我國是世界第一產鋼大國，但受能源資源稟賦影響，我國鋼鐵生產能源結構高碳化，以依賴煤基化石能源的高爐—轉爐長流程為主。鋼鐵行業是實現碳達峰、碳中和目標的重點領域和責任主體，亟待應用低碳、零碳技術助力鋼鐵綠色化轉型升級。
高爐煉鐵是鋼鐵生產過程最大的碳排放源，碳排放量占鋼鐵全流程70%以上，因此鋼鐵產業碳中和重點在于煉鐵工序?，F階段，我國仍以高爐煉鐵為主，新一代低碳高爐、數字化智能化煉鐵、低碳煉鐵爐料等新技術是推動煉鐵工序向低碳高質量發展轉型的重要途徑；未來，主要依托氫冶金、碳捕集利用和綠色鐵源廢鋼高效循環實現碳快速減排。同時，低碳煉鐵將基于工業互聯網的全流程數字化、規?；G氫制備、產品高質化和工藝綠色化等技術貫穿全程，實現鋼鐵碳中和這一偉大目標。
王國棟院士（左二）和儲滿生教授（左四）團隊在撫順新鋼鐵有限公司指導現場生產
基于對國家深沉的使命感和行業強烈的責任心，鋼鐵共性技術協同中心主任王國棟院士以戰略科學家的擔當，對低碳鋼鐵技術研發進行了精準前瞻和深度布局。低碳煉鐵團隊在王院士的帶領和指導下，將努力的方向聚焦在氫冶金、低碳高爐、數字化煉鐵等低碳關鍵共性技術上，幾十年如一日，深耕在前沿基礎研究與關鍵技術開發工作中。
與時間賽跑，為國家分憂，國家的戰略急需就是科研工作者的努力方向。面向鋼鐵行業“雙碳”戰略需求，針對行業關鍵共性技術“卡脖子”難題，儲滿生教授帶領團隊踐行初心使命、展現擔當作為，經過二十余年的科研攻關，終于在低碳煉鐵新技術方面取得了突破性進展。
由“高爐煉鐵”向“綠色煉鐵”迭代升級，從傳統“碳冶金”向新型“氫冶金”華麗轉身。在建設人與自然和諧共生的現代化嶄新實踐中，以儲滿生教授為學術帶頭人的鋼鐵共性技術協同創新中心低碳煉鐵團隊，把綠色低碳作為團隊最重要的價值創造源泉，以踐行“雙碳”戰略為牽引，充分發揮“綠色制造”和“制造綠色”雙重效能，打造更加豐富多元的低碳煉鐵應用場景，推動煉鐵行業釋放更具引領性、更強競爭力的“綠動能”，引領帶動鋼鐵行業邁入“以氫代煤”綠色冶煉的時代。
團隊全面貫徹黨的教育方針，把立德樹人作為團隊根本任務，始終堅守為黨育人、為國育才的初心使命，為行業培養和輸送了大批轉型發展亟需的高素質、復合型人才。
團隊面向國家戰略和行業發展重大需求，開展綠色低碳冶金前沿基礎研究與關鍵技術開發工作，取得了一批具有國際影響力的原創性科研成果，為鋼鐵行業轉型升級、高質量發展提供了堅實的技術和人才支撐。
立德樹人，為黨育人，為國育才
育才造士，為國之本。團隊堅持始終把人才培養放在首要位置，把立德樹人工作滲透到教育教學和科學研究的每一個環節，努力培養具有正確價值觀和遠大理想、理論基礎厚實、工程實踐能力強的冶金工程專業復合型人才。
“研究生的培養要切實以自己的智慧、見解、格局和遠見，真正站在學生成長和學科發展的角度，對學生做出指導。一個好的研究生導師，一定是著眼于學生的發展和未來，著眼于真正培養能夠對國家有貢獻和實現個人價值的人才；著眼于培養對科學發展有貢獻的人才。只有這樣，導師才是真正負責的導師，學生也才能真正從讀研的經歷中終身受益?！眱M生教授說。
近年來，在團隊帶頭人儲滿生教授的帶領下，團隊成員堅持以“四有”好老師、“四個引路人”、“四個相統一”等新時代好老師標準嚴格要求自己，向著塑造學生品格、品行、品位的“大先生”的目標不斷進發。團隊成員承擔了冶金學、低碳冶金、冶金前沿等多門專業課程的教學工作，并不斷對課程內容和教學方法進行改革和創新，教學效果好，深受師生好評。
