中国网/中国发展门户网讯 9月1日，全球规模最大铁矿磁化焙烧工程——年产556万吨级难选铁矿流态化磁化焙烧工程项目在辽宁鞍山竣工验收，实现连续稳定运行和全面达产达效，各项生产指标均优于设计预期。

这一成果标志着我国在低品位难选铁矿高效利用领域实现了产业技术的重要突破。该技术能从品位约11%的铁尾矿获得65%的高品位铁精矿，让全国储量近100亿吨的存量尾矿以及大量的低品位铁矿有望得到高效利用，有效缓解我国大宗战略性铁矿资源高度依赖进口的局面。

图为3×185万吨/年难选铁矿流态化磁化焙烧项目。（供图：中国科学院过程工程所）

从“尾矿”到“富矿”，对于中国科学院过程工程研究所（以下简称过程工程所）研究员朱庆山带领的科研团队而言，是一段几代人跨越了半个多世纪的科研长跑。

探索·向“化工冶金”要答案

钢铁工业是国民经济的重要支柱。当前，我国钢铁工业面临的关键挑战在于铁矿石对外依存度过高，多年持续超过80%。事实上，我国拥有较为丰富的铁矿资源。截至2018年底，全国铁矿查明资源储量达852亿吨。但其中97%为低品位矿，很大一部分属于当前常规技术难以利用的难选铁矿。因此，攻克难选铁矿的高效利用技术，对提升国内铁矿供应能力、保障资源安全具有根本性意义。

20世纪50年代，过程工程所的前身——中国科学院化工冶金研究所刚刚成立。低品位铁矿的高效利用，从建所之初就被确立为研究所的三大核心使命之一。著名化学工程学家郭慕孙先生敏锐地意识到，要解决我国贫铁矿的问题，必须跳出传统选矿的框框，向“化工冶金”要答案。他将目光投向了流态化磁化焙烧技术。这项技术通过在流化床中对铁矿进行焙烧反应，改变矿石的物相和磁性，将原本难选的赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿等转化为强磁性的人造磁铁矿，从而大幅提高难选铁矿的利用率。从1959年开始，他带领团队先后对酒泉铁矿、凤凰山铁矿、包头铁矿、鞍山等地的难选铁矿开展试验。20世纪60年代，他亲自牵头在安徽马鞍山建立了日处理100吨的中试工厂。

当时，试验条件极其艰苦，为了查明流化床失流和炉内烧结的真相，郭慕孙曾冒着生命危险，让人用麻绳将自己吊入尚未完全冷却下来的流化床内进行查看。有时候，他在简陋的实验室里一待就是一整天。这种“不入虎穴，焉得虎子”的精神，让他攻克了挡板变形、物料烧结等一个个技术难关。虽然在实验室和中试阶段初步取得了较优异的指标，但由于当时工业基础薄弱，加之特殊历史时期的影响，这项技术的工业化步伐被迫中断。

此后，郭慕孙依然在理论层面不断深耕，提出了“广义流态化”等前沿学术理论。晚年的郭慕孙始终没有放下这个“未竟之志”，曾在推动重启难选铁矿研发的信函中写道：“我虽年迈，但仍愿不遗余力继续相助。”

接力·从基础研究到产业化

这份遗憾最终化作沉甸甸的接力棒，交到了朱庆山的手上。2004年，在郭慕孙的提议下，朱庆山作出了一个在当时看来颇为大胆的决定：从原本热门的固体氧化物燃料电池领域，转而投身“冷门”的难选铁矿利用领域。

“2009年的一天，我在李静海院士办公室给老院长周光召简短汇报，周院长认为非常重要，此后两年的大年初一，我都会接到李静海院士的电话，说周院长询问难选铁矿技术及产业化进展情况。”朱庆山回忆道。

面对磁化焙烧技术长期存在的诸多“老大难”问题，科研团队首先在基础理论上进行迭代攻关。他们揭示了细颗粒粘结聚团的内在机理，建立了反应与黏结聚团过程耦合的理论模型。随后，他们提出了表面降粘与外场破粘强化的新思路，建立了外场、床型等强化细粉流态化过程强化理论与方法，使流化床铁矿还原可处理的颗粒粒径从2mm降至0.1mm以下，焙烧温度降至550℃，铁矿磁化率提高到90%以上。

