发布时间:2020-01-20 22:01:36

2020年01月13日  来源:云南日报

 

周日清晨,昆明理工大学莲华校区基础楼5楼的实验室里,王华正在和团队成员就近期实验室的重点工作进行安排部署,2小时后他将坐上动车,返回大理继续他在大理大学的教学管理工作。除了昆明理工大学复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室主任这一身份外,王华还担任大理大学校长,往返于大理和昆明之间已经是他的常态。

1月10日,王华率领团队完成的“冶金炉窑强化供热关键技术及应用”这一项目在2019年度国家科学技术奖励大会上,获得国家科学技术进步奖二等奖。这是王华团队继2012年申报的项目“复杂难处理镍钴资源高效利用关键技术与应用”,获国家科学技术进步奖一等奖之后再次获得的科技大奖。

我国是金属生产大国,钢铁和有色金属产能分别连续18年和17年全球第一,冶金工业能耗大,占全国能源消费总量的19.13%、工业能耗的28.72%,节能减排任务艰巨。全国冶金炉窑约为14万台,种类繁多,是冶金工业生产中的重要用能和加工设备,其耗能约占工序能耗的70%以上,炉窑热效率和国际先进水平相比仍存在差距。从金属提炼到产品深加工,冶金炉窑的强化供热技术水平,决定着金属产品质量和企业生产效益,是决定金属材料性能及炉窑节能增效的关键。冶金炉窑强化供热传统的方式由于缺乏理论支撑,主要是依靠加大富氧/燃料供应量,导致炉体寿命短、金属直收率低、金属工件过热过烧、产品成材率低、产品质量不能满足高端使用要求等难题。如何攻克冶金炉窑强化供热技术的关键难题,已成为冶金行业转型升级和高质量绿色发展的技术需求和国家战略层面的重大课题。

早在上世纪九十年代初,项目团队在国家八五攻关课题的资助下,针对当时国内刚刚起步的有色金属富氧熔池熔炼技术遇到的生产工艺难题,便开始了项目研究工作。“搅拌过度或不均匀导致炉渣中有价金属含量高,喷溅冲刷会导致炉体寿命短,此外,加热炉炉温不均匀会导致金属工件过热过烧及产品成材率低。”据王华介绍,炉体寿命短及产品成材率低是当前有色冶金炉窑存在的主要问题。为了解决这一技术难题,王华率领校内外产学研创新团队针对冶金炉窑强化供热过程不均匀、不精准的关键共性科学问题,经过27年的系统研究和持续攻关,取得了一系列基础理论突破和技术创新。提出了冶金炉窑动量-质量-热量传递过程非线性协同强化的学术思想,先后构建了熔池气泡搅拌和氧组元定向传递的协同调控机制,建立了冶金炉窑全时空最低燃耗强化供热理论模型,研发了冶金炉窑强化供热系列技术,实现了用最小的气泡搅拌动能达到充分传递和整体强化、减小喷溅、提高富氧利用率和炉窑设备寿命,冶金炉窑炉体寿命提高42.8%,喷枪寿命提高120%,炉渣中金属含量降低22.4%,产能提高44.3%、能耗下降26.1%。突破了加热温度不均匀、温度控制不精准导致金属材料性能不能满足高端需求、产品成材率低的技术瓶颈,打破了发达国家高端金属材料热加工精准均匀加热的技术垄断,实现了冶金炉窑节能增效的显著提高,有力促进了我国冶金行业的科技进步和高质量绿色发展。

目前,该技术成果分别应用于中铜、金川等有色冶炼企业,宝钢等45%的大中型钢铁企业及中信戴卡等113家车轮制造企业。据不完全统计,近3年累计节能18.4万吨标煤,减排二氧化碳49.6万吨,取得了显著的经济、社会及环保效益。部分技术及设备还应用于我国高铁轴承等制造企业的高端金属材料热处理,保证了高铁的严格性能要求,结束了我国高铁用轴承、有色金属大型板材等关键零部件和材料依赖进口的历史。部分技术已出口到美国、德国、日本等21个国家和地区,有力推动了我国冶金炉窑装备的升级发展与技术进步。(记者 陈怡希)

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