儲滿生在實驗室指導研究生
團隊導師堅持言傳與身教相統一，堅持研究課題與行業重大技術需求相結合，讓博士、碩士生在重大項目中鍛煉成長。目前，團隊已培養博士研究生27名、碩士研究生50余名，多篇研究生論文獲得東北大學優秀畢業論文，多名畢業生獲遼寧省優秀畢業生、沈陽市優秀研究生、東北大學十佳研究生、東北大學優秀畢業生干部、東北大學勵志先進個人、東北大學優秀研究生干部等榮譽稱號。
團隊潛心鉆研多年，躬耕在低碳煉鐵領域，取得了豐碩的成果。團隊負責人儲滿生教授入選國家級科技創新領軍人才、遼寧省“興遼英才計劃”科技創新領軍人才、遼寧省“百千萬人才工程”百人層次、教育部“新世紀優秀人才支持計劃”、中國金屬學會冶金先進青年科技工作者、遼寧省“五一勞動獎章”等榮譽稱號，團隊獲批成立“遼寧省勞模創新工作室”。另外，儲滿生教授還擔任全國高校首家低碳鋼鐵前沿技術研究院院長、低碳鋼鐵前沿技術教育部工程研究中心主任、遼寧省低碳鋼鐵前沿技術工程研究中心主任，中國金屬學會冶金反應工程學會副秘書長、中國鋼鐵工業協會低碳工作組組長、中國金屬學會冶金固廢資源利用分會委員、全國鋼標委氫冶金標準聯合工作組委員等兼職，積極活躍在國內低碳鋼鐵學術界?！斑@些榮譽的獲得，代表著業內對團隊過去工作的認可，也是未來的動力和方向，領頭人的任務將更重”。
經過多年積累，團隊建立了高效的人才培養機制，注重因材施教，用心指導，在崗位中鍛煉人才，讓年輕人勇挑重擔，激勵人才快速成長，讓青年教師在工作中得到學習與鍛煉，盡快提高業務水平。團隊現有專任教師5名，全職博士后1名，所有成員凝心聚力、追求卓越、勇攀新高。
團隊的年輕力量成長穩健。青年教師唐玨、柳政根、李峰和田宏宇在低碳煉鐵相關項目中發揮特長和優勢，在儲滿生教授的指導下，在低碳智能化領域深入攻關，已經在煉鐵新爐料、低碳高爐、氫基豎爐短流程、智能化煉鐵等方面取得了創新突破。
“儲滿生教授立高見遠、學識淵博，總能高瞻遠矚、一針見血地指出科研問題的關鍵，使青年教師們的思維更加清晰，邏輯更加嚴謹。同時，儲滿生教授專心、專注、專業做科研的態度、言傳身教的職業操守，也不斷感染和鞭策著青年教師在科研的道路上不斷前行，像一盞啟明燈給我們指明方向，讓我們不畏黎明前的黑暗?！闭劶暗吞紵掕F技術攻關過程，團隊青年教師表示。
創新驅動，實干爭先，以關鍵技術領跑鋼鐵綠色低碳新賽道
鋼鐵工業是國民經濟的重要基礎產業，是衡量一個國家經濟社會發展水平和綜合實力的重要標志。目前，我國鋼鐵冶煉主要依賴煤基化石能源，產生了大量CO2，其排放量占我國碳排放總量的15.7%左右，是我國碳中和重點領域。
其中，煉鐵系統能耗、CO2排放分別占整個鋼鐵生產流程的83.3%、73.1%以上，已成為鋼鐵工業碳中和的關鍵。研發和應用低碳煉鐵工藝與裝備技術是煉鐵產業發展的迫切要求。
東北大學低碳鋼鐵前沿技術研究院成立
以高爐—轉爐長流程為主的鋼鐵生產工藝，約占我國的90%。高爐煉鐵嚴重依賴煤和焦炭，碳排放量高，常規煉鐵技術降碳潛力已接近極限，但其化學能利用率僅60%左右，亟待研發新一代低碳高爐。
高爐煉鐵生產過程復雜，全流程“黑箱”，存在嚴重的不確定性；工序之間數據協調性差，數據利用水平低；操作制度依賴專家經驗，優化手段不夠全面。因此，亟需構建多重驅動的煉鐵信息物理系統，實現智能化轉型升級，賦能智能化降碳。