在朱庆山看来，基础研究取得成功并不是科研的终点，而是通向产业化的起点。

为了将基础研究成果转化为实用技术，他们发明了细颗粒高效预热、气动加排料、低热值焙烧尾气稳定燃烧等关键技术与装备，形成一套完整的细颗粒流态化磁化焙烧技术。

然而，技术要落地又到哪里去做工程，成了朱庆山面临的一个难题。“那时候，我们只能在网上找。”朱庆山回忆道。他把郭慕孙先生当年的设想和实验室成果整理成文字，发在早期的“选矿网”上，像大海捞针一样寻找愿意吃螃蟹的企业。偶然间，他得到了云南曲靖越钢公司（越钢）的回应。

但工程之路远比想象中坎坷。2008年，10万吨/年技术示范工程建成，却恰逢金融危机，合作方资金链断裂，项目一度停滞。为积极推动项目重启，2010年至2013年间，朱庆山平均每月亲赴该企业一次，协调沟通各方，并帮助企业申请获得了云南省、中国科学院乃至国家层面的项目支持。

朱庆山回忆，他和团队成员谢朝晖两人常驻示范现场，调试攻关一年多。为了调试设备，他们每天都要爬几十米高的框架。“每顿吃两大碗米饭，就是因为一天爬几十回，硬是瘦了10斤。”他说。

由于缺乏工业现场的实战经验，他们在工程化过程中遭遇了诸多难以预料的挑战。装置经常不明原因熄火，物料加进去后凭空消失……面对这些拦路虎，他们只能在一次次试错中摸索。朱庆山经常向所里工程经验丰富的前辈打电话请教，一打就是一个多小时。“高昂的漫游费让我不得不专门换了一个手机号。”

最后，他们通过优化装置设计，解决了许多问题，在2012年12月实现了连续稳定运行。

深耕·把铁矿石“饭碗”端在自己手里

科研团队的脚步并未就此停止。他们发现，该项目在运行中暴露出返混引起颗粒“短路”、高温焙烧矿显热未能回收等问题，制约了磁化率的进一步提升和焙烧能耗的进一步降低。

图为科研人员在项目现场。（供图：中国科学院过程工程所）

为此，朱庆山带领团队展开新一轮攻关，探明了床型和内构件对颗粒返混和粗细颗粒停留时间的影响规律，建立了相应的调控方法；构建了结构传递理论模型，建立了并行放大新方法；发明了高温粉体显热回收热管流化床，解决了还原气氛下颗粒显热高效回收问题。在此基础上，难选铁矿颗粒停留时精细调控磁化焙烧技术（第二代技术）正式出炉。

2016年8月，朱庆山首次赴鞍钢推动二代技术落地。2019年项目获鞍钢批准，2021年通过可研报告，鞍钢专门成立项目公司，投资近30亿元在鞍山建设3条185万吨/年的生产线，2023年11月签订技术许可合同，2024年3月磁化焙烧工段开工建设，2025年9月25日一次开车成功。

运行至今的结果表明，铁矿物相转化率达到98%，综合能耗降至0.82GJ/t矿，相比传统技术大幅降低，经济效益显著，真正实现了将原本只能丢弃的尾矿变为高品位铁精矿。

目前，除了鞍山的3套系统外，相关技术签订技术许可实施合同8套，总处理规模超1500万吨/年。同时，该技术也正在走向国际，与老挝达成了褐铁矿流态化焙烧提质工程项目的合作。

“如果郭先生还在，看到这项技术终于能用上了，他一定会很欣慰。把中国的贫铁矿利用好，是他一辈子的心愿。”朱庆山感慨万分。

对于未来，朱庆山团队的目光不仅限于铁矿。他们正在将流态化焙烧技术推广应用于锰、磷、铝等行业，以及固废利用和新材料制备领域。科研团队相信，在当前全球资源竞争日益激烈的背景下，把“饭碗”端在自己手里，不仅适用于粮食，同样适用于铁矿石。这项技术突破可望为我国钢铁工业的资源安全筑牢一道坚实的防线。