冶金工程發展現狀精選(九篇)

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第1篇：冶金工程發展現狀范文

關鍵詞：冶金工程；學科建設；發展舉措

目前，我國是世界上冶金工業生產規模最大的國家，加上我國工業能源又以煤炭為主，從而導致冶金生產過程排放總量大且總能耗也特別大。因此，發展節能減排、清潔生產新工藝、新技術及綜合利用冶金二次資源是我國冶金工業發展中非常緊迫的任務[1][2]。在這一新形勢下，如何實現和強化冶金工程相關技術的結合，形成冶金生產新工藝，以工藝技術發展為基礎，提煉、融合與完善冶金工程相關理論，是冶金工程學科可持續性發展所面臨的重要課題。

冶金工程是我校辦學歷史最為悠久的優勢特色學科，學科方向有著較好的基礎，形成了較好的學科建設架構，在湖南省內高校學科布局中占據著重要的位置。2006年，以株洲工學院為主體合并升格為湖南工業大學后，學校組建成立冶金工程學院，實現了從專科到本科教育的華麗轉身。近年來，冶金工程學科在教學與科研方面均取得了顯著的成績，教學質量評估一直位居全校前兩名，國家級項目實現了零的突破，“冶金材料工程”二級碩士點開始招生，并進一步完善了該學科培養的課程設置。在我校由教學型向教學研究型大學轉變的背景下，繼承“特色”優勢學科，搭建學科建設平臺，有必要對冶金工程學科的發展進行深入探討。

一、學科發展動態

資源、能源及環境是我國冶金工業發展的三個瓶頸，從冶金工藝和技術路線的源頭上解決問題是冶金工程學科發展的長遠和主要目標。近幾十年來，冶金工程相關學科的知識體系和結構，隨著自身的發展以及相關學科的進步，也在發生變化[3]：

（1）學科研究的范圍大大拓寬，具體研究內容在越來越細化的同時，學科間的聯合也越來越緊密，學科不斷交叉融合，形成了大量新的研究領域。

（2）學科研究的方法與手段越來越精細，計算機技術的發展和廣泛應用，各種先進檢測與表征科研儀器，使冶金、材料相關科學理論和工藝的研究方法發生了重大變革，逐漸趨向基于精確且定量的微觀結構知識體系方向的深度發展。

（3）基礎研究與技術開發聯合越來越密切，各種新技術和新產品的開發，越來越源于基礎研究的深入和基礎知識的更新與創新。

（4）從基礎研究到應用研究及具體的技術和產品開發，各個層面緊密銜接，從而形成一個有機整體。

二、學科發展面臨的形勢與挑戰氣候、環境的惡化對冶金學科的建設和發展提出了“節能、環保、高效”的要求，“低碳經濟”的發展思路日益增強，西方國家冶金工程學科的發展逐漸衰退，而我國抓住機遇，則能獲得冶金學科的大發展。湖南省是“有色金屬之鄉”，有色金屬資源非常豐富，這為冶金工程學科的發展創造了有利的條件。隨著國民經濟的飛速發展，我國對金屬材料的需求不斷高漲，這為冶金學科的發展提供了廣闊的市場。因此，以當前冶金學科發展趨勢為契機、以國內資源的特點和分布為基礎、以社會的需求為前提，這為我校冶金學科的建設和發展帶來了前所未有的機遇。

同時，我校冶金學科的建設和發展也面臨著挑戰。國內冶金學科的發展相對集中，東北大學、北京科技大學和中南大學在有色冶金和鋼鐵冶金方面有針對性的重點發展，地位難以撼動；而昆明理工大學、江西理工大學和上海大學利用各自優勢，形成了特色研究方向，在各自的研究方向上一枝獨秀。冶金工程學科在能耗與過程排放、環境與生態面臨綜合性的挑戰，也將向著“低碳、環保”方向邁進，這對冶金工程學科的發展提出了更高、更嚴的要求。