高爐—轉爐長流程碳排放高，產品純凈度無法滿足高端裝備制造需求，而發展氫冶金短流程是優化鋼鐵工藝流程、能源結構和產品結構的有效途徑。目前瑞典、德國、日本等已系統制定氫冶金規劃，并開展工業化試驗，但目前氫冶金的理論和技術體系尚待完善，具有我國自主知識產權的核心裝備尚未進行中試，基于氫冶金的釩鈦礦等戰略資源高效利用技術尚未明晰和得到中試。
針對煉鐵低碳智能化轉型升級的國家重大需求，儲滿生教授團隊在煉鐵領域深入研究和工程化應用的多年積累，為勇挑時代重擔、破解行業難題打下了良好的基礎。
在回首此間心路歷程時，儲滿生不禁感慨頗多：“在低碳煉鐵的漫長科研道路上，從剛開始的信心十足，躊躇滿志，到遇見困難時的耕耘求知，愈挫愈勇，再到解決問題時的重拾信心，豁然開朗，不知經歷了多少個日日夜夜?！?/div>
“總覺得科研問題一直在前面牽著我們，讓我們不得不去面對且最終戰勝它，也正是這種勇于面對的精神和不斷求知的思想碰撞，幫助我們團隊實現了低碳煉鐵領域一個又一個科研成果的重大突破?！眻F隊老師唐玨回憶道。
瞄準我國鋼鐵低碳發展前沿，團隊聚焦氫冶金、低碳高爐、數字化煉鐵等低碳關鍵共性技術，經過多年的潛心攻關，形成了完整的低碳智能化煉鐵工藝理論與技術體系，研究成果在企業得到廣泛應用。
——在新一代低碳高爐前沿技術上取得突破。為滿足鋼鐵工業綠色低碳可持續發展的要求，未來高爐煉鐵工藝必將在高效低耗、節能減排、清潔環保等方面取得顯著突破。
團隊優化高爐煉鐵工藝，提高高爐煉鐵生命力和競爭力。研發了熔劑性球團和復合鐵焦等低碳高爐爐料，將富氫介質噴吹（焦爐煤氣、天然氣、氫氣等）、爐頂煤氣循環、高富氧冶煉等操作高效匹配和耦合集成，形成了富氫噴吹、全氧冶煉、頂煤氣循環等新一代低碳高爐技術與理論，獲得煉鐵降碳30%以上的技術途徑。
成果廣泛應用于國內鋼鐵企業，為撫順新鋼鐵有限公司、中國寶武鋼鐵集團有限公司、上海梅山鋼鐵股份有限公司、攀鋼集團有限公司、山東鋼鐵集團有限公司、河鋼集團有限公司等提供了明晰的高爐煉鐵降碳工藝途徑。新一代低碳高爐煉鐵技術可實現化學能利用率提升至93.6%，噸鐵二氧化碳減排32.5%，該技術研發與應用有助于探索現階段高爐主流程的極致能效，從而促進國內鋼鐵企業實現碳中和過程中穩步前進。同時，與黑龍江建龍鋼鐵有限公司、承德建龍特殊鋼有限公司、承德鋼鐵集團有限公司、四川德勝集團釩鈦有限公司、攀鋼集團有限公司等鋼企合作，研發釩鈦磁鐵礦高爐高效低碳冶煉技術，推廣應用效果顯著。
——自主研發數字化煉鐵技術。針對高爐冶煉過程復雜，高爐數據難表征、狀態難描述、操作難調控等傳統難題，將大數據、人工智能與冶煉機理、經驗知識相結合，建立高效率、低成本、高保真的高爐冶煉先進數字孿生模型，形成爐況智能預測評價與操作自主優化決策的良好互動，研發機理、數據、知識多維驅動的國內首個鐵前-高爐信息物理系統，實現多維信息融合的鐵區一體化智能化煉鐵，建立以高爐為中心的鐵區一體化智能化閉環賦能體系。
該成果廣泛應用于撫順新鋼鐵有限公司、中國寶武鋼鐵集團有限公司、太原鋼鐵集團有限公司、河鋼集團有限公司、昆明鋼鐵控股有限公司、本鋼集團有限公司等鋼鐵企業，關鍵指標在線預測命中率高于90%，爐溫穩定率提升30%，高爐賦能降碳3%~6%。應用期間，撫順新鋼鐵有限公司高爐年創效益8000余萬元，并牽頭申報獲批國家重大低碳專項；太原鋼鐵集團有限公司高爐年創效益1400余萬元，唐山鋼鐵集團有限責任公司年創效益1200余萬元。
團隊與撫順新鋼鐵有限公司合作開發的數據與機理雙驅動的智能化煉鐵關鍵技術，通過中國鋼鐵協會成果評價，高爐關鍵變量智能預測與多目標優化國際領先；《燒結—高爐一體化低碳智能化關鍵技術研發及應用》獲遼寧省科技成果轉化一等獎。
該技術充分依托遼寧雄厚的鋼鐵工業基礎，將豐富的鋼鐵冶煉場景資源轉化為振興優勢，為遼寧省“圍繞產業鏈部署創新鏈、圍繞創新鏈布局產業鏈”乃至全國推進“數據支撐極致能效、算法驅動智慧運營”樹立典范，推動數字經濟和實體經濟深度融合，加快促進我國鋼鐵行業的“數字蝶變”。
——在氫冶金前沿技術上取得重大突破。針對高爐—轉爐長流程碳排放高、產品純凈度無法滿足高端裝備制造需求的現狀，立足發展氫冶金短流程，優化鋼鐵工藝流程、能源結構和產品結構。
氫冶金短流程具有低碳乃至零碳的天然屬性，被視為最具發展潛力的清潔能源，是鋼鐵生產實現無化石能源冶煉的重要路徑，也是鋼鐵工業實現綠色低碳轉型升級的有效途徑，代表著鋼鐵冶金未來發展的新方向、制高點和發展方向。國家發展改革委、國家能源局聯合印發的《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》提出，要開展以氫作為還原劑的氫冶金技術研發應用，擴大工業領域氫能替代化石能源應用規模。
氫基豎爐直接還原，是目前國內外重點研發和應用的主流氫冶金新工藝。而我國氫氣豎爐直接還原技術研發和應用，總體上還處于起步階段，與國外先進產鋼國差距顯著，且由于國外技術知識產權保護，在氫冶金應用方面嚴重受制于人。
團隊矗立創新風口，勇做“弄潮兒”，推動能源結構變革，突破氫氣安全高效加熱、氫基豎爐直接還原技術與裝備等關鍵難題，力爭加快關鍵共性技術研發、工程轉化和推廣應用，為未來實現氫冶金核心技術、關鍵裝備、標準體系、研發平臺和人才隊伍的全面超越提供良好基礎。
團隊系統研究了氫基豎爐—電爐短流程新工藝技術和重大裝備，設計了自主知識產權的國內首臺套氫氣豎爐系統，并籌措資金3000多萬元，正在遼寧省沈撫改革創新示范區東大工業技術研究院合作建設全國首個基于氫冶金、綠色電爐和高端鋼制品鑄鍛軋的萬噸級新一代零碳鋼鐵冶金短流程中試基地，推動遼寧省占據氫冶金前沿理論研究與工程轉化的制高點！
在突破氫基豎爐短流程技術和裝備的基礎上，團隊還進一步研發釩鈦礦氫基直接還原-電爐熔分新工藝技術，實現鐵、釩、鉻、鈦等有價組元的高效回收，形成特色冶金資源低碳綠色利用共性技術。團隊在氫冶金領域成果位居全球研究機構排名前列，相繼承擔河鋼集團有限公司、中國寶武鋼鐵集團有限公司、攀鋼集團有限公司等國內鋼企的大部分氫冶金項目，并與必和必拓公司、巴西淡水河谷公司等國際巨頭礦業公司合作。
面向世界科技前沿和國家重大需求，打造一流創新基地
技術創新是推動鋼鐵行業低碳發展的關鍵所在，而關鍵技術的突破和應用，離不開科技創新平臺的支撐。團隊深刻意識到科研平臺在科技創新中的引領作用，并牽頭組建了低碳鋼鐵前沿技術教育部工程研究中心。中心圍繞鋼鐵產業碳中和重大需求，將新能源科學與工程、鋼鐵冶金、熱能工程、化學工程、控制科學與工程等學科交叉融合、協同創新，集合東北大學各學科的優勢學術力量和團隊，在氫能制備與氫冶金、高性能鋼鐵材料綠色冶金、全流程數字冶金與加工、碳捕集利用等領域實現突破。