三、學科發展前景

21世紀，鋼鐵和有色金屬材料仍將是人類社會所使用的主要材料。冶金、材料相關工程在我國實現城鎮化、工業化、信息化中的重要作用沒有改變，產業發展的基本面沒有改變，特別是有色金屬作為現代高新技術產業發展關鍵支撐材料的地位沒有改變，這就決定了國內新材料的市場需求在未來很長一段時期內將保持快速與持續增長的態勢，冶金工程學科有著良好的發展前景。同時，面臨礦石品位的貧化和礦石結構的復雜化，冶煉提取過程強化與節能降耗，產品的精細化，資源循環利用與環境保護等方面提出的新問題，冶金工程學科將得到更多的發展機遇，具有更廣闊的發展空間。

從學科方向定位看，學科著眼于未來冶金科技，以新材料冶金制備工藝與理論為導向，以發展新材料冶金制備技術為牽引。這一定位結合了本學科現有基礎和新材料產業發展現狀，結合了行業發展趨勢和技術需求，將有望在相關研究方向取得突破，形成自身學科特色，形成實用性技術，實現理論積累與發展創新。

第2篇：冶金工程發展現狀范文

關鍵詞：甲烷 海綿鐵 改質

中圖分類號：TF702.9 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）05（b）-0078-02

直接還原鐵技術作為典型的非高爐煉鐵工藝，具有不使用焦煤、環境友好及節能減排效果明顯的優勢，對于改善鋼鐵產品結構，提高鋼鐵產品質量具有重要作用。由于廢鋼-電爐煉鋼流程的能耗、CO2排放均低于傳統高爐-轉爐流程，是鋼鐵工業發展的重要方向。目前，我國電爐鋼產量占粗鋼產量的10%左右，但由于廢鋼短缺、質量差，因而對優質DRI的需求旺盛。根據我國廢鋼應用協會估計，我國目前市場對海綿鐵的需求約為1500～2000萬t/a，而目前我國直接還原鐵產量不足60萬t，因此直接還原鐵在我國具有廣闊的市場需求[1]。

直接還原鐵技術主要有氣基豎爐和煤基回轉窯兩種方法。由于煤基回轉窯法具有能耗高、反應速度慢、溫度不易控制等固有缺點，發展緩慢，目前氣基豎爐工藝占主導地位，其產量占直接還原鐵總量的75%左右。

目前，已投產的氣基豎爐主要包括Midrex豎爐和HYL豎爐兩種，還原氣體以天然氣為主，僅南非SALDANHA廠的Midrex豎爐采用的是COREX煤氣[2-3]。鑒于我國天然氣資源缺乏，采用天然氣生產海綿鐵工藝并不適合我國國情，開發適合我國資源特點的海綿鐵還原氣體具有重要的意義。甲烷改質技術使富甲烷煤氣在一定條件下轉化為CO和H2，用作海綿鐵的還原氣體，此技術可以適應于天然氣匱乏的國家和地區，具有廣闊的發展前景。

1 甲烷改質生產海綿鐵技術

甲烷改質生產海綿鐵工藝是以富CH4煤氣為原料氣，高溫條件下進入豎爐還原鐵礦石生產海綿鐵的方法。一般情況下，原料氣中的CH4在高溫和還原出的金屬鐵的催化作用下改質生成CO和H2，可以補充還原鐵礦石損失的還原氣；還原后的爐頂氣經除塵、降溫、脫碳后與補充的原料氣混合再次進入豎爐。主要的改質反應如下：

CH4+H2O=CO+3H2

CH4+CO2=2CO+2H2

3Fe+CH4=Fe3C+2H2

甲烷改質生產海綿鐵工藝流程一般都包括還原豎爐、爐頂煤氣處理系統、煤氣加熱系統和海綿鐵冷卻循環系統幾部分，由于還原氣內甲烷的改質方式、原料氣的加熱方式的不同，豎爐的工藝各有特點。

2 技術現狀

2.1 HYL Energiron工藝

HYL/HYL Energiron技術最初是由墨西哥希爾公司開發，與2006年被Techint Group并購，之后又與Tenova和達涅利公司聯合組成了Energiron公司，在HYL-ZR基礎上形成了新的HYL Energiron。此技術主要是通過在豎爐內的還原段中進行現場重整，與之前HYL-III相比，無須使用外部重整爐或還原氣體生成系統[4]。HYL Energiron技術對還原氣適應性好，可以在其工藝和設備無需改動的情況下，使用焦爐煤氣（COG）、高爐煤氣（BFG）、氧氣頂吹轉爐煤氣（BOFG）或煤制氣（Coal Gasification）代替天然氣，將煤氣中的CH4進行熱裂后獲得含H2和CO，作為還原氣體生產海綿鐵。

HYL Energiron采用的是高壓豎爐（>0.65MPa）重整的工藝，鑒于匹配豎爐壓力較高，存在高壓設備和高壓密封等問題，同時對H2/CO比和溫度要求較為嚴格，通常要求還原氣溫度>1050℃、H2/CO≥4，整個工藝路線的投資、運行費用較高。

2.2 Midrex工藝

Midrex技術最初由美國MIDREX公司開發，于1984年被日本神戶鋼鐵公司并購。MIDREX工藝在使用天然氣為還原劑的情況下，能耗為9.61GJ/t，一些爐子利用系數達到15.2T/m3.d。目前，印度JSPL正在建1座年產能為180萬噸的爐子，使用魯奇煤氣化技術。

MIDREX采用的是低壓豎爐（0.1MPa）和天然氣爐外重整的方法，重整爐部分占地、投資、運行費用較高。

2.3 CISDI 工藝

中冶賽迪公司（CISDI）早在70年代就天然氣直接還原生產海綿鐵技術進行了研究。經過多年的不斷探索，CISDI立足國內能源結構，對我國電爐短流程鋼廠、鋼鐵聯合企業及礦產加工企業，分別提出了利用天然氣、焦爐煤氣、煤造氣等富CH4煤氣生產海綿鐵工藝。另外，CISDI將直接還原技術和電爐熔分技術相結合，為解決釩鈦礦的資源綜合利用提供了新的途徑。

CISDI豎爐采用低壓豎爐（0.1～ 0.3MPa），與國內其它采用爐外催化重整的技術路線相比，不僅放寬了對H2S含量的限制，而且對H2/CO無嚴格要求，可根據原料氣中CH4的具體含量，采用相適應的H2O/CO2配比和反應溫度，相比國內外對H2/CO要求嚴格的豎爐直接還原技術，流程和能耗上的優勢十分明顯。

3 技術分析

采用甲烷改質生產海綿鐵工藝具有工藝簡單、能耗和投資運行費用較低、環境污染大幅度降低的技術優勢。

3.1 提高煤氣利用價值

我國是世界焦炭生產和消耗大國，焦炭產量共計約3.55億t，占世界焦炭產量的66%，其中獨立焦化廠共生產焦炭2.2億t，鋼鐵企業自產焦炭1.35億t左右，一共生產COG近1400×108m3，除鋼鐵聯合企業和城市煤氣等工業和民用燃氣外，每年可有近400×108～500×108m3的COG可作資源型開發利用。同時，由于獨立焦化廠在產品結構、環境污染等方面的缺陷十分明顯，其利潤和發展均受到較大的限制，提高產業集中度和延伸產業鏈是獨立焦化廠發展的必然選擇[5-6]。針對獨立焦化廠，采用甲烷爐內改質直接還原技術，回收利用多余的COG，生產附加價值較高的優質海綿鐵，經濟、環保方面的優勢十分明顯。而且，隨著蓄熱式技術的不斷發展，鋼鐵聯合企業逐漸利用高爐煤氣（BFG）替代COG作為燃料氣，富余出的COG采用甲烷爐內改質直接還原技術生產優質海綿鐵，經濟、環保方面的優勢均較為明顯。

3.2 工藝流程簡單

利用富余工業氣體生產海綿鐵，省去了前端的制氣工序，工藝流程大為精簡。由于目前世界上尚沒有以焦爐煤氣、煤層氣等煤制氣為原料的豎爐裝置投產，一些相關的工藝設置均存在工藝復雜、還原氣H2/CO要求高、工藝制約環節多等不足。因此，簡化工藝流程，減少制約因素是當前我國氣基豎爐直接還原技術發展的重點。

4 結語

發展甲烷改質生產海綿鐵生產工藝，可以突破天然氣資源的區域局限性，滿足海綿鐵的廣大市場需求；工藝本身受豎爐壓力、還原氣成分、投資運營成本等多種因素的影響，目前CISDI開發的低壓豎爐工藝更適合我國的國情。

參考文獻

[1] 黃雄源，周興靈.現代非高爐煉鐵技術的發展現狀與前景（一）[J].金屬材料與冶金工程，2007，35（6）：49-53.