東北大學儲滿生教授作《基于大數據和AI 的智能化高爐煉鐵技術》學術報告
依托東北大學礦冶學科群的雄厚基礎，與撫順新鋼鐵有限公司等鋼鐵企業合作，共建高爐—轉爐長流程以及氫基豎爐短流程的碳中和中試基地，開展低碳鋼鐵前沿技術及工程化創新鏈研究，建成“基礎研究→小試突破→中試驗證→工業應用”一體化的“國內領先、國際一流”的碳中和共性技術研發平臺和成果轉化基地，成為東北大學服務鋼鐵行業高質量發展和東北地區振興發展、推進學科建設、加快科技成果轉化、培養聚集創新人才及開展國際合作交流的重要基地。
針對我國氫氣豎爐氫冶金技術體系中亟待突破的核心技術、關鍵裝備和工程示范等重大需求，團隊通過政產學研用金深度融合和協同創新，研發氫氣豎爐短流程前沿技術與重大裝備，突破一系列具有自主知識產權的關鍵技術及裝備，推動構建完整的氫冶金和零碳鋼鐵技術體系，完成產業化建設，與東北大學特鋼團隊合作建成了我國首個氫冶金短流程關鍵共性技術與裝備研發、成果轉化和工程應用的創新平臺，彌補了國內工程示范空白，實現了核心技術、關鍵裝備、標準體系、研發平臺和人才隊伍的全面超越，為我國低碳乃至零碳鋼鐵冶煉提供全新途徑，推動鋼鐵行業低碳/零碳化和高質量創新發展。
人間萬事出艱辛。在回憶起創新平臺及基地建設時，儲滿生感慨頗深：“平臺建設是個大工程，特別是對于萬噸級氫氣豎爐示范線的建設，更是諸多波折，投入如此大的人力、物力和財力，團隊老師其實猶豫了很久。對于建設可行性方案我們常常討論到深夜，不斷去修改、驗證和完善，讓構想逐漸落地、變成現實。這個過程雖然艱辛，但是我們能深切感受到團隊在不斷收獲和成長，同時也堅信我們能在低碳煉鐵領域走出自己的特色之路?！?/div>
先行一步，領跑變革。作為鋼鐵行業綠色轉型的探路者，儲滿生教授帶領團隊堅定與國家“雙碳”戰略同向同行，深耕氫能、大數據與鋼鐵行業的融合創新、協同發展，超前跟蹤世界氫冶金和數字化鋼鐵技術的研發動態，以正在建設的鋼鐵長流程碳中和中試基地和氫冶金短流程中試基地為起點，把氫能利用、智能化與鋼鐵低碳發展協同作為重點發展方向，積極突破氫冶金和智能化冶金技術瓶頸，加快推進低碳冶金技術的革命性創新與突破，為鋼鐵行業綠色低碳數字化發展提供更多更好的智慧和方案。
回首過往的科研歷程，儲滿生感慨道：“從碳能源到氫能源，從經驗操作到智能冶煉，煉鐵猶如一次新生。目前團隊在低碳煉鐵前沿技術方面取得一定進展，但未來仍要跳出舒適區，繼續以鋼鐵行業綠色低碳發展為出發點，深耕在低碳高爐、數字化煉鐵、氫冶金等低碳鋼鐵前沿領域，走綠色發展之路，筑生態文明之基，不斷學習、創新和錘煉技術，開展更高水平、更廣范圍、更深層次的研究，與各方攜手同心，將碳中和這條造福世界的幸福之路鋪得更寬更遠，用顛覆性技術引領煉鐵行業的發展！”
隨著科技的飛速發展，新技術將不斷涌現，會帶來許多機遇和挑戰，需要具備深厚的技術功底和超前的技術洞見。在深耕低碳、厚植未來的世界舞臺，東北大學2011鋼鐵共性技術協同創新低碳煉鐵團隊將在王國棟院士領導下，繼續秉持“人、鋼鐵、環境和諧共生”的理念，示范推動鋼鐵行業綠色低碳可持續發展。
來源：光明網
編輯：張雨恬
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