[2] 王宙.隧道窯在直接還原海綿鐵生產中的應用[J].江蘇陶瓷，2012，45（4）：12-15.

[6] Peter Schmoele，Michael Peters， Hans Bodo Luengen.高爐煉鐵的發展現狀與展望，世界鋼鐵，2013（1），35-41.

[3] Gupta S. K.，Bom C. Production of liquid iron with coal with special reference to Corex process. Iron&Steel Review， 1995（6）：31-36.

[4] 錢暉，周渝生.HYL-III直接還原技術[J].世界鋼鐵，2005（1）：16-20.

第3篇：冶金工程發展現狀范文

[關鍵詞]天然氣管道 維修 維護

中圖分類號：TM725 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）46-0071-01

引言

天然氣管道以及附屬設施，包括天然氣工藝管道和輸氣管道，管道作為輸送天然氣最廉價、最方便、最大運量的方式。據統計我國的輸送管道總長為7千多公里，年輸送量為1.1億噸，占全國天然氣的百分之79 左右，由此可見管道的重要性，但由此也引起了一系列的安全隱患和管理中的失誤，日常維護和巡查成為工作中的重點。

一、城市天然氣輸氣管道的主要特點和發展趨勢

近年來，由于我國輸氣管道在天然氣運輸中應用廣泛，并且有自己的特點。

1. 加大管道的口徑

一般情況下向大口徑、高壓力的大型管道發展。但在其它條件相同的情況下，隨著管徑的增大，輸氣的成本越低，在天然氣資源豐富，氣源充足的情況下，建立大口徑管道的效益，會明顯的增大，而提高管道的工作壓力，可以增加輸送量。增大站間距、減少站數，使投資減少，成本降低，所以采用大口徑、高壓輸送是管道工程發展的趨勢。

2. 增加管道壁的厚度

常年以來，輸氣管道因其輸送壓力、輸送介質等原因，為了保證輸氣送壓力安全性，必須加大管壁的厚度。首先，輸氣管道輸送壓力越高，為了保證管道投產運行的安全性，管道的壁厚會隨之增加。其次，管道主要輸送氣態或液態介質，對管材內部有一定的腐蝕作用，在設計過程中，就要加厚管道的厚度。再者輸氣管道一般都埋于地下，使用壽命在30-50 年，管道腐蝕就會比較嚴重，盡管我國已經有了比較成熟的內涂層和外防腐技術，但厚壁仍然是管道安全運行的重要保證。

3. 使用良好的管材

輸氣管道所用的管材，要有很高的強度和防腐能力。

4. 管道的自動化的管理

隨著科技的進步，現在多使用計算機監控和數據采集，這樣不但節省了人力物力，更實現了管道的統一管理，個別地方還實現了現場臨時數據采集，管理水平較高的輸氣管道已經達到全管道集中電子化操作。

自動控制系統是由調度控制中心系統、站控系統、現場數據采集傳輸控制設備組成，共同完成系統控制，實現了三級控制。同時現場具備就地手動控制功能。在正常情況下，由調度控制中心對全線進行監視和控制。調度和操作人員在調度控制中心通過計算系統完成對全線的監視、操作和管理。通常，沿線各站無須人工干預，各站的站控系統在調度控制中心的統一指揮下完成各自的工作。

二、城市天然氣輸氣管道的維護方法

由于天然氣管道在輸送天然氣過程中，液態的水和水蒸氣有很大的危害性，所以必須進行干燥的管理，以確保天然氣管道的安全、長期運行。干燥方法就目前來講可以分為：干空氣干燥方法、真空干燥方法，前者被廣泛的應用，因為這種操作比較方便，而且不存在什么安全隱患，施工工期短，可以連續的對其進行監督控制。

1、 天然氣管道的焊接技術

焊接技術的提高也為輸氣管道的維護做了不可以磨滅的貢獻，焊接技術隨著時代、材料、要求的不斷變化而變化，大概經歷了從焊條電弧焊、半自動焊接、全自動焊接等，發展過程，在這個過程中，隨著要求的不斷提高，技術也不斷的更新。

2. 管道防腐處理

由于各地方的土地含有的物質不同，腐蝕能力也不同，主要是采用外防腐絕緣和陰極保護相結合的方式，其中外防腐涂層是主要的防腐手段。在和不同的外部防腐材料結合的配套中，陰性保護僅僅在與對管道的防腐監控技術方面，外防腐層與陰極保護技術配套性不大。一般情況使用瀝青、溶結環氧、煤焦油瓷器等。管道由于受天氣雨水、樹根穿刺、土壤腐蝕、人為損壞、機械力損傷等破壞。在工作中有重大的經濟價值輸氣管道如果地形復雜、維護比較困難，管道維護就成為了后期工作的重點。

三、天然氣管道的完整性管理方法

城市天然氣輸氣管道是運輸天然氣的最好方式，管道完整性管理成為了國內備受關注的領域。主要原因是大量的老管道存在著安全隱患，需要及時的檢測和有效的管理。

1. 天然輸氣管道完整性

管道的完整性是指管道始終保持安全可靠的運用狀態。不單單的物理上和功能上的完整，更主要的是處于受控制和使用的狀態。管道完整性和管道的設計、施工、運行、維護、檢修和管理是密切相關的。

2. 城市天然氣輸氣管道的完整性管理

管道的完整性管理是單位通過對天然氣管道在運行中遇到的風險因素和技術評估，做出的行對應的控制風險對策，不斷的在總結中改善和識別不利因素，從而降低風險水平。在這里完整性管理就是針對管理中的問題，制定一系列的保護措施，主要包括擬定工作計劃、工作流程和工作程序，進行風險分析和安全評價，了解事故發生的可能性和導致的結果，制定預防和應急措施，定期進行管道完整性檢測和評價，了解管道可能發生事故的原因和部位，盡量的減少損失和威脅。

四、城市天然氣輸氣管道完整性管理技術

城市天然氣輸氣管道完整性管理是一門跨學科的系統工程，它涉及多個工作面。從實用的角度看，它主要包括失效分析以及失效案例庫的建立、危險因素與危險源識別技術、風險評價技術、管道檢測技術、適用性評價技術、機械故障、地質災害等。

1. 城市天然氣輸氣管道風險評價技術

風險在這里可以定義為失效的概率和失效的后果的乘積。在對管道進行風險評估以前可以按照管道潛在的危險因素進行識別。管道的潛在危險因素包括：管道缺陷、現場施工缺陷、內外電化學腐蝕、應力腐蝕、第三方破壞和地質災害等。根據這些數據進行綜合的分析評價。就目前來說定性風險的方法，主要有專家打分法、風險矩陣法、故障樹方法。

2. 風險管道檢測技術

眾所周知，風險檢測是以風險評價為基礎，主要用于對檢測方案的優化安排的一種方法。基于風險檢測，主要將風險檢測重點放在高風險和高后果的管道上，在給定的檢測活動水平條件下，基于風險的檢測更有利于降低管道運行的風險。

城市天然氣輸氣管道檢測包括智能的內部檢測技術和外部檢測技術。現在主要有用于腐蝕缺陷檢測技術，用于裂紋檢測的超聲檢測器、彈性波檢測器和電磁聲能檢測器等，但檢測的精確度和系統配套性有比較大的差距。

在城市天然氣輸氣管道不能進行內部檢測時就要利用外部進行檢測，外部檢測主要有外防腐層檢測技術，在開挖的情況下對管道進行超聲、射線等無損檢測。

五、維護與保養

管道的維護及保養問題細分來講十分的繁瑣，這就要求在日常管理中必須去推行高效的管道運輸技術操作規程和安全規章制度，在日常工作當中一定要定期的循環進行巡查和做好日常管道維護保養，時限上最低要每月進行一次自行檢查，并詳細的記錄好設備情況。若果發現異常情況的，必須進行及時處理，同時對于設備的監管上一定要做到建立檔案，包括使用登記表、設計技術文件、建造竣工資料、檢驗報告、電法保護運行記錄、維護保養分析資料、安全裝置定期校驗修理更換記錄、問題事件處理結果等。

結束語

通過推行現代化的管理保證了安全生產工作的推行，工作效能也得到了全面的提高。同時通過合理的實現現代化的管理職能不但能夠加強工作效能，同時能夠將風險發生的概率降到最低。

參考文獻